作者：唐小婕 單位：菏澤學(xué)院

控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

針對環(huán)保電器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要分析其主要設(shè)備的控制需求。環(huán)保型電器的主要設(shè)備可劃分為以下幾類：一體式風(fēng)機(jī)、殺菌燈、過濾網(wǎng)、顯示終端設(shè)備、數(shù)據(jù)采集傳感器、操作按鈕、電器遙控器等。本控制系統(tǒng)則針對這些主要設(shè)備的控制，設(shè)計(jì)電器控制系統(tǒng)。Atmega128單片機(jī)通過信號(hào)的處理，實(shí)現(xiàn)對環(huán)保家電的設(shè)備進(jìn)行信號(hào)控制，主要分為一體式風(fēng)機(jī)控制、數(shù)據(jù)采集傳感器控制、顯示終端控制、電器遙控模塊、殺菌燈控制、操作按鈕控制模塊等。其中，一體式風(fēng)機(jī)控制電路，其主要功能是完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、換相、調(diào)速、制動(dòng)等控制并實(shí)現(xiàn)對電機(jī)、電容的保護(hù)等基本功能，完成信號(hào)處理和反饋。數(shù)據(jù)采集傳感器控制模塊，是針對傳感器采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，通過分析采集到的信號(hào)規(guī)模和數(shù)據(jù)，對電器其他設(shè)備的運(yùn)行做出調(diào)整。

控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

本節(jié)將詳細(xì)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路，主要針對逆變電源模塊、風(fēng)機(jī)控制模塊、傳感器采集模塊、殺菌燈控制模塊這四個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1逆變電模塊

AVR單片機(jī)使用的電源為5V直流，環(huán)保家電的初始供電為市電220V交流，因此要進(jìn)行逆變處理，從而得到電路上需要的電源。變壓器將市電220V電壓進(jìn)行變壓，得到12V的交流電源；再經(jīng)整形濾波將得到12V的直流電源。根據(jù)電器控制電路上微型設(shè)備需求，輸出端設(shè)計(jì)了三端穩(wěn)壓芯片LM7805和芯片LM7809，利用這兩個(gè)穩(wěn)壓芯片可得到5V和9V的直流電壓輸出，為單片機(jī)、傳感器、微型顯示器等電子器件供電。

2風(fēng)機(jī)控制模塊

環(huán)保型電器中，通常會(huì)采用一體式的風(fēng)機(jī)設(shè)備，由于功能需求的程度不高，因此常采用單相異步交流電機(jī)。可設(shè)計(jì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，如圖1所示，通過MOC3023光耦與電機(jī)進(jìn)行交互，既耦合傳輸了信號(hào)，又有隔離干擾的作用。ATmega128單片機(jī)的PE3引腳接到電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)上，經(jīng)過MOC3023的M端口，當(dāng)該引腳發(fā)出低電平的信號(hào)時(shí)，信號(hào)輸出到Q4管使之導(dǎo)通，電機(jī)將被啟動(dòng)。而電機(jī)的調(diào)速則是利用AVR芯片的程序?qū)崿F(xiàn)的，通過調(diào)整高低電平的輸出時(shí)間，調(diào)整“占空比”，占空比越小則電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，反之則風(fēng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)。

3傳感器處理模塊

傳感器是目前很多環(huán)保凈化型的電器所采用的電子設(shè)備，傳感器的功能主要是數(shù)據(jù)采集，將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理，并做出針對性的凈化處理。本節(jié)將以空氣質(zhì)量采集傳感器TGS800為例，來設(shè)計(jì)AVR控制模塊。設(shè)計(jì)的電路原理中，如圖2，傳感器TGS800有6個(gè)引腳，其中1、2、3引腳接電源正極，5引腳接MOSFET的漏極，4、6引腳為傳感器的輸出端。將采集信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，連接了ATmega128芯片的PB6和PF1端口。傳感器TGS800將會(huì)根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量的差異，輸出電壓變化的信號(hào)，單片機(jī)采樣后根據(jù)電壓的變化值范圍，區(qū)分環(huán)境的指標(biāo)，調(diào)整電器功率以更改凈化的幅度。

4殺菌燈控制模塊

在一些環(huán)保電器中，尤其是空氣凈化的電器中，殺菌燈是一種新型的凈化設(shè)備，主要利用紫外線的原理，將有害氣體中的細(xì)菌、病菌殺死，起到殺菌的作用。在電器的控制系統(tǒng)中，需要對殺菌燈管進(jìn)行控制。將殺菌燈管與一個(gè)光耦連接，與風(fēng)機(jī)的控制原理類似，通過AVR單片機(jī)的引腳端口的高低電平信號(hào)，來控制燈管的開關(guān)導(dǎo)通。另外，還需要對燈管的使用壽命、故障信息進(jìn)行反饋。

結(jié)束語

本文主要介紹了AVR單片機(jī)在環(huán)保型電器中的應(yīng)用和開發(fā)，介紹了符合環(huán)保電器需求的一些主要電子設(shè)備的控制和驅(qū)動(dòng)，分別就環(huán)保儀器中的風(fēng)機(jī)控制、殺菌燈控制、傳感器數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理模塊進(jìn)行了詳細(xì)地描述和分析。在描述如何利用AVR單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電器的控制與程序驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，也反映了當(dāng)前環(huán)保型電器的研發(fā)過程，對環(huán)保型的高新技術(shù)設(shè)備的研究，具有重要的參考價(jià)值。