基于单片机的消毒柜电路设计

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课程设计

课程名称:单片机原理及应用课程设计

学院:电气工程学院专业:电子信息工程姓名: ***8 学号: *** 年级: 2009级任课教师:彭建

2012年 7 月 1 日

摘要

现当代科学技术的不断发展,微电脑控制技术开始逐步渗透到各个领域中,包括工业、农业以及家庭生活。消毒柜就是为了人们日常生活中的餐具消毒而设计的,采用微电脑控制技术,精确地控制消毒柜内的温度和加热时间,很大程度上改善了人们的饮食当卫生,提高了人们的生活水平。

本课题设计一个以MCS-51系列单片机为核心的单门消毒柜控制电路,文中对其电路的各结构及工作原理作了详尽的介绍。电路运行后,能自动定时控制消毒柜电热板的加电和断电,适时有效地完成对柜内管餐具或其它物品的消毒工作。对温度的控制主要由单片机控制继电器动作来管理加热板的启动和停止,并且对温度的控制为精确的闭环控制。具有电路简单、制作容易、使用灵活等优点。通过该电路,可以进一步了解到单片机电路的应用扩展功能和指令应用技巧。

关键词:单片机,单门,消毒柜,控制电路

目录

摘要………………………………………………………………………………I 第一章任务及要求……………………………………………………………错误!未定义书签。

1.1任务………………………………………………………………………错误!未定义书签。

1.2 主要性能要求 (1)

第二章前言………………………………………………………………………错误!未定义书签。

第三章方案论证与确定 (3)

3.1单片机的选择 (3)

3.1.2加热控制器件的选择………………………………………………错

误!未定义书签。

3.1.3温控器件的选择………………………………………………………错误!未定义书签。

第四章设计过程 (4)

4.1硬件电路的设计 (4)

4.1.1系统硬件结构框图 (4)

4.1.2 设计原理 (4)

4.1.3 时钟和复位电路 (4)

4.1.4 电源转换电路 (5)

4.1.5 电热板控制电路 (5)

4.1.6 报警电路 (6)

4.1.7 开关电路 (6)

4.2系统软件设计 (7)

4.2.1 设计原理 (7)

4.2.2 程序设计 (7)

第五章结论及心得 (10)

贵贵州大学本科课程设计第 III页第六章参考文献 (11)

致谢 (12)

附录一 (13)

附录二 (14)

贵贵州大学本科课程设计第 1 页

第一章任务及要求

1.1任务

设计一个以MCS-51系列单片机为核心的单门消毒柜控制电路,并按规范制作设计文本和图纸。独立完成消毒柜控制电路的软硬件设计任务,按规范撰写设计说明书一份,用4号标准工程图纸绘制硬件电路原理图和软件流程框图各一张,并编写单片机控制程序。

1.2 主要性能要求:

⑴. 消毒柜使用220V,50Hz交流电,内部加热电热管功率1000W;

⑵.消毒柜插头接上市电和电热管通电加热时,面板上都要有相应的指示灯显示;

⑶. 面板上设置一轻触式按键,手动启动或停止加热(按一下“启动”加热,再按一下“停止”加热,如此循环);

⑷. 若消毒柜内部电热管处于通电加热状态,在下列任何一种情况发生时,立即停止加热:

①. 按一下“启动/停止”按键,消毒柜回到待机状态;

②. 消毒柜内部达到一定温度时,延时20分钟后自动停止加热,回到待

机状态

③.消毒柜门被打开时停止加热,关好门后回到待机状态;

④.电热管通电加热1小时后,无条件自动停机,并发出故障报警;报警

状态要能通过按动一下“启动/停止”按键解除。

贵贵州大学本科课程设计第 2 页

第二章前言

随着科技的进步,测温控温仪器的广泛应用,智能控温已经成为当今控制系统的主要方向,特别近年来温度控制系统已经应用在人们生活的各个方面。

只有良好的消毒设备才能保证人们摄入身体的食物是健康卫生的。消毒柜作为现代厨房中重要的电器之一,在未来几年,将呈现持续平稳增长的态势,消毒柜行业也日趋发展成熟。基于国内外对消毒柜的研究大体可以分为三个方向:首先是基于温度控制,通过对温度的控制来达到消毒的目的,它分为高温型电子消毒柜杀菌和低温型消毒柜,其次就是市场上的一些通过臭氧消毒,最后就是通过紫外线来消毒的消毒柜。

这三类消毒柜其中高温消毒柜高温型电子消毒柜杀灭细菌的效果好,升温速度较快,用时短,一次消毒的时间一般不会超过25分钟,同时,在消毒的过程中不产生气体,所以容易被用户接受。高温型电子消毒柜适用于铝、不锈钢、陶瓷、玻璃制成的餐具、茶具,但是不适于消毒不耐热的塑料、漆、木、竹制品,选购的时候要考虑这一点。一般家中电子消毒柜耗电功率多在600-700瓦之间,每次消毒耗电相对低温型多一些。

根据中国预防医学科学院消毒研究中心测试数据表明:消毒柜内部温度必须达到125℃,而且需要持续保持10分钟,才能把对人身体有害的病菌杀死。由于这个原因,只有单一远红外线消毒功能的消毒柜中不适宜存放塑料器皿,因为要想在消毒柜内达到125℃,无论是采用石英管还是电热丝发热,发热元件附近的温度肯定会高于125℃,塑料容器在长时间的烘烤之下,很容易发生变形。

纵观国所有的消毒柜产品,其发展方向就是系统采用微电脑控制,VFD 动态显示当前系统工作情况和其他参数,同时采用数码控制定时开关、自动除臭等,采用

高新纳米磁性门封材料、排气孔特别设有防虫网,有效杜绝二次污染的消毒柜等。

该设计是设计一个消毒柜,其实就是设计一个智能的温度控制系统,消毒柜主要通过加热到一个指定温度,对卫生洁具进行高温消毒,消毒柜就是把高温控制在一个指定的范围内,维持一定时间,杀灭细菌,极大的增强了人们的饮食卫生,大大降低了疾病的传染,为提高人们的健康起了重要的作用。

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第三章 方案论证与确定

3.1单片机的选择

在本课题中,单片机的功能要求不是很高,因此我选择8X51系列中的8051做为本课题的控制中心。8051单片机有03~p p 四个端口和一些控制引脚,其功能足够满足本课题需求,而且我接触最多的就是8051,用起来得心应手。

3.1.2加热控制器件的选择

本设计使用220V,50Hz 交流电,内部加热电热管功率1000W ,而单片机输出为小电平,因此为小信号控制大电流的设计。我采用电磁继电器与单片机连接来控制电热板加热的控制开关,电路简单,易于实现。

3.1.3温控器件的选择 本课题中当温度达到一定值则停止加热,因此存在一个温控器件,来检测箱体温度,并发出信号给单片机。在温控开关与温度传感器的对比中,我选择温控开关。KSD301系列温控开关是一种用双金属片作为感温组件的温控器,电器正常工作时,双金属片处于自由状态,触点处于闭合/断开状态,当温度达到动作温度时,双金属片受热产生内应力而迅速动作,打开/闭合触点,切断/接通电路,从而起到控温作用。当电器冷却到复位温度时,触点自动闭合/打开,恢复正常工作状态。

本温控器是小型温度控制器,其工作温度性能固定,不需调整、干脆、

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