雙床位單位消毒器畢業(yè)設(shè)計(jì)

- I - 雙路床單位消毒器的設(shè)計(jì) 摘 要 當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使人們對(duì)健康的要求將變得更加高，這就迫切需要引入先進(jìn)的臭氧消毒技術(shù)來(lái)跟蹤這種變化。 雙路床單位消毒器作為最新消毒器械， 其產(chǎn)生對(duì)于生產(chǎn)，生活有著重要的意義。該器械 產(chǎn)生 的臭氧濃度可調(diào)，適用各種床單位；可利用左右通道同時(shí)處理相鄰兩張病床；可適用于公共場(chǎng)所的器件及空氣滅菌消毒； 消毒時(shí)間數(shù)碼直觀顯示，時(shí)間可隨意設(shè)定。 本設(shè)計(jì)完成的是采用臭氧消毒的雙路醫(yī)用設(shè)備，包括空氣壓縮機(jī)及臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器的出氣端同時(shí)還連接有電磁閥，該電磁閥和外接的空氣發(fā)生器配合構(gòu)成臭 氧濃度調(diào)節(jié)裝置，其主要包括空氣壓縮機(jī)的控制開(kāi)關(guān)，通過(guò) 相位控制 實(shí)現(xiàn)對(duì)臭氧發(fā)生量的控制以產(chǎn)生不同的濃度，以及臭氧發(fā)生的時(shí)間可調(diào)。 雙路床單位消毒器可為各類用戶盡可能經(jīng)濟(jì)地提供可靠而合乎標(biāo)準(zhǔn)要求的臭氧濃度，以隨時(shí)滿足不同的殺菌要求。將其應(yīng)用于各個(gè) 公共場(chǎng)所 ，可 滿足 人們對(duì)健康的需求，同時(shí)也有利于國(guó)家衛(wèi)生工作的順利開(kāi)展。 關(guān)鍵詞： 臭氧 ；床單位消毒器 ； AT89C52；電磁閥 雙路床單位消毒器的設(shè)計(jì) - II - Design of Double- road- bed -sheet Disinfecting Machine Abstract At present, the health requirements of people will become more with the progress in science and technology. There is an urgent need to introduce advanced ozone disinfection technology to track these changes. As the latest disinfect apparatus, the double -road -bed -sheet has been included in appointed disinfecting method .Its creation plays an important role in our production and life. The ozone density of that apparatus applied various bed sheet is adjustable. It can make use of or so passage to handle two sickbeds in the meaning. It could be applied as machine as air germ disinfectant in the public place. The time o f disinfectant is manifested visually, time can be set at will. What this thesis completion double -road -medical equipments, a kind of practical new medical bed ozone disinfecting machine, including the air compressor and ozone of road conjunction. The vent of ozone links electromagnetism valve, which matches with circumscribe of air occurrence and has composed ozone-density-regulating device. The device mainly including the control switch of the air compression controlling the quantity of ozone occurrence is adjustable. Dual-bed unit sterilizer provides the ozone concentration as possible for a variety of users in order to be ready at all times to meet different requirements sterilization. It will be applied to all public places. People can meet the health needs and it also can be conducive to the countrys public health work smoothly. Keyword: The ozone ； bed -sheet - disinfecting machine ； AT89C52 ； electromagnetism valve - III - 目 錄 引 言 . 1 第 1 章 緒論 . 2 1.1 雙路床單位消毒器的來(lái)源和意義 . 2 1.2 雙路床單位消毒器的發(fā)展和現(xiàn)狀 . 2 1.3 雙路床單位消毒器的基本原理 . 3 1.4 雙路床單位消毒器的主要特點(diǎn) . 3 第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案論述 . 5 2.1 雙路床單位消毒器的方案論述 . 5 2.2 雙路床單位消毒器的硬件框圖 . 5 第 3 章 硬件部分設(shè)計(jì) . 7 3.1 單片機(jī)結(jié)構(gòu) . 7 3.1.1 AT89C52 芯片介紹 . 7 3.1.2 X5045 芯片介紹 . 10 3.1.2 X5045 與單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì) . 11 3.2 顯示部分設(shè)計(jì) . 11 3.2.1 LED 數(shù)碼管簡(jiǎn)介 . 11 3.2.2 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) . 12 3.2.3 指示燈電路設(shè)計(jì) . 14 3.3 鍵盤(pán)部分設(shè)計(jì) . 15 3.3.1 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)概述 . 15 3.3.2 鍵盤(pán)操 作 . 16 3.4 控制部分設(shè)計(jì) . 17 3.4.1 繼電器控制 . 17 3.4.2 濃度控制 . 18 3.4.3 蜂鳴器報(bào)警 . 22 第 4 章 軟件部分設(shè)計(jì) . 24 4.1 總體設(shè)計(jì)思路 . 24 4.2 主程序的設(shè)計(jì) . 24 4.3 中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) . 25 4.3.1 LED 數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示 . 25 4.3.2 倒計(jì)時(shí)軟件設(shè)計(jì) . 28 4.3.3 相位 控制軟件的設(shè)計(jì) . 30 4.3.4 過(guò)零檢測(cè)程序設(shè)計(jì) . 31 結(jié)論與展望 . 33 致 謝 . 34 參考文獻(xiàn) . 35 附錄 A 附加原理圖 . 36 附錄 B 引用的外文文獻(xiàn)以及譯文 . 38 附錄 C 主要參考文獻(xiàn)題錄與摘要 . 41 附錄 D 部分源程序清單 . 43 雙路床單位消毒器的設(shè)計(jì) - IV - 插圖清單 圖 1-1 雙路床單位消毒器的組成框圖 . 3 圖 2-1 雙路床單位消毒器的硬件框圖 . 6 圖 3-1 AT89C52 引腳結(jié)構(gòu)圖 . 7 圖 3-2 X5045 引腳結(jié)構(gòu)圖 . 10 圖 3-3 AT89C52 與 X5045 的接口電路 . 11 圖 3-4 LED 顯示電路 . 12 圖 3-5 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 . 13 圖 3-6 ULN2803 管腳連接圖 . 13 圖 3-7 74HC245 引腳結(jié)構(gòu)圖 . 14 圖 3-8 74HC164 引腳分布圖 . 15 圖 3-9 指示燈硬件連接圖 . 15 圖 3-10 按鍵接口電路 . 16 圖 3-11 是直流繼電器的接口電路圖 . 18 圖 3-12 雙向晶閘管型觸發(fā)電路 . 19 圖 3-13 不同控制角時(shí)負(fù)載電壓波形 . 21 圖 3-14 過(guò)零檢測(cè)電路 . 22 圖 3-15 檢測(cè)電壓波形 . 22 圖 3-16 音樂(lè)接口電路 . 23 圖 4-1 主程序流程圖 . 25 圖 4-2 動(dòng)態(tài)顯示程序流程圖 . 28 圖 4-3 控制程序流程圖 . 28 圖 4-4 第一路床單位消毒子程序流程圖 . 29 圖 4-5 相位 控制流程圖 . 30 圖 4-6 過(guò)零檢測(cè)程序流程圖 . 31 - V - 插表清單 表 3-1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器 TMOD . 7 表 3-2 工作方式選擇 . 8 表 3-3 LED 顯示器顯示段碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系 . 12 表 3-4 74HC245 的功能表 . 14 - 1 - 引 言 日常生活中的細(xì)菌病毒不僅可直接成為傳染病的傳播媒介，還可污染其它媒介傳播疾病。隨著人們對(duì)健康的要求變得更加高，這就迫切需要引入新的技術(shù)來(lái)跟蹤這 種變化。本文正是基于這種要求而進(jìn)行雙路床單位消毒器問(wèn)題的研究。 以往的消毒器設(shè)計(jì)中常采用紫外線燈照射和化學(xué)試劑熏蒸的方法對(duì)潔凈區(qū)進(jìn)行滅菌消毒。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這些方法雖然容易操作但消毒效果差，滅菌時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，臭氧濃度無(wú)法調(diào)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些不足已隨著臭氧技術(shù)的發(fā)展而逐一解決。在近幾年的設(shè)計(jì)中已利用臭氧消毒對(duì)潔凈區(qū)進(jìn)行消毒處理，并通過(guò)實(shí)際使用的情況證明了臭氧的高效、高潔凈及操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)采用臭氧消毒，不但可有效預(yù)防與控制各類病毒的發(fā)生和流行，對(duì)防止其他傳染病的傳播也有十分重要的意義 。雙路床單位消毒器還可以為各類用戶提供可靠而合乎標(biāo)準(zhǔn)要求的臭氧濃度，以隨時(shí)滿足不同的殺菌要求。其在醫(yī)院、賓館、實(shí)驗(yàn)室、辦公室及會(huì)議室等公共場(chǎng)所都可以應(yīng)用，完全能夠滿足人們生產(chǎn)生活的需要。 鑒于雙路床單位消毒器的性質(zhì)，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹了臭氧產(chǎn)生的不同機(jī)理及濃度的調(diào)節(jié)特性，分析了消毒器的組成結(jié)構(gòu)以及控制原理，對(duì)所用交流電壓調(diào)節(jié)以及 PWM調(diào)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。本文還對(duì)臭氧產(chǎn)生的不同方法進(jìn)行分析。通過(guò)比較，采用了電暈高壓放電法產(chǎn)生臭氧，它是由高壓電暈介質(zhì)阻擋放電，通過(guò)高能離子把氧氣離解成氧原子，氧原子再和氧分子結(jié)合形 成臭氧。 為保障設(shè)計(jì)的精度，文中對(duì)臭氧濃度進(jìn)行了設(shè)定。鑒于當(dāng)前醫(yī)療水平不斷提高，希望這篇論文能為醫(yī)療消毒事業(yè)的發(fā)展有一定的作用。 雙路床單位消毒器的設(shè)計(jì) - 2 - 第 1章 緒論 1.1 雙路床單位消毒器的來(lái)源和意義 在日常生活中，細(xì)菌病毒不僅可直接成為傳染病的傳播媒介，還可污染其它媒介傳播疾病。雙路床單位消毒器不但可有效預(yù)防與控制各類病毒的發(fā)生和流行，對(duì)防止其他傳染病的傳播也有十分重要的意義。 在以往的消毒器設(shè)計(jì)中常采用紫外線燈照射和化學(xué)試劑熏蒸的方法對(duì)潔凈區(qū)進(jìn)行滅菌消毒。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)紫外線存在照射不到的“陰影區(qū)”，隨著 使用時(shí)間增加，其滅菌能力不斷減退；化學(xué)熏蒸滅菌時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，消毒結(jié)束后需對(duì)潔凈區(qū)及設(shè)備再次清潔，易形成二次污染。而且 實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)以上方法消毒的床位，在治療過(guò)程中，由于人的活動(dòng)，空氣中的細(xì)菌總數(shù)會(huì)達(dá)到消毒結(jié)束時(shí)的 9倍多。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些不足已隨著臭氧技術(shù)的發(fā)展而逐一解決。在近幾年的設(shè)計(jì)中已利用臭氧消毒對(duì)潔凈區(qū)進(jìn)行消毒處理，并通過(guò)實(shí)際使用的情況證明了臭氧的高效、高潔凈及操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使人們對(duì)健康的要求將變得更加高，這就迫切需要引入新的技術(shù)來(lái)跟蹤這種變化。市場(chǎng)的 發(fā)展需要先進(jìn)的臭氧消毒技術(shù)，本文正是基于這種要求而進(jìn)行雙路床單位消毒器問(wèn)題的研究。 1.2 雙路床單位消毒器的發(fā)展和現(xiàn)狀 雙路床單位消毒器是隨著臭氧技術(shù)的逐步發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，來(lái)源于醫(yī)用衛(wèi)生保健，現(xiàn)已成為消毒系統(tǒng)必不可少的一部分，也成為衛(wèi)生安全及預(yù)防疾病中必不可少的手段之一，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。消毒器的發(fā)展是從傳統(tǒng)不可控制到可控應(yīng)用逐步發(fā)展的過(guò)程，也是從一般手動(dòng)調(diào)節(jié)臭氧濃度到自動(dòng)化、智能化逐步轉(zhuǎn)變的過(guò)程。 早在 1840年，人類從自然界中就發(fā)現(xiàn)了臭氧。到了 1845年 ,科學(xué)家們利用純氧同 電火花作用人工制得臭氧。 1857年，人類研制首臺(tái)臭氧發(fā)生器。 隨著健康衛(wèi)生的需要， 1886年，臭氧開(kāi)始用作殺菌劑試驗(yàn)。 1898年，出現(xiàn)新的原型板式臭氧發(fā)生器 , 并用于規(guī)模化水處理廠中。目前，臭氧已廣泛用于各類消毒。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上可見(jiàn)到各種各樣的消毒柜 ， 有紅外線型的 ， 紫外線型的 ， 也有臭氧型的 。 紅外線型的耗電量大 ， 使用費(fèi)用高 ； 紫外線型的只能對(duì)紫外線照到的地方有殺菌作用 ， 作用面積小 ， 效果差 ； 而臭氧型的則是靠彌漫在餐具周圍的臭氧氣體進(jìn)行殺菌 ，耗電少，殺菌效果好 ， 彌補(bǔ)了紅外線型與紫外線型消毒柜的不足 。 自從發(fā)現(xiàn)臭氧 以來(lái) ，科學(xué)家們對(duì)其進(jìn)行了大量的研究 ， 發(fā)現(xiàn)臭氧為已知最強(qiáng)的氧化劑之一 ， 具有奇特的強(qiáng)氧化、高效消毒、催化等作用 。 100多年來(lái) ， 各發(fā)達(dá)國(guó)家已普及臭氧技術(shù) ， 并為保護(hù)人類健康和自我保健做出了積極的貢獻(xiàn) 。 雙路床單位消毒器中的臭氧發(fā)生器是把氧氣轉(zhuǎn)化成臭氧的裝置。 臭氧的發(fā)生技術(shù)主要是通過(guò)自然界產(chǎn)生臭氧的方法模擬而來(lái)的，大致有光化學(xué)法、電化學(xué)法和電暈放電法三種。本設(shè)計(jì)采用電暈高壓放電法產(chǎn)生臭氧。 安全衛(wèi)生是我國(guó)的基本國(guó)策 , 臭氧技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是殺菌消毒、提高人民生活保障的重要手段。要大力推廣臭氧技術(shù)與成果 , 努力開(kāi)發(fā)我國(guó)的 消毒器材產(chǎn)業(yè)。 - 3 - 1.3 雙路床單位消毒器的基本原理 在 雙路床單位消毒器 設(shè)計(jì)中是以臭氧發(fā)生器與電磁閥控制系統(tǒng)相配合使用的。首先根據(jù)凈化空間及潔凈級(jí)別計(jì)算選用合適的臭氧發(fā)生器 ， 連接空氣壓縮機(jī) ， 利用電磁閥作為控制臭氧供應(yīng)的開(kāi)關(guān) ， 使臭氧迅速、均勻地?cái)U(kuò)散到每一個(gè)床位。從而達(dá)到對(duì)潔凈區(qū)的微生物進(jìn)行有效的殺菌。同時(shí) ， 相位控制 實(shí)現(xiàn)對(duì)濃度控制的效果。 如圖 1-1是雙路床單位消毒器的結(jié)構(gòu)框圖，由于采用電暈高壓放電法產(chǎn)生臭氧，空氣壓縮機(jī)將經(jīng)過(guò)的空氣壓縮，在高壓的狀態(tài)下送入臭氧發(fā)生器，使其產(chǎn)生臭氧進(jìn)行消毒。四個(gè)繼電器分別控制 空氣壓縮機(jī)、三路電磁閥。注臭氧時(shí)，先打開(kāi)電磁閥，再打開(kāi)空氣壓縮機(jī)，臭氧發(fā)生器。保持時(shí)，先關(guān)臭氧發(fā)生器，空氣壓縮機(jī)，再關(guān)電磁閥。 在以往消毒器的基礎(chǔ)上，利用左邊的一路，垂直和水平方向各有一個(gè)單向電磁閥。 1. 在保持原來(lái)一路送臭氧氣體時(shí)，新增加的水平單向電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，新增加的垂直單向電磁閥處于打開(kāi)狀態(tài)。 2. 在用于室內(nèi)空氣消毒時(shí)，新增加的垂直狀態(tài)的單向電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，新增加的水平狀態(tài)的單向電磁閥則處于打開(kāi)狀態(tài)。 下面就分章節(jié)介紹總體方案的設(shè)計(jì)思路以及各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程。 圖 1-1 雙路床單 位消毒器的組成框圖 1.4 雙路床單位消毒器的主要特點(diǎn) 傳統(tǒng)的消毒器一般采用化學(xué)法、電解法、紫外線照射法等方法產(chǎn)生，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們生活的需要，而本設(shè)計(jì)雙路床單位消毒器具有如下優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到理想的消毒殺菌效果。 1、 傳統(tǒng)的消毒器不論消毒要求如何，臭氧濃度始終是一個(gè)不變量，結(jié)果造成消毒效果大打折扣，有的根本沒(méi)有達(dá)到消毒作用的狀況。所以，本機(jī)著重解決所產(chǎn)生的臭氧雙路床單位消毒器的設(shè)計(jì) - 4 - 是一個(gè)可變的又可以選擇的臭氧濃度變量，每立方米分為三個(gè)檔，即： 300mg， 600 mg，900 mg，采用晶閘管調(diào)節(jié)電源電流的方式予以實(shí)現(xiàn)。 2、 本設(shè)計(jì)選擇可靠、體積小、重量輕的陶瓷臭氧管部件， 10年正常使用無(wú)損壞。 3、以空氣源為原料，通過(guò)電磁式無(wú)油潤(rùn)滑空氣壓縮機(jī)以 70L/min的恒定排氣量流過(guò)臭氧發(fā)生器，并產(chǎn)生上述濃度的臭氧，輸送到被罩內(nèi)，對(duì)床單位物品進(jìn)行殺菌消毒。 4、被罩（體積為 900L）在 15分鐘內(nèi)充滿臭氧氣體并保持 30分鐘，可使得殺菌更徹底，然后釋放袋內(nèi)氣體，前提要求被罩的結(jié)構(gòu)可靠，牢固，使用方便。 5、該機(jī)設(shè)置兩條管路，可分別對(duì)其中的一路或兩路床單位進(jìn)行消毒。 6、 消毒時(shí)間設(shè)置包括：注氧時(shí)間：一路床單位為 15分鐘； 兩路床單位為 30分鐘。 保持時(shí)間： 全部為 30分鐘。 7、面板采用薄膜結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計(jì)合理，操作方便，美觀大方。 雙路床單位消毒器是一個(gè)完整的系統(tǒng)，它本身有內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它與外界原料的聯(lián)系又形成它的外在系統(tǒng)，只有系統(tǒng)整體的統(tǒng)一，才能有高質(zhì)量的殺菌效果，才能為使用者提供最佳的實(shí)用性產(chǎn)品。 - 5 - 第 2章 總體設(shè)計(jì)方案論述 本論文完成的是采用臭氧消毒雙路醫(yī)用設(shè)備， 一種實(shí)用新型醫(yī)用的 床單位臭氧消毒器，包括 空 氣 壓縮機(jī) 及管路連接的臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器的進(jìn)氣端同時(shí)還管路連接有流量調(diào) 節(jié)的電磁 閥，該 電磁 閥 經(jīng)雙向晶閘管觸發(fā)電路，由 相位控制 技術(shù) 配合構(gòu)成臭氧濃度調(diào)節(jié)裝置。 調(diào)節(jié)部分主要包括空氣壓縮機(jī)的控制開(kāi)關(guān)，通過(guò) 相位控制 實(shí)現(xiàn)對(duì)臭氧發(fā)生量的控制以產(chǎn)生不同的濃度，以及臭氧發(fā)生的時(shí)間可調(diào) 。 本設(shè)計(jì)要求所產(chǎn)生的臭氧濃度可變又可以選擇的。 2.1 雙路床單位消毒器的方案論述 雙路床單位消毒器中的 臭氧發(fā)生器是把氧氣轉(zhuǎn)化成臭氧的裝置。 本設(shè)計(jì)采用 電暈 高壓 放電法產(chǎn)生臭氧 。這 是目前世界上最經(jīng)濟(jì)、最常用的方法，它是 由高壓電暈介質(zhì)阻擋放電 ， 通過(guò)高能離子把氧氣離解成氧原子，氧原子再和氧分子結(jié)合形成臭氧。 本設(shè)計(jì)用 AT89C52 組成一個(gè)最小的單片機(jī)系統(tǒng)。為使成本最低，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，故使用單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器、上電復(fù)位和看門(mén)狗電路。在電路中還有的 SM08021LED 數(shù)碼管。 繼電器所采用的是電磁式直流接觸器。繼電器動(dòng)作時(shí)，對(duì)電源有一定的干擾，為了提高單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性，在單片機(jī)和繼電器之間都用光電耦合器隔離。在本設(shè)計(jì)中，采用了 TLP521-4 光耦。繼電器采用 5V 控制， 270V/10A 的型號(hào)，電路設(shè)計(jì)加入反向二極管和 0.33UF/380V電容，起到保護(hù)作用。繼電器的動(dòng)作由單片機(jī) AT89C52 的 P2.4 P2.7口控制。當(dāng)口線輸出低電壓時(shí)，繼電器吸合；輸出高電壓時(shí)，繼電器釋放。 本設(shè)計(jì)中采用雙向晶閘管型觸發(fā)電路。不需要另外的觸發(fā)電源，使用雙向晶閘管的工作電源作為觸發(fā)電源。觸發(fā)信號(hào)通常經(jīng)脈沖變壓器或光電耦合器隔離后，加到晶閘管上。 本設(shè)計(jì)中要求臭氧濃度可調(diào)。因此使用 相位控制 調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器的電源，達(dá)到調(diào)節(jié)臭氧濃度的目的。 2.2 雙路床單位消毒器的硬件框圖 如下圖所示，雙路床單位消毒器由以下板塊組成，下面就分章節(jié)從單片機(jī)系統(tǒng)，顯示 系統(tǒng)，鍵盤(pán)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)四個(gè)板塊分別介紹總體方案的設(shè)計(jì)思路以及各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程。 雙路床單位消毒器的設(shè)計(jì) - 6 - 圖 2-1 雙路床單位消毒器的硬件框圖 - 7 - 第 3章 硬件部分設(shè)計(jì) 3.1 單片機(jī)結(jié)構(gòu) 對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，單片機(jī)是系統(tǒng)的核心部分，用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收以及輸出控制。在設(shè)計(jì)中選用單片機(jī) AT89C52 與 X5045 一起構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)。 X5045確保單片機(jī)永不死機(jī)。 下面就詳細(xì)介紹該芯片的一些性能指標(biāo)以及在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 3.1.1 AT89C52 芯片介紹 AT89C52 是 ATMEL 公司的產(chǎn)品，是帶 8K 字節(jié) FLASH 可編程、可擦除、只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器。由于將多功能 8 位 CPU 和閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C52 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C52 的引腳結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。 圖 3-1 AT89C52引腳結(jié)構(gòu)圖 在本設(shè)計(jì)中，需要用到定時(shí) /計(jì)數(shù)器的相關(guān)知識(shí)，下面就此進(jìn)行介紹。 表 3-1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器 TMOD 位序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符號(hào) GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 定時(shí) /計(jì)數(shù) 1 定時(shí) /計(jì)數(shù) 2 1. 定時(shí) /計(jì)數(shù)器方式選擇寄存器 (TMOD)是一個(gè)專用寄存器，用于控制兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器的E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10雙路床單位消毒器的設(shè)計(jì) - 8 - 工作方式， TMOD 可以用字節(jié)傳送指令設(shè)置其內(nèi)容，但不能位尋址，各位的定義如 表3-1。 2. 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的四種工作方式 (1). 工作方式 0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的工作方式 0 稱之為 13 位定時(shí) /計(jì)數(shù)方式。它由 TL（ 1/0） 的低 5 位和 TH（ 0/1） 的 8 位構(gòu)成 13 位的計(jì)數(shù)器，此時(shí) TL（ 1/0）的高 3 位未用。 M1M0：定時(shí) /計(jì)數(shù)器一共有四種工作方式，就是用 M1M0 來(lái)控制的， 2 位正好是四種組合，對(duì) T0、 T1 要分別設(shè)定各控制字。 表 3-2 工作方式選擇 M1 M0 操作方式 功能描述 0 0 方式 0 13 位定時(shí)器 0 1 方式 1 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 0 方式 2 具有自動(dòng)重裝的 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 1 方式 3 定時(shí) 0 分 2 個(gè) 8 位定時(shí)器， C/T：當(dāng) C/T=0 就是用作定時(shí)器；當(dāng) C/T=1 就是用作 計(jì)數(shù)器。 GATE：當(dāng) GATE=0，開(kāi)關(guān)的打開(kāi)、合上只取決于 TR1，只要 TR1 是 1，開(kāi)關(guān)就合上，計(jì)數(shù)脈沖得以暢通無(wú)阻，而如果 TR1 等于 0 則開(kāi)關(guān)打開(kāi)，計(jì)數(shù)脈沖無(wú)法通過(guò)，因此定時(shí)/計(jì)數(shù)是否工作，只取決于 TR1。 當(dāng) GATE=1，在此種情況下，計(jì)數(shù)脈沖通路上的開(kāi)關(guān)不僅要由 TR1 來(lái)控制，而且還要受到 INT1 引腳的控制，只有 TR1 為 1，且 INT1 引腳也是高電平，開(kāi)關(guān)才合上，計(jì)數(shù)脈沖才得以通過(guò)。 在設(shè)計(jì)中， T0 主要用于四位 LED 數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描，每隔 1ms 掃描一位。在下面的章節(jié)中將會(huì)詳細(xì)介紹。 (2). 工作方式 1 工作方式 1 是 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)方式，將 M1M0 設(shè)為 01 即可，其它特性與工作方式0 相同。 在設(shè)計(jì)中， T1 主要用于雙路床單位消毒器在注入臭氧以及保持的時(shí)間定時(shí)。 (3). 工作方式 2 這種工作方式是自動(dòng)再裝入預(yù)置數(shù)的工作方式。此時(shí) M1M0=10。 自動(dòng)重裝時(shí) TH0（ 1）賦初值（預(yù)置數(shù)） 。定時(shí)器就是為了提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。計(jì)數(shù)溢出后重新裝入預(yù)置數(shù)，再開(kāi)始計(jì)數(shù)，而且中間不要任何延遲。 在設(shè)計(jì)中， T2 主要用于臭氧濃度 相位 調(diào)節(jié)，此內(nèi)容將會(huì)在下面的章節(jié)中詳細(xì)介紹。 (4). 工作方式 3 這種工作方式之下，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 被拆成 2 個(gè)獨(dú)立的定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)用。其中， TL0可以構(gòu)成 8 位的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的工作方式，而 TH0 則只能作為定時(shí)器來(lái)用。 - 9 - AT89C52 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P1、 P2 或 P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 在本設(shè)計(jì)中所需口線的功能如下。 P0 口：既可以作為通用的 I/O 口進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出，又可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址 /數(shù)據(jù)線使用。在實(shí)際應(yīng)用中，其絕大多數(shù)作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址 /數(shù)據(jù)線使用。當(dāng)P0 口作為輸出口使用時(shí)，由鎖存器和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成數(shù)據(jù)輸出通路。因?yàn)檩敵鲭娐肥锹O開(kāi)路電路，必須外接上拉電阻才能有高 電平輸出。在本設(shè)計(jì)中， P0 口作為輸出口線使用，用于接 LED 數(shù)碼顯示的段選以及驅(qū)動(dòng)顯示燈。 P1 口：準(zhǔn)雙向口。只傳送數(shù)據(jù)，所以不需要多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) MUX；輸出電路有上拉電阻，其與場(chǎng)效應(yīng)管共同組成輸出驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng) P1 口作為輸出口使用時(shí)，已能對(duì)外提供推拉電流負(fù)載，外電路無(wú)需再接上拉電阻。當(dāng) P1 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向其鎖存器寫(xiě)入“ 1”，使輸出驅(qū)動(dòng)電路的 FET 截止。在本設(shè)計(jì)中， P1 口用于外部鍵盤(pán)按鈕的輸入口線使用。其中 P1.7 口用于看門(mén)狗電路芯片的片選輸入口線。 P2 口：準(zhǔn)雙向口。只作為地址線使用而不作為數(shù)據(jù)線使用 。當(dāng) P2 口作為高位地址線使用時(shí)，多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)應(yīng)倒向“地址”端。 P2 口也可以作為通用 I/O 口使用，這時(shí)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)倒向鎖存器 Q 端。在本設(shè)計(jì)中， P2.0 口用于驅(qū)動(dòng)音樂(lè)芯片。 P2.1 口用于74HC164 的數(shù)據(jù)輸出。 P2.2 口用于 74HC164 的時(shí)鐘控制。 P2.3 口產(chǎn)生 正弦 波。 P2.4 口用于控制空氣壓縮機(jī)。 P2.5 口用于一路電磁閥控制。 P2.6 口用于二路電磁閥控制。 P2.7口用于輸入空氣的控制。 P3 口：可以作為通用的 I/O 口使用，但在實(shí)際應(yīng)用中它的第二功能信號(hào)更為重要。對(duì)于輸出的第二功能信號(hào)引腳，當(dāng)作為通用 I/O 口使用時(shí)，電路中的“第二輸出功能”信號(hào)線應(yīng)保持高電平。當(dāng)輸出第二功能信號(hào)時(shí)，該鎖存器應(yīng)預(yù)先置“ 1”，從而實(shí)現(xiàn)第二功能信號(hào)的輸出；對(duì)于第二功能為輸入信號(hào)的引腳，輸入的信號(hào)就從緩沖器的輸出端取得。輸出電路的鎖存器輸出和“第二功能輸出信號(hào)”線都應(yīng)保持高電平。在本設(shè)計(jì)中 , P3口的分布為 , P3.4-P3.7 口用于 LED 數(shù)碼顯示的位選。 P3.3 口作為外部中斷輸入，用于零點(diǎn)檢測(cè)。而 P3.0 口 , P3.1 口， P3.2 口用于看門(mén)狗的設(shè)置口線。 AT89C52 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 在本設(shè)計(jì)中，需要用到外部中斷。下面就此進(jìn)行介紹。 外中斷是由外部信號(hào)引起的，共有 2 個(gè)中斷源，即外部中斷“ 0”和外部中斷“ 1”。它們的外部中斷請(qǐng)求信號(hào)分別由引腳 INT0(P3.2)和 INT1(P3.3)引入。 外部中斷請(qǐng)求有兩種信號(hào)方式，即電平方式和脈沖方式，可通過(guò)設(shè)置有關(guān)控制位進(jìn)行定義。在本設(shè)計(jì)中，采用的是脈沖方式的中斷請(qǐng)求。在這種方式下，脈沖的后沿負(fù)跳變有效， CPU 在兩個(gè)相鄰機(jī)器周期對(duì)中斷請(qǐng)求引入端進(jìn)行的采樣中，如前一次為高電平，后一次為低電平，即為 有效中斷請(qǐng)求。因此在這種中斷請(qǐng)求信號(hào)方式下，中斷請(qǐng)求信號(hào)的高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個(gè)機(jī)器周期，以確保電平變化能被單片機(jī)采樣到。 在本設(shè)計(jì)中，用到了外部中斷 1。它是指定時(shí)器控制寄存器（ TCON）。該寄存器用于保存外部中斷請(qǐng)求以及定時(shí)器的計(jì)數(shù)溢出。 雙路床單位消毒器的設(shè)計(jì) - 10 - 定時(shí)器的 IT0 和 IT1 外中斷請(qǐng)求觸發(fā)方式控制位 IT0（ IT1） =1 脈沖觸發(fā)方式，后沿負(fù)跳有效。 IT0（ IT1） =0 電平觸發(fā)方式，低電平有效。 此位由軟件置“ 1”或清“ 0”。 3.1.2 X5045 芯片介紹 在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門(mén)狗”是 指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過(guò)軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其他 CPU的 運(yùn)行情況。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到來(lái)自單片機(jī)或其他 CPU的觸發(fā)信號(hào)，則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時(shí)仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。 這里，以專用芯片 X5045作為外部看門(mén)狗的電路。 X5045芯片可以通過(guò)編程對(duì)指定的塊進(jìn)行鎖定 ,以防止由于誤操作等原因破壞保存的數(shù)據(jù)。 CPU 每隔一段時(shí)間（可編程設(shè)定）向 X5045發(fā)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，否則它將使系統(tǒng)復(fù)位，以保證系統(tǒng)不會(huì)死機(jī)。 X5045的引腳結(jié)構(gòu)如圖 3-4所示。 CS1SO2WP3V S S4SI5S C K6R E S7V C C8圖 3-2 X5045引腳結(jié)構(gòu)圖 1. X5045 引腳功能說(shuō)明： (1) CS：芯片選擇輸入，看門(mén)狗復(fù)位輸入； (2) S0：串行輸出； (3) SI：串行輸入； (4) SCK：串行時(shí)鐘輸入； (5) WP：寫(xiě)保護(hù)輸入； (6) VSS：地； (7) VCC：電源電壓； (8) RESET：復(fù)位輸出； 2. X5045 的工作原理： X5045 除了作為看門(mén)狗芯片使用外，另外一個(gè)基本的功能就是作為 E2PROM 數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器使用，內(nèi)部包含 51