基于单片机的消毒衣机控制器设计(毕设论文)

1、编号： 毕业设计说明书题 目： 基于单片机的消毒衣柜 控制器设计 院 （系）： 电子工程与自动化学院 专 业： 测控技术与仪器 学生姓名： 劳家权 学 号： 0800820411 指导教师： 仲进安 职 称： 讲师 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发题目类型： 年 月 10 日 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用第4页摘 要设计一款基于单片机的智能消毒衣柜控制器。该设计以51单片机为核心，硬件电路由传感器电路、按键电路、受控电路、LCD显示电路和语音报警电路组成。传感器电路主要由温度传感器和湿度传感器构成，负责检测控制器所在环境的温湿度参数。LCD显示电路和语音报警电路负

2、责向用户传达控制器的工作状态信息。按键电路可以实现用户与控制器之间的通信。受控电路的主要控制对象为恒温PTC热敏电阻加热器和紫外灯，通过加热器加热和紫外灯照射实现干燥、杀菌功能。 控制器能显示时间、当前环境温湿度、加热消毒倒计时间等信息，而且具有多段语音报警功能。220V交流电经过继电器向恒温加热PTC热敏电阻、杀菌灯供电，通过监测环境温湿度、时间设定以及按键设置，都可以实现单片机控制继电器的开、关状态。这款消毒衣柜控制器结构简单、性价比高、实用性强，不仅具有普通干衣柜的加热烘干、按键控制等功能，还实现了环境温湿度检测、LCD显示、语音报警、时间显示、定时消毒操作等功能。即能通过手工操作控制消

3、毒衣柜，又能通过环境温湿度检测、定时设置控制消毒衣柜，实现衣柜加热消毒的自动化和智能化，可广泛应用于家庭、宾馆客房、工厂车间等需要存放衣物的场合。关键词：消毒衣柜；单片机 ；传感器AbstractTo design a SCM-based intelligent disinfection chest controller. This design with 51 SCM as the primary chip, whose' hardware circuit consists of the sensor circuit, the key circuit, the controlled

4、circuit, the LCD display circuit and the voice alarm circuit. The sensor circuit was used to detect environmental parameters of the temperature and humidity, which consists of the temperature sensor and humidity sensor. The LCD display circuit and voice alarm circuit was used to convey the working s

5、tatus information of the controller to the user .The key circuit can achieve the communication between the user and the controller. The main control object of the controlled circuit was the thermostat PTC thermistor heater and UV lamp. Disinfection chest through the heater heating and uv lamp illumi

6、nating, can achieve the dry and disinfection function.The controller not only can display the information of the daily time, the current environment temperature and humidity, the heating and disinfection time, but also has a variety of voice alarm function.220V AC supply to the thermostat PTC thermi

7、stor heater and UV lamp by the relay. SCM control the relay by means of detecting the temperature and humidity, setting time as well as setting key. The disinfection chest controller with the characteristics of simple structure and practical, as well as high performance & reasonable price, which

8、 not only has the heating and drying function and key control function in the ordinary dry chest, but also can detect the temperature and humidity of the environment, has the display, the time setting and the voice alarm function. For one hand, we can control the disinfection chest controller by man

9、ual operation, on the other hand, the disinfection chest controller can be controlled by detecting the temperature and humidity of the environment as well as setting time. There for, the disinfection chest controller can dry and disinfected automatically, intelligently, which can be widely used in h

10、omes, hotel rooms, factory floor, where to store clothing.Key words：disinfection chest; SCM; sensor目 录引言11 设计任务及要求21.1 设计任务：21.2 设计要求：22 方案论证与器件选择22.1 系统框图22.2 器件的方案选择32.2.1单片机的选择32.2.2显示器件选择32.2.3温度传感器的选择32.2.4湿度传感器的选择32.2.5语音芯片选择42.2.6加热器的选择43 主要器件的介绍53.1 DS18B20数字温度传感器介绍53.1.1DS18B20的性能特征53.1.2DS

11、18B20的外形和内部结构53.1.3DS18B20的指令63.2 HS1100电容式湿度传感器介绍63.2.1HS1100特性63.2.2HS1100测量原理63.3 ISD1700系列语音芯片介绍73.3.1ISD1700的特点73.3.2ISD1700工作模式73.3.3 ISD1700主要管脚说明83.4 恒温加热PTC热敏电阻介绍93.4.1恒温加热PTC热敏电阻的特点93.4.2使用PTC热敏电阻注意事项94 硬件电路设计94.1 单片机最小系统94.2 按键电路设计104.3 温度传感器电路设计104.4 湿度传感器电路设计104.5 显示电路设计114.6 语音电路设计124.

12、7 受控电路设计135 系统软件设计145.1 主函数流程图145.2 重要的程序分析155.2.1温度采集程序155.2.2湿度转换函数175.2.3语音模块函数185.2.4定时器1中断函数195.2.5定时器2中断函数206 系统调试206.1 硬件制作与调试206.1.1电路板的制作与组装206.1.2硬件电路调试206.2 软件调试226.3 软硬件联调227 结论237.1 系统的功能特点237.2 系统的改进237.3 心得体会23谢 辞24参考文献25附 录26附录A：原理图26附录B：PCB图27附录C：系统中断流程图28附录D：程序代码29桂林电子科技大学毕业设计（论文）报

13、告用纸第38页 共37页引言随着现代化科技的不断发展，电子消费产品日新月异，人们对于电子产品的要求也越来越高。集成化、自动化、智能化的产品已经在当今市场独占鳌头，成为了消费者心中的首选。中国改革开放30年来，国人的生活水平有了很大的提高，城市化建设飞速发展，人们在安居乐业的同时也在改变生活习惯，从手工洗衣服到使用洗衣机，从半自动洗衣机到全自动洗衣机，向现代化生活一步步迈进，人们慢慢发现洗衣机自动化了，干衣服还是不方便，要受到自然环境的影响，所以开始发现干衣机的实用性了，它能全天候为你服务，洗衣机不能完成的事情它能帮你完成。干衣柜就是在这个时候诞生的，它在城市生活中确实给我们带来了很大的方便，减

14、小了高楼晾晒衣服的困难和危险，（每年都有高楼晾晒衣服造成的人身事故）不会丢失衣物，不会因为天气变化而在上班的时候还想着家里的衣服会不会被风吹跑了。使用干衣柜后家里清爽了，再看不见满阳台的内衣、床单了，家里美观了，城市美观了，更重要的是高档干衣柜有消毒杀菌的功能，能很好的保护你和你家人的身体健康。健康是我们现在人人关心的问题，工业化和城市化的飞速发展必然造成各种污染，水有污染、空气有污染、沙尘暴污染，洗衣机有污染等等，我们称为二次污染，那么专业的干衣柜就可以很好的解决这些问题，不受自然环境的控制一年四季都可以使用。目前市场上的干衣柜种类繁多，具有加热、消毒功能的衣柜也是司空见惯。但是很多干衣柜都

15、是要求有人在场实时操作，才能实现相应的干燥杀菌功能。对于那些用户需要出差、假期出游等人员不在场的情况，就无法对衣柜内存放的衣物进行及时的干燥杀菌操作。特别是江南地区梅雨季节时候，降雨较多，空气容易潮湿，衣物得不到充足的光照就很容易生霉发臭。如果设计那么一款智能干衣柜，能够不断监测衣柜内空气的湿度，当空气湿度超过一定值时，干衣柜就能自行启动定时干燥杀菌操作，定时时间到了以后控制器就能切断供电电源，停止干燥杀菌操作。控制器有一个温度传感器，对加热器工作时的空气温度进行监控，当柜内温度过高时，控制器及时切断加热器电源，避免因加热温度过高对衣物造成损坏。另外，控制器还具有定时加热杀菌功能，定时每天早上

16、6:00固定加热杀菌数分钟。这样就能保证每天上班之前，都能穿上比较干燥的衣服了。这样一款高度智能化、人性化的干衣柜控制器，必定赢得那些经常出差、工作忙碌的上班族的青睐。单片机具有结构小巧、功耗低，成本低，控制功能强、易于产品化等特点，能方便地组装成各种智能式控制设备和仪器，做到机、电、仪一体化，而且它面向控制，能够针对性地解决从简单到复杂的各种控制问题，可以获得最佳的性价比。它抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣坏境下都能可靠工作。因而使得单片机在工业、民用、军工等领域得到广泛的应用。为此，采用性价比较高的51单片机作为主控芯片，设计了这款具有自动化、智能化的消毒衣柜控制器。1 设计任务及

17、要求1.1 设计任务：设计了一种基于单片机的消毒衣柜的控制器。该设计以单片机为核心，由按键电路、控制电路、显示电路与报警电路等组成其外围电路。通过测量环境的温湿度，加热烘干，紫外灯照射，实现对消毒衣柜的控制。1.2 设计要求：（1）.完成定时功能，显示功能，按键设置功能等相关单元电路设计。（2）.设计加热与温度检测元件及相关电路（3）.单片机对传感器信号的采集，以及控制电路。（4）.温度检测范围0100，测量值误差±1。（5）.通过按键设置紫外灯照射时间并对其控制。2 方案论证与器件选择2.1 系统框图根据题目设计要求，拟定的系统框图如图2.1所示：单片机LCD显示 按键控制 语音报

18、警继电器温度传感器 PTC加热 继电器湿度传感器紫外灯照射 图2.1系统框图系统以单片机为主控芯片，硬件电路由按键电路、受控电路、传感器电路、显示电路与报警电路等组成。单片机通过温度传感器、湿度传感器采集外部环境空气的温度和湿度数据，当环境温度或者湿度超过一定数值后，单片机给继电器电路发出控制命令，控制加热器和紫外灯的工作状态，启动或者关闭消毒衣柜加热干燥、杀菌功能。LCD显示电路、语音报警电路负责向用户传达系统的当前状态信息。按键电路可以进行人机通信，实现自动手动一体化。2.2 器件的方案选择2.2.1 单片机的选择单片计算机外接一些功能器件，如时钟电路、复位电路、片外ROM/EPROM，就

19、能构成一个最小系统。用AT89S52单片机构成最小系统，只需外接时钟电路和复位电路即可。而且AT89S52功耗低、性价比高、内设8K可编程Flash存储器，内置3个定时/计数器，完全符合本次设计要求，可以选择AT89S52作为本次设计的单片机控制器。2.2.2 显示器件选择传统的显示器件可以选择8段数码管或者是液晶显示器。用数码管作显示电路有着显示醒目，价格低廉的优点，但是它显示的对比度较差、显示内容单一，一只数码管只能显示一个字母或者数字，而且数码管耗电量比液晶要多，如果显示内容较多，就得用到许多数码管，而且单片机要显示多个数码管还必须外接驱动电路，加大了电路的复杂性。液晶显示屏具有轻薄短小

20、，耗电量低，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强和显示形式灵活等优点。本设计需要显示的内容有：温度、湿度、定时时间和实时时间。显示内容较多，所以选用LCD1602作为显示器件较为合理。2.2.3 温度传感器的选择方案一：用模拟集成温度传感器AD590采集外部温度。AD590是电流输出型两端温度传感器，流经器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度系数，温度每增加1，输出电流就会增加1uA。它的测温范围在-55+150之间，在测温范围内非线性误差为±0.3，精度较高。这种方案程序简单，外围电路需要经过电压放大、ADC电压采集以及温度补偿等电路，而且使用ADC以后占用了较多

21、的单片机IO口。方案二：用数据温度传感器DS18B20。DS18B20是单总线通讯数字型温度传感器，器件只有3个引脚（即VDD、GND、DQ），工作时只需占用一个单片机IO口，传感元件及转换电路集成在一只形如三极管的集成电路内，外围电路简单无需外部器件。电路测温范围在-55+125之间，精度为±0.5。这种方案测量结果不用经过任何处理，直接可以得到温度值。不足之处是，软件编程相对复杂。以上两种方案均符合本次设计对温度测量的要求。鉴于AD590需要用到ADC采集，占用了较多的单片机IO口，单片机还得另外扩展IO口才能与其他模块进行通讯。而且AD590是模拟型器件，外接元件较多了，引入的

22、误差也多了。DS18B20虽然编程工作量较多，但它体积小，占用单片机IO口少，可以合理优化资源。对于单个器件的编程，DS18B20程序还是比较简单的，所以本设计采用方案二。2.2.4 湿度传感器的选择方案一：采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101是电容式传感器，在电路中等效于一个可变电容，它的电容量随着所在环境空气湿度的增大而增大。相对湿度在1%100%范围内，电容值从160pF变化到200pF，误差在±2%RH以内，响应时间小于5S，温度系数为0.04pF/，精度较高。适用于线性电压输出与线性频率输出两种电路，无需校准，可互换性、可靠性、稳定性都很高。

23、方案二：采用湿度传感器HIH-3610。HIH-3610属于线性输出式集成湿度传感器，输出电压范围在+0.8V+3.9V之间，供电电压为+4V+5.8V，采用5V供电时，电源电流仅为200uF。另外，HIH-3610测量的湿度值还与环境温度相关，当环境温度变化时需要进行温度补偿。它的稳定性好、低漂移，反应时间15S。由于空气湿度的不稳定性、传感器响应慢等原因，使得空气湿度测量难度很大；如果采用HIH-3610测量空气湿度，同样需要进行A/D转换,增加了电路的复杂度，而且它反应较慢。HS1100最大优势就是无需校准，可以进行线性电压和线性频率输出，如果元件选择得当，电路设计合理就可以得到很好的测

24、湿效果。综合以上考虑，采用方案一。2.2.5 语音芯片选择方案一：使用WT588D系列语音播放芯片。本次设计的语音电路，只需要用到语音播放功能，置于录音功能可以忽略。所以优先考虑只带有语音播放功能的语音芯片，既能符合设计要求又能节约成本。WT588D系列是语音播放芯片，支持多种控制模式，特别是一线串口控制模式、三线串口控制模式占用很少单片机IO口，接线方便。但是，WT588D没有片内存储器，需要外扩存储器件；它的工作电压在2.8V-3.5V，单片机需要经过电平转换才能控制WT588D工作；而且WT588D语音程序的烧录比较麻烦，需要使用配套软件WT588D voiceChip，通用性不好。方案

25、二：用ISD1700系列语音录放芯片。ISD1700系列语音芯片同时具备录音、放音功能，可以多段录放音，内置FLASH存储器，可以掉电存储，语音数据不经过如何压缩，所以音质较好。供电范围在2.4V-5.5V之间，单片机不用经过电平转换就能直接控制。ISD1700系列芯片可以工作一独立按键模式和SPI控制模式，支持话筒输入和模拟信号输入，采用模拟信号输入时，用电脑语音播放软件的语音效果比人工录制的效果更标准。录音操作简单，无需外扩存储器，不必电平转换，与单片机通讯只占用4个IO口，方案二显然比方案一容易实现语音播放功能。所以设计采用方案二。2.2.6 加热器的选择加热器件选用恒温加热PTC热敏电

26、阻，其原理是PTC热敏电阻加电后自然升温使阻值进入跃变区，该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关，与环境温度基本无关。PTC加热器具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势。PTC加热器按传导方式可以分为：以热传导为主的PTC陶瓷加热器、以所形成的热风进行对流式传导的PTC陶瓷热风器、红外线辐射加热器。参照市场干衣柜产品，本设计所选用的是恒温PTC陶瓷热风器，其工作电压为220V/AC，居里温度250，发热功率600W。正常工作后，加热器铝波纹表面温度在100-150左右，加热空气温度可以达到60-70左右。3 主要器件的介绍3.1 D

27、S18B20数字温度传感器介绍3.1.1 DS18B20的性能特征独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围在 55+125之间，固有测温分辨率0.5。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。工作电源:35V/DC，在寄生电源方式下可由数据线供电。在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。测量结果以912位数字量方式串行传送。不锈钢保护管直径 6 ，适用于DN152

28、5, DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。3.1.2 DS18B20的外形和内部结构DS18B20数字温度传感器有两种封装，PR-35封装结构和SOSI封装结构，每一种封装的有效管脚都只有3个，其外形封装如图3.1所示： 管脚说明：GND-接地；DQ-数据I/O端口，对于单线操作，漏极开路。当工作在寄生电源模式时，DQ用来提供电源。中央微处理器和DS18B20之间仅通过此线进行通信。VDD-可选电源电压，工作在寄生电源模式时，VDD必须接地；NC-无连接。 图3.1DS18B20封装图 DS18B20内部结构主要

29、由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非易性温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。表3.1温度寄存器存储单元 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0232221202-12-22-32-4LS Byteb

30、it7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0SSSSS262524MS Byte只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，后5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。配置寄存器用来设置912位分辨率。3.1.3 DS18B20的指令ROM指令：读ROM 33H 读DS1820温度传感器ROM中的编码（即64位地址）。匹配ROM 55H 访问单总线上与该编码相对应的 DS1820 使之作出响应。搜索ROM 0FOH 确定挂接在同一总线上 DS1820 的个数和识别 64 位 ROM 地址。跳过ROM 0CCH 忽略

31、 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 发温度变换命令。告警搜索 0ECH 执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。RAM指令：温度变换 44H 启动DS1820进行温度转换，结果存入内部9字节RAM中。读暂存器 0BEH 读内部RAM中9字节的内容写暂存器 4EH 发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令。复制暂存器 48H 将RAM中第3 、4字节的内容复制到EEPROM中。重调 EEPROM 0B8H 将EEPROM中内容恢复到RAM中的第3 、4字节。读供电方式 0B4H 读DS1820的供电模式。寄生供电时DS1820发送“ 0”，外接电源供电 DS18

32、20发送“ 1”。3.2 HS1100电容式湿度传感器介绍3.2.1 HS1100特性HS1100是法国 Humirel公司推出的一款电容式相对湿度传感器。该传感器可广泛应用于办公室、家庭、汽车驾驶室、和工业过程控制系统等，对空气湿度进行检测。与其他产品相比，它有着显著的优点：·无需校准的完全互换性；·长期饱和状态，瞬间脱湿； ·适应自动装配过程，包括波峰焊接、回流焊接等；·具有高可靠性和长期稳定性；·特有的固态聚合物结构；·适用于线性电压输出和线性频率输出两种电路；·响应时间快，小于5秒。3.2.2 HS1100测量原理图

33、3.2电容-湿度曲线图HS1100湿度传感器是一种基于电容原理的湿度传感器，相对湿度的变化和电容值呈线性规律。在自 动测试系统中，电容值随着空气湿度的变化而变化，相对湿度在0100%RH范围内，电容量由162pF200pF，从图3.2中HS1100相对湿度与电容值的特性曲线图可以看出，HS1100具有极好的线性输出，可以近似看成相对湿度值与电容值成比例关系，因此只要将电容值的变化转换成电压或频率的变化，就能进行有效的湿度数据测量。3.3 ISD1700系列语音芯片介绍3.3.1 ISD1700的特点ISD1700 系列是华邦公司新推出的语音芯片，用来替代已经停产的 ISD1400 系列及 IS

34、D2500 系列芯片。 ISD1700 系列不仅在录音时间上有更多的选择（从 20 秒到 240 秒），而且在功能上继承 14及 25 系列的所有录放功能，并增加了一些更加人性化的提示功能及对存储地址的精确操作。ISD1700主要有以下特性：·可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年； ·两种控制方式，两种录音输入、放音输出方式；·可处理多达 255 段以上信息；·有丰富多样的工作状态提示；·多种采样频率对应多种录放时间；·音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美； ·工作电压：2.4V-5.5V,最高不能超过6V； 图3

35、.3ISD1700引脚图·工作电流：20mA，静态电流：0.5- 1A 。3.3.2 ISD1700工作模式1 ISD1700系列语音芯片支持两种工作模式：独立按键工作模式和SPI模式。独立按键模式：ISD1700 的独立按键工作模式录放电路非常简单，而且功能强大。不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。在按键模式工作时， 芯片可以通过/LED 管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定4种提示音效。SPI模式：主控单片机主要通过四线（SCLK、MOSI、MISO、/SS）SPI协议对ISD1700进行串行

36、通信。ISD1700作为从机，几乎所有的操作都可以通过这个SPI协议来完成。为了兼容独立按键模式，一些SPI命令：PLAY，REC，ERASE，FWD，RESET和GLOBAL_ERASE的运行类似于相应的独立按键模式的操作。另外，SET_PLAY，SET_REC，SET_ERASE命令允许用户指定录音、放音和擦除的开始和结束地址。此外，还有一些命令可以访问APC寄存器，用来设置芯片模拟输入的方式。ISD1700系列语音芯片的SPI操作协议： 一个SPI处理开始于/SS管脚的下降沿。 在一个完整的SPI指令传输周期，/SS管脚必须保持低电平。 数据在SCLK的上升沿锁存在芯片的MOSI管脚，在

37、SCLK的下降沿从MISO管脚输出，并且首先移出低位。 SPI指令操作码包括命令字节，数据字节和地址字节，这决定于1700的指令类型 。当命令字及地址数据输入到MOSI管脚时，同时状态寄存器和当。一个SPI处理在/SS变高后启动。 在完成一个SPI命令的操作后，会启动一个中断信息，并且持续保持为低。3.3.3 ISD1700主要管脚说明图3.3是ISD1700系列语音芯片的引脚图，下表列出部分重要引脚功能：表3.2 ISD1700引脚功能表引脚名称序号功能/LED2LED指示信号输出/RESET3芯片复位MISO4SPI接口的串行输出。ISD1700 在 SCLK 下降沿之前的半个周期将数据放

38、置在 MISO 端。MOSI5SPI接口的数据输入端口。主控制芯片在 SCLK 上升沿之前的半个周期将数据放置在 MOSI端。SCLK6SPI接口的时钟。由主控制芯片产生，并且被用来同步芯片MOSI和MISO端各自的数据输入和输出。/SS7选择该芯片成为当前被控制设备并且开启 SPI接口。AnaIn9芯片录音或直通时，辅助的模拟输入。需要一个交流耦合电容，输入信号幅值不能超出1.0Vpp。APC寄存器的D3可以决定Analn信号被立刻录制到存储器中，与Mic信号合被录制，或者被缓存到喇叭端并经由直通线路从AUD/AUX输出。MIC+10麦克风输入+MIC-11麦克风输入-SP-13喇叭输出-S

39、P+15喇叭输出+ROSC20振荡电阻ROSC用一个电阻连接到地，决定芯片的采样频率/FT22在独立芯片模式下，当 FT 一直为低，Analn 直通线路被激活。Analn 信号被立刻从 Analn 经由音量控制线路发射到喇叭以及 AUD/AUX 输出。D0所控制。该管脚有一个内部上拉设备和一个内部防抖动设计，当在 SPI 模式下，SPI无视这个输入，而且直通线路被 APC 寄存器的，允许使用按键开关来控制开始和结束。RDY/INT27Ready(独立模式) 该管脚在录音，放音，擦除和快进操作时保持为低，保持为高时进入空闲状态 ；Interrupt(SPI 模式) 在完成 SPI 命令后，会产生

40、一个低信号的中断。一旦中断消除，该脚变回为高。3.4 恒温加热PTC热敏电阻介绍3.4.1 恒温加热PTC热敏电阻的特点恒温加热PTC热敏电阻具有恒温发热特性，其原理是PTC热敏电阻加热后自热升温使阻值进入跃变区，恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒温值，该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。PTC加热器就是利用恒温加热PTC热敏电阻恒温发热特性设计的加热器件。在中小功率加热场合，PTC加热器具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响小、自然寿命长等特点。图3.4是恒温PTC加热器实物图。3.4.2 使用PTC热敏电阻注意事项 PTC加热器具有自动恒温

41、特点，不需要温度控制系统， 图3.3恒温PTC加热器将PTC加热器直接通电即可恒温加热。由于加热器表面铝片波纹是非绝缘的，通电后不可接触加热器件。加热时应使用吹风机带走热量，以提高加热功率。风速对发热功率的影响很大，一般来说风速越大功率越大。在没有风吹时，加热器也不会损坏，但是功率会明显降低。1000小时功率老化率在10%以内，电阻老化率在50%以内。4 硬件电路设计4.1 单片机最小系统时钟电路设计：石英晶体振荡电路结构简单、频率稳定度高，通常选用它作为单片机的时钟电路，电路通过晶振并联两个小电容构成。电容的作用是帮助晶振起振和对晶振频率进行微调，两个电容大小约为30PF，晶振频率选用12M

42、Hz。时钟电路如图4.1。图4.1时钟电路 图4.2复位电路 图4.3电源输入电路复位电路设计：单片机复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电自动复位虽然电路结构简单，但是不受人为控制，复位不灵活。按键复位又分为电平复位和脉冲复位，前者复位端通过电阻与Vcc相接，后者利用RC微分电路产生正脉冲来达到复位目的。从电路的简易性来考虑，前者优于后者，所以选择按钮电平复位方式。12MHz单片机的机器周期为1uS，而复位端高电平保持时间T应大于2个机器周期，但实际应用中为了保证复位可靠性，T必须有足够的余量。取R=4.7K，C=10uF，则T=R*C=47mS，符合设计要求。复位电路如图4.

43、2所示。电源输入电路设计：单片机需要的是直流工作电压Vcc=5V，但考虑到直流电可能存在交流成分以及纹波太多的情况，会导致单片机工作不稳定，所以在电压输入端并联两个电容，以保证系统的稳定性。电容通交阻直，470uF的电容可以滤除低频交流成分，0.1uF电容用于滤除高频成分。另外，电源端可以并联一个放光二极管，作为上电指示灯。电源接口电路如图4.3所示。4.2 按键电路设计鉴于本设计对检测线数量要求不多、按键较少，为了方便编程，选择独立式键盘。独立键盘不像矩阵式键盘那样结构繁复，按键识别程序复杂。它的每个按键都直接连到低电平，只要检测到接线端为低电平，就能识别被按下的键。4.3 温度传感器电路设

44、计576KDS1820是单总线通信数字型温度传感器，通过一个单线接口发送或接受信息，它与中央处理器之间仅需一条连接线。电路采用两种供电方式中的外部供电方式。VDD端接Vcc，GND接地，数据端口DQ直接与单片机P3.3管脚相连，因为单片机P3口内部已有上拉电阻，所以DQ可以不必再外接上拉电阻，温度传感器电路如图4.4。图4.4温度传感器电路 图4.5湿度传感器电路4.4 湿度传感器电路设计HS1100湿度传感器在测量电路中等效于一只可调电容。将HS1100置于555多谐振荡电路中，就可以把容值转换为与之成反比的频率信号，通过频率计采集信号。基于HS1100的相对湿度测量电路如图4.5所示：图4

45、.5是一个典型555多谐振荡电路，定时器外接R1、R2与湿敏电容CV，构成对电容CV的充电电路。芯片7管脚通过内部的晶体管对地短路又构成了对电容CV的放电电路。湿敏电容与芯片引脚2、6相连接到片内比较器。R4是限流电阻，起保护作用，阻值1K。精调电阻R3用于内部温度补偿，目的是引入温度效应，它与HS1100的温度效应相匹配，大小约为909K。通电后，电流经过R1、R2给湿敏电容CV充电，经过t1时间后湿敏电容的压降达到定时器555的高触发电平（0.67Vcc），使得内部比较器翻转，out端输出变成低电平。然后湿敏电容CV经过R2、内部放电管开始放电，经过时间t2 电容压降达到低触发电平（0.3

46、3Vcc），内部比较器再次翻转，输出端又变回高电平。这样重复充电、放电，形成振荡。充电时间： t1 = CV×(R1+R2) ×ln2， （4-1） 放电时间： t2 = CV×R2×ln2 ； （4-2） 由式（4-1）和式（4-2）得： 振荡频率： f=1/T = 1/(t1+t2) = 1/CV(R1+2R2)ln2； （4-3） 占空比： D = t1/T = t1/(t1+t2) = R1+R2/(R1+2R2)； （4-4） 4.1 555类型对应电阻值555类型R3/kR2/kTLC555(Texas)909576TS555(STM)100

47、nFcapacitor5237555(Harris)1732549LM555(National)1238562为了尽可能得到适当的频率值，R2与555类型的选取参照表4.1，最好使占空比D50%，则R1要相对比R2小很多，但R1又不能太小，它受CV起始充电电流的限制，一般要求起始充电电流不大于5mA。设计采用HS1100资料上给出的一组典型值R2=576K，R1=49.9K。为了便于R1的精确调整，R1选用阻值为50K的精调电阻。4.5 显示电路设计 图4.6显示电路LCD1602液晶显示电路如图4.6，器件共有16个管脚。714管脚为液晶的数据总线端口，与单片机的P0口相连，P0作为普通IO

48、口时必须外接上拉电阻，设计所选用的上拉电阻阻值1K。1、2管脚分别为电源和地，图中没有标出。第3脚是显示对比度调整电压，外接可调电阻可以对显示亮度进行调节，也可以接一个固定阻值的电阻。第4管脚是命令/数据输入端，RS=0为写命令操作，RS=1为写数据操作，端口由单片机P2.5控制。5管脚是器件读/写选择端，RW=0可以向液晶写入数据，RW=1时从器件中读数据，该端口与P2.6相连。6管脚是器件使能端，由P2.7控制。15、16管脚分别是LCD背光电源正负极，分别接Vcc和GND。 图4.7语音报警电路4.6 语音电路设计基本的语音播放原理图如图4.7所示：47管脚依次为SPI接口的数据输出端、

49、数据输入端、时钟和片选端，分别与单片机IO口P2.3P2.0相连。2管脚为LED指示信号输出，串联一只阻值为1K的限流电阻。3管脚芯片复位，低电平有效。9管脚是模拟信号输入端，通过一个0.1uF的交流耦合电容连接模拟音频信号输出端。13和15管脚可以直接连到8/0.5W 扬声器两端。18管脚为自动增益控制，接一个4.7uF电容到地是AGC工作，若直接接地增益最大，接Vcc增益最小。20管脚是振荡电阻，决定内部工作频率，当外接80K电阻时采样频率为8KHz。27管脚在独立模式下执行录音、放音、擦除、下一曲操作为低电平；空闲为高电平；执行完一个SPI指令后此管脚置低，接到清除指令后置高。如果仅用到

50、ISD1700的SPI控制模式，语音播放电路原理图只按上图接线即可。直接可以通过单片机编程，控制语音芯片的录放操作。但是为了更方便调试语音模块，以及更合理利用资源，可以将其他功能管脚设计完整。第10、11管脚分别为话筒录音的正负端口，22管脚在独立模式下，当此脚置低时开启直通功能，Analn模拟输入信号经过放大直通喇叭输出。2326管脚作用分别为独立模式的放音、录音、擦除、下一曲，低有效。用几根插针将这些管脚引出来，可以方便调试时检测芯片是否正常工作。4.7 受控电路设计控制电路的受控对象有PTC恒温加热器和杀菌紫外灯。由于它们的功率都比较大，而且供电电源都必须是220V/AC，所以单片机不可

51、能直接驱动这样的大功率负载，必须通过继电器电路加以控制。继电器的选择：根据所选的PTC加热器的工作参数，应选择触点负载功率在600W以上的继电器。选用型号为SRD-D5VDC-SL-C的继电器，线圈的额定电压为5V，触点负载参数为10A 250V/AC，可以连接功率在2500W以内的器件，能够满足设计要求。三极管的选择：三极管的作用有两个，一个是起到开关作用，另一个作用是功率放大，因为单片机IO口无法直接驱动继电器工作。继电器线圈的额定电压5V，吸合电压3.75V，功耗0.36W。所以工作的吸合电流I=0.36W/3.75V=96mA。三极管参数可选比继电器大2倍左右，即PCM>0.72

52、W、ICM>192mA、BV>10V，所以选用8050（NPN）或者8550（PNP）三极管都可以满足要求，设计所选的三极管是8550，测得其放大倍数为312。继电器驱动电路如下图所示： 图4.8受控电路三极管基极通过一个限流电阻与单片机IO口连接，限流电阻阻值不能太大，在1K3.3K之间都能使继电器进入吸合状态。二极管的作用是：当继电器线圈断电时，线圈电流不能突变为零，就会产生反向电动势，二极管能吸收继电器线圈产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管以及干扰其他电路。发光二极管起到一个指示作用。继电器工作过程如下：当给单片机IO口一个低电平时，三极管8550导通，电流经过继电器线圈，继电器被吸合，外接负载连通电源，同时发光二极管点亮。当给高电平时，三极管截止，继电器释放，触点负载断开，发光二极管熄灭。干衣机杀菌的功能可以用紫外灯实现。紫外线照射氧分子可以产生臭氧，起到杀菌作用。但是考虑到成本以及调试的安全问题，现采用220V/AC、20W的普通日光灯代替紫外灯。真正用到干衣机时，将日光灯拆下，直接换上紫外灯即可。其单片机驱动电路与上