基于单片机的空气消毒机控制系统

摘 要：针对传统空气消毒方法的缺陷，提出基于红外遥控和低功耗的AT89C2051单片机的动态紫外线空气消毒机控制系统，给出系统的硬件组成和硬软件设计方法。该空气消毒控制系统具有消毒无死角，耗电低、速度快、效能高、性价比高，适用范围广等特点。系统在实际使用，证明其方便、可靠并具有实用价值。

关键词：单片机；空气消毒控制系统；AT89C2051；紫外线

中图分类号：TP294 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1606303

Control System of Air Disinfection Based on Single Chip Microcomputer

MIAO Rongxia .1,CHEN Zhongxiao.1,DAI Baohua.2,ZHANG Hefang.1

(1.School of Electronic Information Engineering,Xi′an University of Technology,Xi′an,710032,China;2.Xi′an Honghua Instrument Factory,Xi′an,710032,China)

Abstract：UV air desinfection dynamic control system based on infrared remotecontrol and lowpower AT89C2051 is proposed,aiming at disadvantages of traditional air disinfection method.The hardware and software design method is also given.It has characteristics of low power consumption,high speed,highperformance,costeffective and wide application.It is proved that it is convenient,reliable and practicle and so on.

Keywords：single chip computer;air disinfection system;AT89C2051;ultraviolet radiation

空气作为人类赖以生存的物质基础，如果受到污染或者带有大量的细菌将是对人类健康的严重挑战。传统的空气消毒法如紫外线灯静态消毒、臭氧消毒及用甲醛熏蒸消毒等，各有千秋，但都有一个共同的缺点，那就是在消毒时，人们必须离开现场，否则将对人体产生危害或副作用，而且也仅限于医院等较特殊的室内环境使用。

开发一种既能广泛杀菌、净化空气又对人体不构成伤害，使人能在室内正常的工作、活动且适合各种室内环境的空气洁净消毒机是迫切的需要。本文针对传统空气消毒方法的缺陷，提出了基于红外遥控和低功耗的AT89C2051单片机的动态紫外线空气消毒机控制系统，给出系统的硬件组成和硬软件设计方法。

1 动态紫外线空气消毒原理

本机消毒灭菌原理主要是采用无臭氧高强度紫外线灯作为消毒单元来进行的。紫外线主要作用于微生物的核酸，包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，照射后可导致其破坏，达到杀菌的作用。同时对蛋白酶及其他生命攸关的物质也可使其活性下降，代谢受阻，从而导致微生物的灭亡，因而具有广谱性(包括细菌、病毒、真菌、立克次体、酶原体等均能杀灭) 。

利用紫外线杀灭空气中的细菌，并不是光线一照，细菌便灭亡的，而是需要有一定的杀灭剂量K，其公式如下：

K=I*T

式中I是辐射强度；T是辐射时间。要达到良好的消毒效果一方面需加强辐射时间；另一方面要加强辐射强度。而在本次设计中，在消毒腔里内置2支或2支以上30 W、430 mm长紫外线灯管，充分保证腔内辐射强度达到每平方厘米2万秒*微瓦以上。

为了保证室内空气往复不断的在腔内消毒，采用轴流风机，迫使腔内空气围绕紫外线灯管作循环运动，同时为使腔内的辐射强度进一步提高，在腔体内还增设了紫外线的反射材料，此外采用AT89C2051单片机，使产品具备了遥控、定时、选时等自动功能。

2 系统总体方案设计

系统组成如图1所示，系统由发射部分和接收部分组成。发射部分采用BA5104编码器，将待发的电源、定时设置键信号调制成38 kHz载波信号，由红外发射管进行发射；接收部分采用BA5204译码器。单片机通过对所接收信号的分析，输出相应的控制信号，使继电器原有状态发生改变，从而控制风机和紫外线灯管的运行与停止， 同时LED数码管指示出当前消毒机的运行情况等。当有电源键按下时，消毒机电源指示灯亮，风机开始工作，如果10 s不按任何键，消毒机电源灯开始闪烁，提示马上就要关机。当电源灯开始闪烁时，10 s后消毒机自动关机。消毒时间设定为4种，可根据具体情况确定。当设置键按一下时，消毒机工作时间设定为20 min，对应指示灯亮；再按一下定时按钮；消毒机工作30 min，对应30 min指示灯亮，以次类推，消毒机工作时间可定于40 min，60 min。另外，通过手动键，也可实现消毒机的运行控制。当有键按下时，蜂鸣器会发出提示信号。

3 系统硬件设计

发射部分的遥控器上有2个按钮，分别控制电源、定时设置键。 当电源按钮按下时，BA5104的K1出现图1 空气消毒控制系统组成高电平信号；当定时按钮按下时，BA5104的K2出现高电平信号。有信号出现时，晶体振荡器开始振荡，发光二极管LED开始显示发射状态，最后信号以脉冲的形式由38 kHz载波信号在输出端D0输出， 输出信号由放大电路放大，放大后的信号由发光二极管发射出去，射出去的信号由接收电路接收。

接收部分的电路原理图如图2所示。

其中AT89C2051为控制核心。发射过来的信号由红外线接收头接收，接收后的信号再次经过放大后由BA5204译码器译码，信号由译码器的D1端输入，经过BA5204译码后，由HP1，HP2端输出至AT89C2051。AT89C2501芯片处理后，由P1.6，P1.7口作为输出端，把信号送到继电器，来控制继电器的吸合与断开，再由继电器控制风机和紫外线灯管的工作。P1.4，P1.5口控制蜂鸣器和手动操作。P3口用来控制发光二极管，以显示相应的电源开关和定时状态。

4 系统软件设计

系统上电初始化，对电源键、和手动键进行判断。为了减小干扰的影响，在主程序中对这3个按键分2次来判断。当有按键按下时设置参数并转入相应的子程序，无键就顺序查判其他按键。另外，还有2个定时中断，定时中断1(T1)用在开机后10 s不按任何键关机的10 s计数；定时中断0用在对消毒机工作时间的计数。

(1) 电源按键子程序的设计

在主程序中，判断有电源键时就设置键参数为1，蜂鸣器发出响声，执行电源键子程序。 程序有2个分支。若消毒机的状态为关机状态(即状态参数为0)就开机，执行开机分支，先打开风机和灯管及显示LED状态，然后置状态为开机状态(即状态参数为0)，最后返回继续判断按键；若状态表示为开机后其他状态(即不为0)时，就关机，执行关机分支，先关灯管和风机改变LED状态及状态的参数为0，然后把状态存放的单元地址重放在起始指针位置，最后调用结束程序并结束。

(2) 10 ms调用程序设计

为了构造10 s计数时间，参数的值很关键。要使第一个时间参数×第二个时间参数×10 ms=10 s，因而取第一个时间参数为25，第二个时间参数为40，有2个时间参数而构成双重循环程序。每个空操作是1个指令周期，减1判断为2个指令周期。而本系统用4 MHz的晶振，一个指令周期为3 μs。因而［(2+2)×第二个时间参数+1+2］×第一个时间参数×3 μs=10 ms，这样符合程序的要求。

5 结 语

基于红外遥控和低功耗AT89C2051的动态紫外线空气消毒控制系统，采用室内空气循环风方式，加装过滤器和高效紫外 C 灯管，在迅速过滤掉空气中尘埃粒子的同时，直接杀灭细菌、病毒，阻断疾病的空气传播途径，减少室内空气污染，改善空气质量，预防肺炎、流感等呼吸道疾病。本消毒净化机可在有人的场合持续对室内空气消毒灭菌、除尘净化，其安全有效，对人体不产生任何危害。它不仅克服了传统空气消毒方法的缺点，而且具有消毒无死角、耗电低、速度快、效能高等特点，性价比高，适用范围广。在实际使用后，证明其方便、可靠。

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作者简介 苗荣霞 女，1971年出生，硕士，讲师。主要从事计算机控制研究。