基于AVR单片机的柜式空气净化器控制系统设计与研究

摘要

随着全世界空气污染越来越严重，人们居住的室内环境不仅受外界空气环境质量的影响，如API、PM值越来越高，同时也受到室内空气污染直接影响，主要包括家具问题、建筑问题、装饰装修问题等。然而室内环境质量是与我们个人生命健康息息相关，因此，室内空气净化器给我们提供了室内空气环境污染的解决方案，它将我们室内污染程度较重的空气通过其自身净化功能后，从而得到相对纯净无污染对人体无害的气体，使我们能够生活在安全、健康、舒适的环境中。
　　 本论文设计的是室内柜式空气净化器控制系统，是基于AVR单片机控制原理的设计与开发，包括硬件电路设计与软件程序的开发。首先在硬件电路设计方面，该控制系统分别包括控制电路和驱动电路的设计，选择AVR系列中Atmega128型号单片机，并依此设计出与柜式空气净化器控制系统工作原理架构一致的控制电路，由控制电路再根据功能需求和工作原理设计出系统中各个功能模块的驱动电路。其次在软件程序开发方面，从系统的功能需求分析出发，实现从主程序初始化到各个模块功能实现的子程序的有机结合和合理调配，最终达到控制和实现系统各个功能的目的和效果。不论是硬件还是软件，本柜式空气净化器控制系统重点设计与研究的模块功能包括:单片机控制功能、电源系统功能、初始化功能、VFD显示功能、主电机控制功能、步进电机控制功能、杀菌净化装置功能、定时处理功能、按键和遥控处理功能、警报装置功能、传感器实时数据采集监测系统和中断处理功能。
　　 其中，在设计与研究过程中，主要探讨其设计理念和方法，有效地分析设计过程，适当地使用仿真软件工具和测试工具，在系统设计完成后并进行模拟仿真调试和软件下载测试。本文设计与开发完成的控制系统具有高效、节能、可靠的实用性能。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．1．1 大气与室内空气的污染现状

1．1．2 室内空气净化器的发展

1．2 课题的来源

1．3 课题的研究与意义

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究任务

1．3．3 研究意义

1．4 本章小结

第二章 柜式空气净化器控制系统的设计方案

2．1 工作原理

2．2 功能设计

2．3 单片机

2．3．1 单片机的选定

2．3．2 单片机的特点

2．4 总体设计方案

2．4．1 硬件设计方案

2．4．2 软件设计方案

2．5 系统开发工具

2．5．1 元器件材料的选择

2．5．2 开发设备和软件

2．6 本章小结

第三章 控制系统模块化功能设计

3．1 电源系统功能设计

3．1．1 电源系统的总体设计

3．1．2 电源功能电路设计

3．2 初始化功能设计

3．3 VFD显示功能设计

3．3．1 VFD工作原理

3．3．2 性能分析

3．3．3 显示界面的设计

3．3．4 多线程控制方法与研究

3．3．5 VFD显示程序设计

3．4 主电机控制功能设计

3．4．1 主电机介绍

3．4．2 主电机控制方法

3．4．3 主电机电路设计

3．4．4 主电机驱动程序

3．5 步进电机控制功能设计

3．5．1 步进电机介绍

3．5．2 步进电机特性分析

3．5．3 步进电机驱动设计

3．5．4 步进电机速度仿真与研究

3．6 杀菌净化装置功能设计

3．6．1 杀菌净化功能介绍

3．6．2 杀菌净化装置驱动电路设计

3．6．3 杀菌净化装置驱动程序设计

3．7 定时功能设计

3．7．1 定时／计数器1的特点

3．7．2 定时功能初始化

3．7．3 定时功能程序设计

3．8 按键和遥控功能设计

3．8．1 按键操作功能设计

3．8．2 遥控操作功能设计

3．9 警报装置功能

3．10 节能和省电模式功能设计

3．11 本章小结

第四章 传感器实时监测系统设计

4．1 传感器工作原理

4．2 传感器特性分析

4．3 监测系统电路设计

4．4 监测系统控制方法

4．5 数据采集与处理程序

4．6 本章小结

第五章 系统的仿真与软件下载

5．1 系统的仿真测试

5．2 软件程序下载

5．3 看门狗设计

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 结论

6．2 论文创新点

6．3 系统改进合理性建议

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文与专利

攻读硕士期间完成的科研项目

附录Ⅰ

附录Ⅱ

附录Ⅲ