基于51單片機(jī)的空氣凈化機(jī)的設(shè)計

　　引言

　　隨著工業(yè)和社會的發(fā)展，全球空氣污染很嚴(yán)重，人類健康正面臨著“室內(nèi)空氣污染”的威脅。因此，人們需要專門的空氣凈化裝置一空氣凈化機(jī)。空氣凈化機(jī)發(fā)展至今，先后經(jīng)歷了兩代產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品采用物理方法，即通過過濾、吸附、磁化、負(fù)離子等消除煙塵，其缺點在于無法消除由異味、病原菌、微生物等造成的污染。第二代產(chǎn)品利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧負(fù)離子來凈化空氣，但是臭氧有令人難以容忍的刺鼻味道，并且臭氧作為強(qiáng)氧化劑對人體有一定的傷害。國內(nèi)目前大量使用的空氣凈化機(jī)是以砍伐木材為代價，生產(chǎn)特殊紙張做成過濾器，給生態(tài)環(huán)境造成很大破壞，也增加了消費(fèi)成本。若過濾器未能及時更換，空氣凈化機(jī)不僅無法實現(xiàn)空氣凈化功能，而且本身成為污染源，造成二次污染。本文介紹基于51單片機(jī)的智能高效空氣凈化機(jī)屬環(huán)保節(jié)能、高科技、經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。

　　1 總體設(shè)計

　　1.1 高壓靜電除塵原理

　　高壓靜電除塵是根據(jù)靜電荷的異性相吸、同性相斥的原理，利用靜電力將空氣中帶電粉塵吸附沉降下來，以達(dá)到除塵的目的。

　　含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽極板之問所形成的高壓電場通過時，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時，帶負(fù)電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽極板運(yùn)動，在運(yùn)動中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運(yùn)動，到達(dá)陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，從而得到凈化的氣體。

　　1.2 空氣凈化機(jī)的總體設(shè)計框圖

　　空氣凈化機(jī)的總體設(shè)計框圖如圖1所示。51單片機(jī)控制各部件工作，當(dāng)本空氣凈化機(jī)工作時，風(fēng)速發(fā)生器開始轉(zhuǎn)動，被污染的空氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入凈化機(jī)，經(jīng)過層層凈化后，最終變成清新的空氣從出風(fēng)口流出。

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　　前過濾器可以濾除空氣中的大顆粒，包括大顆粒灰塵、絨毛及毛發(fā)等；高壓靜電除塵單元的作用是吸附空氣中的細(xì)小顆粒，如煙霧、花粉、細(xì)菌、*等；異味吸收器用來吸收常見的室內(nèi)異味及化學(xué)氣體，帶來令人愉悅的潔凈空氣；風(fēng)速發(fā)生器有高、中、低風(fēng)三種工作模式，可以根據(jù)具體的需求對風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整；負(fù)離子發(fā)生器能夠釋放負(fù)離子，使空氣更清新怡人。

　　操作按鍵可以實現(xiàn)空氣凈化機(jī)的開、關(guān)，及對空氣凈化機(jī)的工作模式進(jìn)行調(diào)整，指示燈則會指明空氣凈化機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)；還可以根據(jù)需要點亮夜光燈，照亮居室。

　　為了防止空氣的二次污染，應(yīng)分別對高壓靜電除塵單元和異味吸收器進(jìn)行定期的清洗或更換。高壓靜電除塵單元每兩周用自來水清洗一次，異味吸收器一年更換一次。清洗和更換的時問由單片機(jī)預(yù)先設(shè)定，機(jī)器運(yùn)行時間滿兩周或一年時，相應(yīng)的指示燈被點亮并發(fā)出警報聲，提醒人們清洗高壓靜電除塵單元或者更換異味吸收器。清洗或者更換完成后，可以操作按鍵，使單片機(jī)重新計時。

　　2 電路設(shè)計

　　2.1 單片機(jī)的選擇

　　單片機(jī)采用silicon Laboratories 公司的C8051F310，它是一種完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU芯片，內(nèi)部主要集成了SMBus／IIC、增強(qiáng)型UART和SPI串行接口、單端／差分ADC、高精度可編程的內(nèi)部時鐘振蕩器、VDD監(jiān)視器、內(nèi)部上電復(fù)位模塊、捕捉／比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數(shù)器／定時器陣列(PCA) 等功能部件。C8051F310使用Silicon Laboratories專利的高速CIP-51微控制器內(nèi)核，70％的指令執(zhí)行時間為一個或者兩個系統(tǒng)時鐘周期；工作電壓為2．7～3．6V，典型工作電流為5mA，功耗比較低。另外，此單片機(jī)還具有16kB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲器，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲。

【詳情請參閱：基于51單片機(jī)的空氣凈化機(jī)的設(shè)計】

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