空气净化智能控制系统设计范文

随着人们生活品质的提高，人们期望有更好的生活和工作环境。但是，随着建筑工业发展和现代科技发展，房屋的封闭性越来越严密导致室内外空气的流通变得更加困难，这都是源于建筑工程；以上原因促使细菌和微生物的大量积累在室内，造成了空气污染。因此，第三大类污染当之无愧为室内空气污染，是继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染之后的。

根据紫外线原理，研制出紫外光空气净化系统，其目的就是造成微生物的灭活，从而达到消毒效果；也就是紫外线照射微生物使其发生能量的积累和传递的结果。强烈的破坏了细菌及病毒的DNA和RNA，使细菌、病毒不再繁殖和生存从而达到消灭细菌、病毒的效果，有效地提高了空气质量。本文采用ATM128单片机的智能控制方式，结合各类传感器的收集数据功能，调节并控制系统的电路，并结合现实所需，研发出能够实现紫外光线灭菌与室外内空气流通功能的新型空气净化系统，对我们日常生活环境有重要的促进意义。

一、系统控制总体设计

紫外空气净化控制系统由主控制系统与驱动控制系统两部分组成。空气净化系统原理总框图如图1所示，主控制模块主要由110V的电源通过变压、放大、整流与滤波之后输出的直流电源为5V与9V来供电，而ATM128单片机的工作状态主要由按键指令、红外遥控、红外传感器采集的信号、灯管驱动等功能来决定。驱动控制系统主要由系统电源电路、整流电路、LM7805获取的5V直流电压和LM7809得到的9V直流电压组成。

二、系统硬件设计

系统硬件设计主要由电源控制电路、电机控制电路、灯管控制电路、红外控制电路、显示器控制电路、仿真下载电路、传感器数据采集电路、按键控制电路以及单片机程序下载电路等，硬件设计部分总体结构框图如图2所示。

电源控制电路电源控制电路是整个控制系统的供电核心，其供电类型有三种，传感器、ATM128单片机、液晶显示屏以及控制系统的其它辅助电路由5V直流电压供电，红外遥控接收装置及其放大与保护电路由9V直流电压供电，灯管由110V交流电压供电。

电机控制模块设计采用交流单相异步电动机。由单片机的控制，系统的电机带动微风扇的转动，使室内外空气形成一个循环，调整空气净化系统的工作状态，提升杀菌效果。

灯管驱动控制电机带动微风扇，使室内外空气形成一个循环，保证系统与室内外的通风，当空气经过过滤网时，在紫外光的照射下进行消毒与杀菌。其中系统采用的紫外光灯管是功率为8W紫光灯，额定工作电压为110V，波长范围为254~365nm。

液晶显示器模块设计应用12864液晶显示屏。给系统通电，当系统正常工作时，其显示屏就会显示出各种信息，关于空气净化系统的；其中有定时信息、房间大小、电机转速、工作模式、过滤网状态与灯管状态、当前环境的空气质量等。

红外遥控模块设计红外发射模块和红外接收模块这两部分构成空气净化控制系统的红外控制系统，并用编码器与解码器专用集成电路芯片来进行远处遥控操作。

三、系统软件设计

软件总体结构设计根据系统功能的需求分析与硬件系统的设计，空气净化系统的软件程序设计分为以下几个部分：原始程序、显示屏控制程序、传感器信号收集与检测程序、定时、中断处理、蜂鸣器控制、红外信号处理、灯管检测、电机驱动控制、触摸控制等程序，其控制系统软件总体结构的设计如图3所示。系统主程序流程图根据软件总体结构的设计，主程序的调度并控制各模块处理子程序，由此构成控制系统功能。图4所示为空气净化控制系统程序流程，各种工作参数在屏幕上显示是系统在工作中，启动运行必须在选择模式之后，模式间可相互转换。

四、实验效果与结束语

实验结果测量数据如图5所示。本文实现了基于ATM128单片机的多功能空气净化控制系统，从总体设计出发，分别设计了相应的硬件模块与软件系统部分，实现了对室内外空气质量参数的检测与处理，并可以根据系统的数据变化自动调整系统工作状态，通过多次实验结果测量表明该系统运行稳定，在多种净化方式的配合下，可有效地净化室内外空气，使空气环境质量达到理想状态。

作者：周铭哲 苏航 陆潞 单位：沈阳航空航天大学自动化学院