智能消毒柜设计与制作（硬件设计） 毕业论文.doc

毕 业 设 计题 目 智能消毒柜设计与制作（硬件设计） 系 别 电子与信息工程系 年级专业 08级电子信息工程技术（智能家电） 学生姓名 指导教师 专业负责人 答辩日期 2011年？月？日 又顺又德职业技术学院毕业论文任务书电子与信息工程系 电子信息工程技术（智能家电） 08智能家电 1班 姓名：正义榤一、毕业论文课题智能消毒柜设计与制作二、毕业论文内容和目标 针对广东地区天气：常年高温多雨，细菌容易滋生，为了保证人们的健康。便设计出一个为餐具消毒的电器。 对市面上原有产品的功能、结构加以分析，并结合简单的物理原理，使其更加完善，并且实现多功能和智能化。灵感源于生活，应用服务于生活。实用为主，为使其应用简单方便，操作尽量简化，简单易懂。三、参考资料 大全豆浆机原理图电路设计与制版 综合项目设计指导手册 家用电器产品与电路剖析 家用电器通用电气测试实训教程 单片机技术初步实践 家电控制器开发与制作 电子产品制作工艺四、毕业论文课题时间： 2010年 ？月 ？日至 2011年 ？月 ？ 日五、进度安排：周 次工作内容预定目标及检查方式12资料收集学习相关的知识确定方向，收集相关资料。34硬件电路的设计元件选用并画出电路原理图及pcb图。5制版焊接调试焊接控制器，测试67软件的调试力求在有限的时间内发现全部错误78软硬件的完善对不完善的地方进行适当的修改。89论文撰写按照论统一的要求撰写论文。六、 备注：1、 本任务书一式三份，系、指导教师和学生各执一份；2、 学生须将此任务书按装订要求进行装订。指导老师：英俊妞 系主任： 目录摘要第一章 绪论1.1 个人职务1.2 设计的灵感来源1.3 市面产品第二章 硬件设计及选用2.1 硬件设计与使用2.2 整体结构2.3 主体电路设计第三章 主要工作模块说明3.1.1 系统组成框图3.1.2 单片机原理图3.2液晶显示功能实现第四章 硬件制作4.1电源板4.2控制板心得体会参考资料摘要这是一款基于ht66f50单片机的消毒柜，它集成了紫外线+臭氧消毒+低温烘干、红外线高温消毒以及全自动模式。是每个家庭必不可少的家用电器。第一章 绪论1.1个人职务本人在这次毕业设计项目中，主要负责硬件方面，即包括原理图的设计，pcb板的编排，元器件的选用等。并结合组长的软件设计方案，合理挣了了元器件的布局，确定可执行的功能，并反复检查控制器的操作性，以力求这次毕业设计的完美。1.2设计来源众所周知，又顺又德附近地区气候高温潮湿，以至于细菌容易滋生和繁殖，即使人们把餐具彻底地清洗干净，如果没有给予足够的杀菌处理的话，也会影响到人们是身体健康，因此，我们便设计出一个可以为餐具消毒的电器，以保卫我们的生命安全。1.3市面产品1.3.1安装方式大致有3种镶嵌式图1.3.1a立式 图1.3.1b壁挂式 图1.3.1c1.3.2照消毒方式大约有4种红外线：用石英管通电产生的高温来消灭细菌。紫外线：紫外线的对细菌、病毒的细胞膜，给核酸（dna）以损伤，使细胞失去繁殖能力，达到快速杀菌的效果。 高温蒸汽：原来类似于蒸炉，前提要在消毒前加上足够的水，用于不太耐高温的餐具。臭氧：由于臭氧有强氧化性，可以用来消灭细菌病毒。不过因为大多数消毒柜都包含2种或以上的消毒方式，这里就不一一发图了。第二章：硬件设计2.1硬件设计和使用本消毒柜是立式设计，红外线、臭氧+紫外线的消毒柜，带有时间控制、ad检测等智能功能。2.2整体结构：本消毒柜有几个重要的部件，它们分别是发热管：两盏 臭氧发生器 紫外线灯 led灯 led显示屏蜂鸣器2.3主体电路设计2.3.1电源板这是整个消毒柜的电源板，是消毒柜的电源提供和控制强信号的部分。图2.3.12.3.2电源部分是整个消毒柜的供电部分，由熔断器、压敏电阻、变压器、整流桥、稳压器和各种电容组成。为整个消毒柜提供安全、可靠、稳定的电源。图2.3.2从市电220v出来，先经过熔断器和压敏电阻保护电路，然后再通过变压器降压，接着经过电容滤去高频和低频的信号，用7812输出稳定的+12v直流电，再经过再次的滤波，通过7805输出+5v的直流电。2.3.3继电器组：用单片机输出的弱信号控制电源的强信号图2.3.3这些继电器是单片驱动的，用来控制红外线灯、臭氧发生器、紫外线灯等强电流驱动的信号，其中，在“臭氧+紫外线消毒”层里还特意加个门应开关，当用户打开门该层的门的时候，臭氧发生器的电源就会断开，避免臭氧泄露，影响健康。2.3.4蜂鸣器：告诉用户消毒柜的工作状态和在必要时发出警告。图2.3.4这是一款无源蜂鸣器，因为本身没有lcr振荡器，所以要单片机给予震荡信号才能鸣叫，它的内部需要高电平才能驱动。2.3.5七针插线座：用于电源板和控制板的信息交流图2.3.52.4.1控制板：消毒柜的核心部位，用于控制消毒柜的工作。图2.4.12.4.2ad检测：检测高温消毒时候的工作温度。图2.4.22.4.3lcd显示：用户通过它了解消毒柜的工作状态。图2.4.3这是12832汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字、128个字符、及32*128点阵ram。主要技术参数和显示特性：电源：vdd3.3v+5v(内置升压电路，无需负压)显示内容：128列*32行显示颜色：蓝底白字lcd类型：stn于mcu接口：3位串行配置led背光多种软件功能：光标显示、自定义字符、睡眠模式等。2.4.4工作指示灯：告诉用户了解消毒柜的那个部位在工作图2.4.42.4.5按键：输入信号，提供单片机工作的信息图2.4.5第三章：主要工作模块说明 3.1.1系统组成框图：图3.1.1 3.1.2单片机原理图：消毒柜的核心部位，用于控制消毒柜的工作。图3.1.23.2液晶显示3.2.1模块参数：12832汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16*16点阵）、128个字符（8*16）点阵及32*128点阵显示ram（gdram）。主要技术参数和显示特征：电源：vdd3.3v5v（内置升压电路，无需负压）显示内容：128列*32行显示颜色：蓝底白字显示角度：6:00钟直视lcd类型：stn与muc接口：3位串行配置led背光多种软件功能：光标显示、画面移位、之定义字符、睡眠模式等3.2.2串口接口管脚信号：管脚号名称leber功能1vssov电源地2vssov电源地3vdd+5v电源正（3.0v 5.5v）4csh/l模组片选端，高电平有效5sidh/l串行数据输入端6sclkh/l串行同步时钟：上升沿时读取sid数据7bl+vdd背光源电压+4.2v-+5v8bl+vdd背光源电压+4.2v-+5v表3.2.2第四章：硬件制作4.1安装上述原理图画pcb板最终电路原理图定下了，然后就是画出pcb图，采用的软件是protel 99 se。在pcb图基本画好的时候，由于刻板机的精度问题，观察了几组刻出来的板都存在同样问题：如果用线线宽小，就会刻断，而且线间距刻出来后会偏大。所以，在画板时要注意不要把线排得太密，而且在软件设置方面要把线间距最设为0.3mm左右，线宽方面最小要达到1mm，焊盘直径也要大，因为很多小钻头已经损坏。我的设置时线距0.3mm，最小线宽1.5mm，焊盘最小直径为2.1mm。根据经验，在画板时铺铜越多，刻板机效率越快。根据以往画图经验，强弱电分开，而本电路分界点就是继电器。所以先要处理好继电器处的强弱电分隔（12v和220v），如果按照原理图的连线直接摆放继电器，会出现线交叉。特别是针对发热体控制的强电电路，需要一个半功率控制，在画图中发现难以满足半功率控制电路，由于发热体的功率不少，几百到一千瓦以上。所以一定要有一定线宽，线距也要增大。4.1.1电源板pcb图图4.1.14.1.2控制板pcb图图4.1.24.2电路板制作与焊接pcb图画好，也为适应刻板机作了小部分修改，之后就到刻板。经过之前其他班同学的通宵作业，刻板机的精度明显下降，底盘也有点不平整，下刀深度要小许加大，刻出来的板还好，在合理范围之内，线宽有的变为1mm，线距普遍达到0.7mm，因为画板时作了预计，板没有作废，更重要的是资源短缺！钻孔方面，实验室残存的钻头太大，钻头是自备的，钻孔方面没有破坏到焊盘。 最后就到电路板的焊接，在指导下，芯片的空脚要接地，但这设计中空的脚只有一个，而且是外中断脚，在画图是后是进行了接地，但我们以往没有外中断脚接地的经验，所以我在焊接时把那脚电路刮开，焊上两脚接线柱加上跳线作为调试用，以防对程序有影响。为方便程序调试，使现象更容易观察，我先分开变压器与强电部分，使变压器另接电源线，在板上强电部分通上12v电源，加串一个电阻，在继电器对应的硬件接线座上接上发光二极管，这样就可以直观地知道那个继电器工作。4.3功能实现4.3.1按键说明、“自动”键：用于控制红外线高温消毒模式和臭氧+紫外线消毒+低温烘干同步工作。蜂鸣器响一声，进入工作状态。、“红外线高温消毒模式”键：按下按键1，led1亮，进入工作状态。当温度到120 度，恒温15min。停止工作，led灭。、“臭氧+紫外线消毒+低温烘干”键 ：按下臭氧加紫外线消毒工作模式按键，led2亮，进入臭氧加紫外线消毒工作状态，工作30min，停止臭氧消毒器消毒。进入低温烘干状态。工作15min，停止工作 ，led灭。、“照明”键：柜内的照明灯亮，延时20s。4.3.2模式说明自动模式： 用于控制臭氧和紫外线发生器和石英管同步工作。红外线高温消毒模式： 控制石英管进行工作臭氧+紫外线消毒+低温烘干模式： 控制臭氧和紫外线发生器工作，并且由一条低温加热管为餐具烘干照明功能： 控制消毒柜内照明灯的工作状态4.3.3其他控制开门的感应： 为了避免臭氧泄漏而影响健康，故在臭氧加紫外线消毒的门打开时控制臭氧发生器，使之在开门的瞬间关闭。 、开机时：长鸣2s、模式撤换：1短声、工作完成时：1短声4.3.4保护措施：制热过热保护：电机温度超过120时，消毒柜自动关机。4.3.5lcd显示工作时候显示工作的时间和工作模式不工作时候只显示时间4.4功能测试4.4.1通电测试 接通电源后，蜂鸣器响一下，各个led灯闪烁，lcd屏显示欢迎信息。4.4.2功能按键测试 各个按键都可使实现所需功能4.4.3工作工程测试 在工作状态下都实现理想，基本无发现错误。4.4.4显示测试 各个led灯的亮与灭都与理想时候实现。4.4.5ad检测温度的百分位总是显示为1，经过查找，发现是i/o口设置问题，经改正已经恢复到正常状态。心得体会在这次由牛老师辅导的毕业设计当中，让我深深地感悟到了，原来每件家用电器的设计和制作都是不简单的，特别在我们所做的控制板方面，就更加考验我们的专业能力和做人做事的态度。就举些例子来说吧，控制板的原理图的设计，就涉及了许多的专业知识，我们必须要查阅很多的资料才能设计出来。在设计pcb版方面，要考虑的事情就更多了，首先，我们所用的感光板只有一块，所以我们为了要节约资源，必须要在保证功能实现和封装够位置放下的前提之下，把我们的pcb版要设计的尽可能小；在封装的摆放方面，我们又要精确了解每个封装的大小以及管脚的位置和距离，才能开始画板;另外，在画板的过程当中，我们不仅要考虑电气间隙和强弱电的分离外，还要考虑到感光板的腐蚀的有效宽度等方面，只有这样才能保证我们以后能做出合适的板和保证pcb板能够正常工作。上述的工作已经够多了，但以后麻烦的事还多着呢。当我们确认好pcb板已经画好以后，就要把它在半透明的纸上打印，然后就要在感光板上曝光，接着把它浸在显像液里显像，最后把它放在腐蚀液里腐蚀。这些过程十分重要，而且操作也要十分谨慎，只要稍微有点小差错整个板就要重做了。在这里的确很考验我们的耐心和仔细心。当腐蚀好板以后，就是元器件的焊接了，这里就需要操作电烙铁，这也是已经心灵手巧的活。最后，由组长编写程序并烧写到芯片上，我们的控制板就基本上完成了。我很享受整个制作过程，因为在此之中让学习到了在书本里学习不到的知识，也锻炼了我自主开发能力和工作态度。我