基于單片機(jī)的家用滅蚊器的設(shè)計(jì)

【摘 要】本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，利用蚊子的趨光性，采用高效節(jié)能的LED紫光燈，將蚊子吸引過來，采用氣流吸蚊和靜電電擊來提高滅蚊效率。此滅蚊器體積小、使用方便、耗電省、無毒、無味、具有一定的實(shí)用價(jià)值。

隨著夏季的到來，各種蚊蟲頻繁活動(dòng)給人們帶來不少煩惱：它會(huì)傳染很多種疾病、致人奇癢難忍、影響人們睡眠等等。為了對付蚊子，多少人攪盡了腦汁！在人蚊大戰(zhàn)中，試驗(yàn)采用了各種的手段，研制了許多驅(qū)蚊滅蚊藥物和器具，從原始的稻草熏蚊到各種傳統(tǒng)的盤狀蚊香、蚊香片、滅蚊噴霧液、超聲波驅(qū)蚊器等，經(jīng)過不斷探索與研究，利用現(xiàn)代電子技術(shù)來解決這一問題，有了效果較好的電熱驅(qū)蚊器（電熱蚊香）、電子滅蚊拍（簡稱電蚊拍）、滅蚊燈和滅蚊磁場發(fā)生器等“新式武器”；目前市場上琳瑯滿目的滅蚊燈種類繁多，除了電功率大小和紫外熒光燈的數(shù)量不同外，其它的區(qū)別主要是在外形上。通常主要以功率和燈管數(shù)量來分類，以功率分類，滅蚊燈主要有2、3、4、5、8、10、15、20W等多種規(guī)格，其中家庭大多使用2～8W的滅蚊燈，對應(yīng)的房間面積約為10～20平方米。以紫外燈管數(shù)量分類，通常可分為單管和雙管型，家庭大多使用單管滅蚊燈；雙管型滅蚊燈則適用于飯館、旅店、辦公室和家庭中面積較大的客廳等場合。雙管型滅蚊燈的電功率多在6W以上。有些滅蚊燈還安裝了吸蚊風(fēng)機(jī)，當(dāng)蚊子靠近滅蚊燈時(shí)就會(huì)被氣流吸入滅蚊燈內(nèi)，從而在一定程度上提高了滅蚊效果。在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)今世界先進(jìn)的物理滅蚊技術(shù)，集光、電、空氣流動(dòng)等技術(shù)于一身，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的家用滅蚊器。

一、硬件電路設(shè)計(jì)

滅蚊器的基本結(jié)構(gòu)由單片機(jī)、LED紫光燈、高壓電網(wǎng)、吸蚊風(fēng)扇控制電路、紅外探測電路、安全放電電路等電路組成。其中LED紫外燈固定在圓形塑料外殼內(nèi)頂部，外圍由塑料柱支撐，高壓電網(wǎng)安裝在LED紫外燈與風(fēng)扇之間，這樣當(dāng)蚊蟲因趨光而飛向LED紫外燈時(shí)，會(huì)被風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的吸力吸到高壓電網(wǎng)擊斃，尸體被吸入儲(chǔ)蚊倉，避免蚊尸粘在高壓電網(wǎng)上，通過靜電電擊能夠瞬間殺滅飛蟲；滅蚊器工作時(shí)，如果有人靠近，紅外探測電路輸出信號，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出控制信號，切斷高壓電網(wǎng)電源，接通安全放電電路，使電網(wǎng)上的高壓迅速放點(diǎn)，從而保護(hù)人的安全。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

1.單片機(jī)

單片機(jī)選用AT89c2051，它是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

2.LED紫光燈控制電路

由8個(gè)LED紫外燈圓形排列，光源高效集中，單片機(jī)P1.1為低電平時(shí)，接通LED紫外燈的電源。

3.高壓電網(wǎng)

高壓電網(wǎng)上的直流高壓通常為800～1500V，短路電流小于1mA，單片機(jī)P1.2輸出PWM信號，通過控制電路去觸發(fā)脈沖升壓變壓器，產(chǎn)生1KV的高壓脈沖，在電路中接入了兩只限流電阻，可以保證人身的電氣安全。

4.吸蚊風(fēng)扇控制電路

當(dāng)單片機(jī)P1.3口低電平時(shí)，接通風(fēng)扇控制電路電源，風(fēng)扇使用12V直流電機(jī)。

5.紅外探測電路和安全放電電路

選用兩對紅外二極管組成，接通電源后，探測電路輸出端接到單片機(jī)P1.5口，無人時(shí)輸出低電平，當(dāng)有人接近時(shí)，探測電路輸出高電平，這是P1.2、P1.3分別輸出高電平，使高壓電網(wǎng)斷電，同時(shí)接通安全放電電路，使電網(wǎng)對地放電。

二、軟件設(shè)計(jì)

軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，使用C語言編程，主要包括主程序、初始化子程序、PWM子程序等。接通電源后，單片機(jī)各接口初始化P1.1、P1.2、P1.3為高電平，P1.5為低電平，延時(shí)1秒后，P1.1、P1.3輸出低電平，P1.2輸出PWM信號，P1.5為低電平，整個(gè)電路工作；當(dāng)有人接近時(shí)，P1.5為高電平，接通放電電路，其他電路停止工作。

三、測試

焊接好電路板后，按設(shè)計(jì)要求固定LED紫外燈、高壓電網(wǎng)、風(fēng)扇以及紅外二極管，在電路正常情況下，接通LED紫光燈控制電路，LED紫光燈正常點(diǎn)亮；然后接通吸蚊風(fēng)扇控制電路，使P1.5為高電平，風(fēng)扇正常轉(zhuǎn)動(dòng)；最后接通高壓電網(wǎng)，使P1.5為高電平，測電網(wǎng)電壓，在各部分電路正常后，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，工作正常。

四、結(jié)論

本設(shè)計(jì)主要分為硬件部分和軟件部分，硬件部分著重考慮硬件電路的簡單性，故盡可能簡化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，程序可讀性強(qiáng)。通過仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行，能滿足設(shè)計(jì)要求，使用電子滅蚊器為我們生活帶來了很多的方便，具有實(shí)際的應(yīng)用前景。

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作者簡介：高宏洋（1968—），男，陜西人，現(xiàn)供職于西安外事學(xué)院工學(xué)院信息實(shí)驗(yàn)中心，主要從事自動(dòng)化控制、電子方面的科研和教學(xué)工作。