基于單片機(jī)的具有定時(shí)功能的快速烘鞋器設(shè)計(jì)與制作

代云龍，趙淑平，付淵

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院電子與物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院，重慶，401331）

0 緒論

我國作為人口大國，這些年來，人們的物質(zhì)生活過得越來越好，文化程度也在提高，對美好生活的需求也是越來越高。但是通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以看到，我國有將近一半的人患有腳氣，其中有80%是成年人患有腳氣。究其原因無非是腳容易出汗鞋子吸收了這些汗液，同時(shí)給真菌細(xì)菌提供了生長的環(huán)境，烘鞋器是市場上用于烘干鞋子的電子產(chǎn)品，使用烘鞋器成了解決腳氣的最好方法之一，其工作方式就是通過快速烘干鞋體，為鞋體制造一個(gè)干燥的環(huán)境，這樣可以在下次穿鞋的之前殺滅細(xì)菌，從根源上解決腳氣問題，同時(shí)烘鞋器不止可以用于以上這些，還可以用于洗好的鞋子的快速烘干，做到當(dāng)晚洗鞋第二天穿鞋的功能，冬天還可以快速加熱鞋體，從此出門不在擔(dān)心冷腳出門。市場上烘鞋器產(chǎn)品眾多，但功能基本都是烘干功能。目前市場上對于簡易烘鞋器的改進(jìn)主要是從添加溫濕度傳感器來實(shí)現(xiàn)烘鞋器的性能，時(shí)間控制方面還有待改進(jìn)，作者結(jié)合所學(xué)的單片機(jī)技術(shù)，采用STC89C52 單片機(jī)芯片作為控制單元，實(shí)現(xiàn)對功能模塊的快速烘干控制和定時(shí)功能，該方案具有電路簡潔明了、控制簡單、開發(fā)、成本低和上手簡單等優(yōu)點(diǎn)。

1 總體設(shè)計(jì)方案及論證

系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方框圖如圖1 所示，整個(gè)系統(tǒng)由主控制模塊、控制按鍵模塊、快速加熱模塊、顯示模塊組成。主控制模塊用于對系統(tǒng)進(jìn)行整體控制，控制運(yùn)行模式和運(yùn)行時(shí)間，控制按鍵模塊主要是方便使用者從外界輸入控制信號對時(shí)間和模式進(jìn)行調(diào)整，快速加熱模塊是指風(fēng)扇和加熱片兩個(gè)功能組件，顯示模塊由兩位共陽數(shù)碼管組成。通過按鍵可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)運(yùn)行的烘干時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)或者模式的切換，實(shí)現(xiàn)時(shí)長設(shè)定模式，定時(shí)運(yùn)行模式，不限時(shí)運(yùn)行模式的切換。

圖1 系統(tǒng)方框圖

2 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)

■2.1 主控制模塊

主控制模塊采用STC89C52 單片機(jī)芯片，單片機(jī)的運(yùn)行都需要用到最小電路系統(tǒng)，包括復(fù)位電路，振蕩電路，電源系統(tǒng)，如圖2 所示。復(fù)位電路是由10μF 的電解電容和10k 的電阻組成，振蕩電路由12MHz 晶振和兩個(gè)30pF 的瓷片電容組成，電源采用直流5V 供電。其中單片機(jī)的P0口接了10k 排阻RP1，作為上拉電阻，為的是將來連接顯示模塊。

圖2 主控制模塊

■2.2 控制按鍵模塊

控制按鍵模塊采用了2 個(gè)單點(diǎn)觸控按鍵作為整個(gè)系統(tǒng)的外部輸入控制按鍵，通過按鍵可實(shí)現(xiàn)模式的切換和調(diào)整定時(shí)時(shí)間長短的功能，如圖3 所示。具體實(shí)現(xiàn)過程參見下面的軟件描述部分。

圖3 控制按鍵

■2.3 快速加熱模塊

這里采用了單片機(jī)管腳直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和加熱片，出于方便模擬的考慮因素，加熱片和風(fēng)扇都選取了和單片機(jī)運(yùn)行電壓相同的供電電壓，為此加熱片功率會(huì)比較低，正常應(yīng)采取晶閘管或者繼電器等方式控制加熱片和風(fēng)扇的工作，這里產(chǎn)品就用于模擬功能的實(shí)現(xiàn)。電路圖用接口表示外接，如圖4所示。

圖4 快速加熱模塊

■2.4 顯示模塊

顯示模塊采用的是2 位共陽數(shù)碼管，用單片機(jī)的P2 口的兩個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)位選，用P0 口實(shí)現(xiàn)段選，如圖5 所示。

圖5 顯示模塊

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主流程圖如圖6 所示，打開電源后，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行初始化，然后按照程序流程進(jìn)行判斷，模式0 為初始狀態(tài)，該模式/狀態(tài)下可以通過S2 按鍵調(diào)節(jié)定時(shí)長短，按下S1 進(jìn)入模式1；模式1 為定時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)碼管會(huì)顯示模式0，會(huì)根據(jù)在初始模式時(shí)設(shè)置的定時(shí)長短，進(jìn)行限時(shí)運(yùn)行，設(shè)置好的定時(shí)函數(shù)開始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)歸零后，模式將切換回模式0；如果在模式1 運(yùn)行過程中按下S1 就會(huì)切換到模式2，模式2 為不限時(shí)運(yùn)行模式，該模式下數(shù)碼管會(huì)顯示“—”，并且讓風(fēng)扇和加熱片一直工作下去，如果沒有按下S1 就會(huì)一直運(yùn)行下去，按下S1 課切換回模式0。

圖6 主流程圖

其中，定時(shí)功能設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)時(shí)鐘硬件中斷的方式。時(shí)鐘晶振我們采用了12MHz 的石英晶體振蕩管，作為其外部時(shí)鐘電路。在主程序最開始初始化定時(shí)程序，并且設(shè)定定時(shí)器的工作模式，打開全局中斷開關(guān)等相關(guān)參數(shù)設(shè)置，然后就可以在程序中調(diào)用這個(gè)定時(shí)中斷作為系統(tǒng)運(yùn)行的定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

4 系統(tǒng)仿真與測試

用 Proteus 軟件畫出電路圖，加載編譯后的可執(zhí)行文件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真，如圖7 所示，成功實(shí)現(xiàn)了定時(shí)時(shí)長調(diào)節(jié)功能，定時(shí)運(yùn)行功能，和不限時(shí)運(yùn)行功能。能在三個(gè)模式之間正常進(jìn)行切換和運(yùn)行。

圖7 仿真圖

根據(jù)硬件電路圖，進(jìn)行選材，將得到的材料進(jìn)行分類檢測好壞，然后焊接電路，完成了成品制作，如圖8 所示。經(jīng)過測試電路無誤后拷入編譯好的文件到芯片之中，經(jīng)過幾次調(diào)試后，實(shí)現(xiàn)了以上功能。

圖8 實(shí)物圖

5 總結(jié)

本設(shè)計(jì)采用STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)作為本設(shè)計(jì)的控制單元，在功能上實(shí)現(xiàn)了三個(gè)模式的切換和控制，并且簡化了操作方式，只使用了兩個(gè)按鍵進(jìn)行系統(tǒng)的控制。利用外部中斷的方式實(shí)現(xiàn)了定時(shí)的功能，實(shí)現(xiàn)對普通烘鞋器的進(jìn)一步功能完善，基本上實(shí)現(xiàn)了對快速加熱、定時(shí)功能的控制。通過定時(shí)功能的運(yùn)用使得本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了市場上普通烘鞋器的升級和智能化，定時(shí)工作完成后可以自動(dòng)關(guān)閉。該設(shè)計(jì)成本低，制作和調(diào)試都很容易，能夠較大提高傳統(tǒng)烘鞋器的效率，解決在定時(shí)運(yùn)行上面的不足和短板。