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齐鲁工业大学2014届本科毕业设计（论文）
进行直流滤波后将9V为LHi878传感器电路模块供电。
图4-3电源控制电路原理图
4.3电机控制模块设计
根据系统的总体设计需求分析可知，本空气净化器控制系统中，采用的是交流单相异步电动机，电机的驱动与控制模块是整个系统至关重要的部分，电机将在单片机的控制下带动微风扇的转动，使室内空气形成循环，调整空气净化器的工作状态与杀菌效果。
设计的控制电路,由单相异步交流电机的特性，对于电机的驱动采用高低电压驱动方法，即不论电动机工作的频率如何，在绕组通电的开始用高压供电，使绕组中的电流迅速上升，而后用低压来维持绕组中的电流。电机的引脚如图4-4所示，VCC41接110V交流电的火线，GND为接地，CAP接启动电容，Data为控制信号输入端。
图4-4单相电机引脚图
电机的驱动与控制电路如图4-5所示，当空气净化器通电时图4-5中电机MOTOR的1脚接110V交流电，2脚接地，3脚为高电平状态，4脚接通启动电容；单片机通过PE3引脚发出低电平信号后，此时电机被启动运转。单片机驱动程序发出的驱动信号经过MOC3023的M端口，将转化的信号输出到Q4管，将该管导通，信号输出到MOTOR引脚端，电机即被驱动[6]。图4-5中MOC3023(六个脚)是一种可控硅驱动光耦，1K电阻R8为Q4的门极提供限流作用；在驱动光耦中，发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管，转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号，又有隔离干扰的作用[12]。
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图4-5电机驱动电路原理图
4.4灯管控制模块的设计
本论文研究的空气净化器的主要原理是利用紫外光灯管进行杀菌，利用紫外线的原理通过紫外线的照射，穿透微生物的细胞膜，破坏各种病菌，细菌，寄生虫以及其他致病体的DNA结构，毁坏其核酸分子键，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，从而达到消毒灭菌的作用，同时加以过滤网净化空气。微风扇在电机带动的情况下，实现仪器的通风作用，使得空气形成流动，经过过滤网在紫外光灯管发射的紫外线下进行杀菌、消毒。
在项目中采用的紫外光灯管是Philips的8W紫光灯，额定工作电压为110V，波长范围为254-365nm。对于该紫外光灯管，其控制模块比较简单，除了如上按键K3对其使用寿命的计时与复位处理外，紫外光灯管的导通控制则是利用单片机指令来实现的。其控制电路同样是通过单片机控制可控硅驱动光耦MOC3023来实现的，其控制电路如图4-6所示。
图4-6紫外光灯管驱动电路原理图
与电机驱动的方式相同，MOC3023(六个脚)它是一种可控硅驱动光耦，单片机引脚PE2发出低电平信号后，经过MOC3023直接输出到LINE端口，将紫外光灯管导通驱动，BALLAST1为连接电抗镇流器的引脚。
4.5液晶显示器模块设计
由空气净化器控制系统的需求分析可以知道，当仪器通电正常运行时，其显示器就显示出空气净化器的各种信息，包括了：工作模式、房间大小、空气质量、电机转速、定时信息、过滤网状态与灯管状态信息。
4.5.1 12864显示器基本结构
空气净化器单片机控制系统的显示模块采用SMG12864液晶显示器，型号为SMG12864G2-ZK，这是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标GB2312码简体中文字库（16×16点阵）、128个字符（8×16点阵）及64×256点阵的显示RAM（GDRAM）；可以与CPU直接接口，提供两种
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界面来连接微处理机：8位并行及串行两种连接方式；具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。其外形尺寸如图4-7所示：
图4-7SMG12864G2-ZK液晶外形尺寸图
SMG12864液晶显示器的模块引脚说明如下表4-1所示：
表4-1SMG12864液晶显示器引脚说明 引脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 名称 VSS VDD V0 RS(CS) R/W(STD) E(SCLK) DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 PSB NC /RST NC LED LED 方向 - - - H/L H/L H,H/L I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O H/L - H/L - +- -- 说明 电源负极 电源正极（+5V） LCD偏压输入（悬空） 数据/命令选择端（片选信号输入） 读/写控制信号（串行数据输入） 使能信号（串行移位脉冲输入） 数据0 数据1 数据2 数据3 数据4 数据5 数据6 数据7 H：并行数据模式L：串行数据模式 空 复位端（L：复位） 空脚 背光源正极 背光源负极 其主要技术参数如表4-2所示：
表4-2SMG12864液晶显示器技术参数
显示容量： 工作电压： 工作电流： 背光源工作电流： 128×64 4.8～5.2V 4.0mA(5.0V) <150.0mA 点阵点尺寸： 模块最佳工作电压： 背光源颜色： 0.48×0.48(WXH)mm 5.0V 白色(5.0V) 蓝膜负显STN
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4.5.2 12864显示器控制电路
由上可知，SMG12864液晶显示器共20引脚，液晶模块由外部提供+5V电源，脚3是显示器的对比度调节，连接到UR2电位器上，以便获取显示器最佳的显示效果；第17脚是LCD屏的复位功能引脚；第19和20引脚分别为显示器背光的正负极，LED+和LED-同样由+5V电源提供；片选信号RS、读写控制信号RW、使能信号E分别接到ATmega128单片机的PG0-PG2引脚上；液晶显示器的DB7-DB0为数据信号引脚，接在了ATmega128的PA7-PA0输入输出接口上，设计出的显示器模块的控制电路如图4-8所示：
图4-8 SMG12864液晶显示器控制电路图
4.6红外遥控模块设计
根据常用的红外遥控装置，本系统的红外遥控装置共分为两个部分：红外发射模块与红外接收模块，应用编/解码专用集成电路芯片来进行遥控操作。
红外发射模块即遥控器的信号发射端，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。红外遥控器发射电路的功能组成，其中的编码器即调制信号，按遥控器用途的编码方式可以很简单、也可以很复杂。
4.7按键模块的设计
按键是最简单的单片机输入设备，通过按键输入相应的数据或命令，可实现人机对话功能。在空气净化器控制系统的设计中，根据系统的设计需求，设计灯管状态复位按键K3与过滤网状态复位按键K2，如图4-9所示。
图4-9复位按键的电路原理图
K2、K3为过滤网和紫外光灯管的状态复位按键，分别接到单片机的PD1、PD0引脚上，PD0与PD1为单片机的中断处理引脚，通过中断的处理，将计数器
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