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隨著人們生活品質的提高，人們期望有更好的生活和工作環境。但是，隨著建筑工業發展和現代科技發展，房屋的封閉性越來越嚴密導致室內外空氣的流通變得更加困難，這都是源于建筑工程；以上原因促使細菌和微生物的大量積累在室內，造成了空氣污染。因此，第三大類污染當之無愧為室內空氣污染，是繼“煤煙型”、“光化學煙霧型”污染之后的。
根據紫外線原理，研制出紫外光空氣凈化系統，其目的就是造成微生物的滅活，從而達到消毒效果；也就是紫外線照射微生物使其發生能量的積累和傳遞的結果。強烈的破壞了細菌及病毒的DNA和RNA，使細菌、病毒不再繁殖和生存從而達到消滅細菌、病毒的效果，有效地提高了空氣質量。本文采用ATM128單片機的智能控制方式，結合各類傳感器的收集數據功能，調節并控制系統的電路，并結合現實所需，研發出能夠實現紫外光線滅菌與室外內空氣流通功能的新型空氣凈化系統，對我們日常生活環境有重要的促進意義。
一、系統控制總體設計
紫外空氣凈化控制系統由主控制系統與驅動控制系統兩部分組成。空氣凈化系統原理總框圖如圖1所示，主控制模塊主要由110V的電源通過變壓、放大、整流與濾波之后輸出的直流電源為5V與9V來供電，而ATM128單片機的工作狀態主要由按鍵指令、紅外遙控、紅外傳感器采集的信號、燈管驅動等功能來決定。驅動控制系統主要由系統電源電路、整流電路、LM7805獲取的5V直流電壓和LM7809得到的9V直流電壓組成。
二、系統硬件設計
系統硬件設計主要由電源控制電路、電機控制電路、燈管控制電路、紅外控制電路、顯示器控制電路、仿真下載電路、傳感器數據采集電路、按鍵控制電路以及單片機程序下載電路等，硬件設計部分總體結構框圖如圖2所示。
電源控制電路電源控制電路是整個控制系統的供電核心，其供電類型有三種，傳感器、ATM128單片機、液晶顯示屏以及控制系統的其它輔助電路由5V直流電壓供電，紅外遙控接收裝置及其放大與保護電路由9V直流電壓供電，燈管由110V交流電壓供電。
電機控制模塊設計采用交流單相異步電動機。由單片機的控制，系統的電機帶動微風扇的轉動，使室內外空氣形成一個循環，調整空氣凈化系統的工作狀態，提升殺菌效果。
燈管驅動控制電機帶動微風扇，使室內外空氣形成一個循環，保證系統與室內外的通風，當空氣經過過濾網時，在紫外光的照射下進行消毒與殺菌。其中系統采用的紫外光燈管是功率為8W紫光燈，額定工作電壓為110V，波長范圍為254~365nm。
液晶顯示器模塊設計應用12864液晶顯示屏。給系統通電，當系統正常工作時，其顯示屏就會顯示出各種信息，關于空氣凈化系統的；其中有定時信息、房間大小、電機轉速、工作模式、過濾網狀態與燈管狀態、當前環境的空氣質量等。
紅外遙控模塊設計紅外發射模塊和紅外接收模塊這兩部分構成空氣凈化控制系統的紅外控制系統，并用編碼器與解碼器專用集成電路芯片來進行遠處遙控操作。
三、系統軟件設計
軟件總體結構設計根據系統功能的需求分析與硬件系統的設計，空氣凈化系統的軟件程序設計分為以下幾個部分：原始程序、顯示屏控制程序、傳感器信號收集與檢測程序、定時、中斷處理、蜂鳴器控制、紅外信號處理、燈管檢測、電機驅動控制、觸摸控制等程序，其控制系統軟件總體結構的設計如圖3所示。系統主程序流程圖根據軟件總體結構的設計，主程序的調度并控制各模塊處理子程序，由此構成控制系統功能。圖4所示為空氣凈化控制系統程序流程，各種工作參數在屏幕上顯示是系統在工作中，啟動運行必須在選擇模式之后，模式間可相互轉換。
四、實驗效果與結束語
實驗結果測量數據如圖5所示。本文實現了基于ATM128單片機的多功能空氣凈化控制系統，從總體設計出發，分別設計了相應的硬件模塊與軟件系統部分，實現了對室內外空氣質量參數的檢測與處理，并可以根據系統的數據變化自動調整系統工作狀態，通過多次實驗結果測量表明該系統運行穩定，在多種凈化方式的配合下，可有效地凈化室內外空氣，使空氣環境質量達到理想狀態。
作者：周銘哲 蘇航 陸潞 單位：沈陽航空航天大學自動化學院