消毒柜是一种用于杀灭餐具上细菌和病毒的设备,它具备温度控制、保温以及升温等功能。在设计消毒柜的过程中,核心部分是温度检测与控制系统,这涉及到电子技术、传感器技术、单片机技术和自动化控制等多个方面的知识。
消毒柜采用铂热电阻 PT100 作为温度传感器。PT100 是一种常见的温度传感器,其电阻值随温度升高而增加,每上升 1℃,阻值大约增加 0.38 欧姆。在实际应用中,为了模拟 PT100 的功能,可能会使用滑动变阻箱进行替代。
接下来,电桥电路用于将 PT100 的电阻变化转换为电压变化。电桥电路是一种平衡电路,当输入阻抗发生变化时,输出电压也会相应改变。这里,PT100 的电阻变化导致电桥不平衡,产生电压差。
电压变化经过集成运放 ICL7650 放大成为 0-5V 的电压范围,这个范围通常不会超过 5V。放大后的电压随后由 ADC0804 这种模数转换器转化为数字信号。ADC0804 是一个 8 位的转换器,它将模拟电压转换为对应的数字值,便于微处理器处理。
8031 单片机接收并处理 ADC0804 输出的数字信号,进行数据滤波和变换。处理后的温度数据会显示在 8279 显示模块上,同时,8031 通过对键盘的扫描,可以接收用户输入的控制指令,如加热、保温和停止等。
在控制系统中,8031 通过 P1.1 口输出信号控制继电器,从而实现对加热电路的开关控制。例如,按下加热键时,继电器闭合,开始加热;当温度达到 130℃时,停止加热。按下保温键时,若温度低于 50℃,继电器会再次闭合加热,当温度高于 70℃则停止加热。而停止键则会断开继电器,结束所有动作。
此外,电路设计还包括直流电桥、运算放大器 ICL7650、A/D 转换器 ADC0804 和控制关键功能的程序代码。程序代码中,例如 ORG 0000H 是指定程序的起始地址,LJMP 是无条件跳转指令,MOV 是数据移动指令,LCALL 是子程序调用指令,CJNE 是比较并跳转指令,这些是单片机编程的基本元素。
通过以上的设计和实现,消毒柜能够根据设定的温度参数进行精准的温度控制和保温,确保消毒过程的高效和安全。同时,这一设计也体现了硬件电路与软件控制的紧密结合,展现了现代智能家电的设计理念。