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[导读]本文利用单片机设计了蒸汽浴房的软硬件控制系统,实现了对高级蒸汽浴房的智能化控制。

摘要: 本文利用单片机设计了蒸汽浴房的软硬件控制系统,实现了对高级蒸汽浴房的智能化控制。
关键词:单片机,蒸汽浴房,智能控制

1 引言
    随着社会的发展,生产力的提高,人们的生活水平得到了极大的改善。同时,人们对自己的生活设施及用品的要求也越来越高,卫生间中的洁具就是很明显的例子。浴缸由原来的单一功能发展成为可以冲浪和按摩的浴缸,现在又出现了可以桑拿、按摩和淋浴的蒸汽浴房。洁具用品以外型更美观,使用更舒适为目的,正在由功能单一向功能齐全,由手工操做向自动控制、智能控制的方向发展。单片机以其体积小、价格低、功能强等优点而广泛应用于各种智能化控制。本文利用单片机对高级蒸汽浴房进行智能化控制,使得浴房具有以下功能:
    ⑴ 多种照明方式; 
    ⑵ 排气功能;
    ⑶ 显示时间、日期;
    ⑷ 检测环境温度并设定温度 
    ⑸ 预测人的身体状况、情绪、智力及体型; 
    ⑹ 上电提示; 
    ⑺ 记录个人资料如朋友的生日、纪念日等并按时提示;  
    ⑻ 中英文两种显示。
    ⑼ 蒸汽控制
    ⑽ 侧喷、顶喷、背喷;
    ⑾ 设定时间

2.控制系统设计

    根据高级智能蒸汽浴房的基本功能要求,综合目前市场流行的各种类型的单片机,从多方面考虑选定了TOSHIBA公司的87PH46N 单片机为核心组成高级智能蒸汽浴房的控制系统。

2.1 TOSHIBA公司的87PH46N单片机简介

    87PH46N是TOSHIBA公司OTP型的8位CPU,片内有ROM16K字节,RAM512字节,14个可独立使用也可嵌套使用的中断源,其中,6个外部中断源,8个内部中断源,35个I/O口,两个16位计数器/定时器,两个8位计数器/定时器,1个I2CBUS串行接口,1个分频输出口DVO(1KHZ-8KHZ),本身带有WATCHDOG功能和A/D转换功能,每组8个(W、A、B、C、D、E、H、L)的通用寄存器共有16组,可以通过转换组别保护现场,双时钟操作,可工作于单时钟、双时钟方式,具有休眠、等待、慢时钟等节电方式,可以直接驱动LCD。

2.2 硬件设计

   硬件系统由输入线路、输出线路和存储器三部分组成。
    1. 输入线路:根据人们的使用习惯,结合高级智能蒸汽房的基本功能,设置了19个按键的键盘(Fan、Spot、Light、Settime、Setup、Databank、Bio、Weight、Name、Temper、Accept、Clear、Home、◤、◥、Steam、Backspray、Sidespray、Topspray)和温度、湿度传感器。
按键说明:
    1) Fan:启动排风机排送蒸气。
    2) Spot和Light键:分别控制两种照明装置灯泡和荧光灯。
    3) Temper键:显示环境温度并设定温度。
    4) Setup键:转换中英文显示。
    5) Steam键:启动或关闭蒸汽。
    6) Backspray键:启动或关闭背喷。
    7)  Sidespray键:启动或关闭侧喷。
    8)  Topspray键:启动或关闭顶喷。
    9) Settime键:梳装台上电后显示时间、日期,Settime键调整时间、日期, 此时◤、◥键表示数字调大和调小,Enter是调整某一数字后的确认键,Accept键是调整完某一项后(日期或时间)的确认键,Home表示回主屏。如:

  注:⒈调整时如没有按Home键返回,经过一段时间后,自动返回。

     ⒉Home键的中断级别最高,任何时候按Home键均可返回主屏状态。
    10) Name、Bio、Weight键:这些键用来预测人的身体状况、情绪、智力和体重。按Name键后,按Setup键输入姓名(◤键依次输入Z、Y…A,◥键依次输入A、B…Z,完毕后按Enter键确认),按Accept键表示姓名输入完毕,开始输入出生年、月、日,再输入标准体重,然后按Bio键显示人的身体状况、情绪、智力(以数字显示),按Weight键输入今天的体重,显示今天偏重多少或者偏瘦多少(以数字显示)。
    11)  Databank键:按Name和Setup键输入姓名后,按Databank键可以输入生日、纪念日、交费日、聚会日、合同期等日期,并按时提示。
    2 输出线路:122×32的点阵液晶显示器和2003驱动线路(输出大电流控制继电器,实现照明和排风控制功能)。
    3 存储器:选用24C16串行E2PROM,存储用户资料。
    控制系统原理框图如图1。

图1控制系统原理框图

3. 控制软件系统设计

  程序分为五部分:初始化、自检、键盘扫描、按键处理和中断程序,CPU初始化和自检后,主程序中执行键盘扫描和按键处理程序,显示程序利用中断来完成。

   
3.1 开机自检系统
  
蒸汽浴房的环境潮湿,容易使系统发生故障。为了保证系统的正常运行,开机后首先执行一个系统自检程序,即给CPU一些模拟输入信号,根据这些输入信号,CPU分别检测各个硬件设施,如无错,系统正常工作;如有错误,显示错误信息,给出错误编码,蜂鸣器报警。

3.2 模块化的键盘处理和显示程序

  单片机应用系统的设计中,汇编语言程序的设计是系统软件开发的关键。本系统的键盘扫描和显示程序没有采用传统查表的方法,而是把它们进行了模块化的处理。按下不同的键后,执行不同的键盘扫描程序和显示程序。根据优先级别,在不同情况下, CPU对各按键的响应和显示不同,如按下Settime键,在回主屏之前,CPU不再对Name键响应,而按下Name键后,CPU也不再对Settime键响应,同样它们的显示也不同。所以采用模块化的键盘和显示程序,只需设置按键按下的一个标志位,CPU根据标志位执行不同的程序。这样避免了编写庞大的键盘判断程序,减少了逻辑错误的发生。

3.3启发式的搜索方法

   在编写记录个人资料(如:生日、纪念日等)并按时提示的程序段时,采用了人工智能中的启发式搜索方法和深度优先的算法,把当天的日期作为起始节点,把从E2PROM调入RAM中的数据作为展开节点,进行深度限制为4的搜索,当无事情需提示时,算法又转化为深度优先,以保证搜索整个空间。


4 结 语

    本文利用单片机设计了蒸汽浴房的软、硬件控制系统,在键盘和显示程序中采用了模块化设计,并采用了启发式搜索方法和深度优先的算法,实现了对高级蒸汽浴房的智能化控制。随着人们生活水平的提高,单片机,特别是功能齐全的单片机(如内部包含WATCHDOG、A/D转换等功能的单片机)必然会得到越来越广泛的应用。


参  考  文  献

⒈ 谢宋和,甘勇,单片机模糊控制系统设计与应用实例,电子工业出版社,1999,7。
⒉ TLCS-870系列微控制器硬件结构和指令系统,   东芝技术(上海)发展有限公司,    1999,1
⒊ 东芝单片机应用指南,复旦大学计算机科学系微机实验室, 复旦大学出版社,                                                                            
    1996,10
⒋ 王树勋,王朝玉,张新发,MCS-51单片微型计算机原理与开发,机械工业出版社,  1990,9
⒌ ATMEL产品手册,ATMEL技术发展有限公司
⒍ 李仁厚,智能控制理论和方法,西安电子科技大学出版社,1999
⒎  Nirwan Ansari Edwin Hou著,李军,边肇祺译,用于最优化的计算智能,清华大学出版社,1999,12 

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