作者：唐小婕 单位：菏泽学院
控制系统总体设计
针对环保电器的控制系统设计，需要分析其主要设备的控制需求。环保型电器的主要设备可划分为以下几类：一体式风机、杀菌灯、过滤网、显示终端设备、数据采集传感器、操作按钮、电器遥控器等。本控制系统则针对这些主要设备的控制，设计电器控制系统。Atmega128单片机通过信号的处理，实现对环保家电的设备进行信号控制，主要分为一体式风机控制、数据采集传感器控制、显示终端控制、电器遥控模块、杀菌灯控制、操作按钮控制模块等。其中，一体式风机控制电路，其主要功能是完成电机的驱动、换相、调速、制动等控制并实现对电机、电容的保护等基本功能，完成信号处理和反馈。数据采集传感器控制模块，是针对传感器采集到的数据信号进行处理，通过分析采集到的信号规模和数据，对电器其他设备的运行做出调整。
控制系统详细设计
本节将详细设计控制系统的硬件电路，主要针对逆变电源模块、风机控制模块、传感器采集模块、杀菌灯控制模块这四个模块进行设计。
1逆变电模块
AVR单片机使用的电源为5V直流，环保家电的初始供电为市电220V交流，因此要进行逆变处理，从而得到电路上需要的电源。变压器将市电220V电压进行变压，得到12V的交流电源；再经整形滤波将得到12V的直流电源。根据电器控制电路上微型设备需求，输出端设计了三端稳压芯片LM7805和芯片LM7809，利用这两个稳压芯片可得到5V和9V的直流电压输出，为单片机、传感器、微型显示器等电子器件供电。
2风机控制模块
环保型电器中，通常会采用一体式的风机设备，由于功能需求的程度不高，因此常采用单相异步交流电机。可设计电机的驱动电路，如图1所示，通过MOC3023光耦与电机进行交互，既耦合传输了信号，又有隔离干扰的作用。ATmega128单片机的PE3引脚接到电机的驱动信号上，经过MOC3023的M端口，当该引脚发出低电平的信号时，信号输出到Q4管使之导通，电机将被启动。而电机的调速则是利用AVR芯片的程序实现的，通过调整高低电平的输出时间，调整“占空比”，占空比越小则电机的转速降低，反之则风机加速运转。
3传感器处理模块
传感器是目前很多环保净化型的电器所采用的电子设备，传感器的功能主要是数据采集，将采集到的环境数据传输给单片机进行处理，并做出针对性的净化处理。本节将以空气质量采集传感器TGS800为例，来设计AVR控制模块。设计的电路原理中，如图2，传感器TGS800有6个引脚，其中1、2、3引脚接电源正极，5引脚接MOSFET的漏极，4、6引脚为传感器的输出端。将采集信号传输到单片机中，连接了ATmega128芯片的PB6和PF1端口。传感器TGS800将会根据环境空气质量的差异，输出电压变化的信号，单片机采样后根据电压的变化值范围，区分环境的指标，调整电器功率以更改净化的幅度。
4杀菌灯控制模块
在一些环保电器中，尤其是空气净化的电器中，杀菌灯是一种新型的净化设备，主要利用紫外线的原理，将有害气体中的细菌、病菌杀死，起到杀菌的作用。在电器的控制系统中，需要对杀菌灯管进行控制。将杀菌灯管与一个光耦连接，与风机的控制原理类似，通过AVR单片机的引脚端口的高低电平信号，来控制灯管的开关导通。另外，还需要对灯管的使用寿命、故障信息进行反馈。
结束语
本文主要介绍了AVR单片机在环保型电器中的应用和开发，介绍了符合环保电器需求的一些主要电子设备的控制和驱动，分别就环保仪器中的风机控制、杀菌灯控制、传感器数据采集与信号处理模块进行了详细地描述和分析。在描述如何利用AVR单片机实现电器的控制与程序驱动的同时，也反映了当前环保型电器的研发过程，对环保型的高新技术设备的研究，具有重要的参考价值。
