基于單片機(jī)的蒸汽浴房智能化設(shè)計(jì)

摘要： 本文利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了蒸汽浴房的軟硬件控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對高級蒸汽浴房的智能化控制。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)，蒸汽浴房，智能控制

1 引言
    隨著社會的發(fā)展，生產(chǎn)力的提高，人們的生活水平得到了極大的改善。同時(shí)，人們對自己的生活設(shè)施及用品的要求也越來越高，衛(wèi)生間中的潔具就是很明顯的例子。浴缸由原來的單一功能發(fā)展成為可以沖浪和按摩的浴缸，現(xiàn)在又出現(xiàn)了可以桑拿、按摩和淋浴的蒸汽浴房。潔具用品以外型更美觀，使用更舒適為目的，正在由功能單一向功能齊全，由手工操做向自動控制、智能控制的方向發(fā)展。單片機(jī)以其體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各種智能化控制。本文利用單片機(jī)對高級蒸汽浴房進(jìn)行智能化控制，使得浴房具有以下功能：
    ⑴ 多種照明方式；　
    ⑵ 排氣功能；
    ⑶ 顯示時(shí)間、日期；
    ⑷ 檢測環(huán)境溫度并設(shè)定溫度　
    ⑸ 預(yù)測人的身體狀況、情緒、智力及體型；　
    ⑹ 上電提示；　
    ⑺ 記錄個(gè)人資料如朋友的生日、紀(jì)念日等并按時(shí)提示；　　
    ⑻ 中英文兩種顯示。
    ⑼ 蒸汽控制
    ⑽ 側(cè)噴、頂噴、背噴；
    ⑾ 設(shè)定時(shí)間

2.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    根據(jù)高級智能蒸汽浴房的基本功能要求，綜合目前市場流行的各種類型的單片機(jī)，從多方面考慮選定了TOSHIBA公司的87PH46N 單片機(jī)為核心組成高級智能蒸汽浴房的控制系統(tǒng)。

2.1 TOSHIBA公司的87PH46N單片機(jī)簡介
    87PH46N是TOSHIBA公司OTP型的8位CPU，片內(nèi)有ROM16K字節(jié)，RAM512字節(jié)，14個(gè)可獨(dú)立使用也可嵌套使用的中斷源，其中，6個(gè)外部中斷源，8個(gè)內(nèi)部中斷源，35個(gè)I/O口，兩個(gè)16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，1個(gè)I2CBUS串行接口，1個(gè)分頻輸出口DVO(1KHZ-8KHZ)，本身帶有WATCHDOG功能和A/D轉(zhuǎn)換功能，每組8個(gè)(W、A、B、C、D、E、H、L)的通用寄存器共有16組，可以通過轉(zhuǎn)換組別保護(hù)現(xiàn)場，雙時(shí)鐘操作，可工作于單時(shí)鐘、雙時(shí)鐘方式，具有休眠、等待、慢時(shí)鐘等節(jié)電方式，可以直接驅(qū)動LCD。

2.2 硬件設(shè)計(jì)
   硬件系統(tǒng)由輸入線路、輸出線路和存儲器三部分組成。
    1. 輸入線路：根據(jù)人們的使用習(xí)慣，結(jié)合高級智能蒸汽房的基本功能，設(shè)置了19個(gè)按鍵的鍵盤(Fan、Spot、Light、Settime、Setup、Databank、Bio、Weight、Name、Temper、Accept、Clear、Home、◤、◥、Steam、Backspray、Sidespray、Topspray)和溫度、濕度傳感器。
按鍵說明：
    1) Fan：啟動排風(fēng)機(jī)排送蒸氣。
    2) Spot和Light鍵：分別控制兩種照明裝置燈泡和熒光燈。
    3) Temper鍵：顯示環(huán)境溫度并設(shè)定溫度。
    4) Setup鍵：轉(zhuǎn)換中英文顯示。
    5) Steam鍵：啟動或關(guān)閉蒸汽。
    6) Backspray鍵：啟動或關(guān)閉背噴。
    7)  Sidespray鍵：啟動或關(guān)閉側(cè)噴。
    8)  Topspray鍵：啟動或關(guān)閉頂噴。
    9)　Settime鍵：梳裝臺上電后顯示時(shí)間、日期，Settime鍵調(diào)整時(shí)間、日期， 此時(shí)◤、◥鍵表示數(shù)字調(diào)大和調(diào)小，Enter是調(diào)整某一數(shù)字后的確認(rèn)鍵，Accept鍵是調(diào)整完某一項(xiàng)后(日期或時(shí)間)的確認(rèn)鍵，Home表示回主屏。如：

  注：⒈調(diào)整時(shí)如沒有按Home鍵返回，經(jīng)過一段時(shí)間后，自動返回。

    　⒉Home鍵的中斷級別最高，任何時(shí)候按Home鍵均可返回主屏狀態(tài)。
    10)　Name、Bio、Weight鍵：這些鍵用來預(yù)測人的身體狀況、情緒、智力和體重。按Name鍵后，按Setup鍵輸入姓名(◤鍵依次輸入Z、Y…A，◥鍵依次輸入A、B…Z，完畢后按Enter鍵確認(rèn))，按Accept鍵表示姓名輸入完畢，開始輸入出生年、月、日，再輸入標(biāo)準(zhǔn)體重，然后按Bio鍵顯示人的身體狀況、情緒、智力(以數(shù)字顯示)，按Weight鍵輸入今天的體重，顯示今天偏重多少或者偏瘦多少(以數(shù)字顯示)。
    11)  Databank鍵：按Name和Setup鍵輸入姓名后，按Databank鍵可以輸入生日、紀(jì)念日、交費(fèi)日、聚會日、合同期等日期，并按時(shí)提示。
    2 輸出線路：122×32的點(diǎn)陣液晶顯示器和2003驅(qū)動線路（輸出大電流控制繼電器，實(shí)現(xiàn)照明和排風(fēng)控制功能）。
    3 存儲器：選用24C16串行E2PROM，存儲用戶資料。
    控制系統(tǒng)原理框圖如圖1。

圖1控制系統(tǒng)原理框圖

3. 控制軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　程序分為五部分：初始化、自檢、鍵盤掃描、按鍵處理和中斷程序，CPU初始化和自檢后，主程序中執(zhí)行鍵盤掃描和按鍵處理程序，顯示程序利用中斷來完成。

   
3.1 開機(jī)自檢系統(tǒng)
　　蒸汽浴房的環(huán)境潮濕，容易使系統(tǒng)發(fā)生故障。為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，開機(jī)后首先執(zhí)行一個(gè)系統(tǒng)自檢程序，即給CPU一些模擬輸入信號，根據(jù)這些輸入信號，CPU分別檢測各個(gè)硬件設(shè)施，如無錯(cuò)，系統(tǒng)正常工作；如有錯(cuò)誤，顯示錯(cuò)誤信息，給出錯(cuò)誤編碼，蜂鳴器報(bào)警。

3.2 模塊化的鍵盤處理和顯示程序
　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，匯編語言程序的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)軟件開發(fā)的關(guān)鍵。本系統(tǒng)的鍵盤掃描和顯示程序沒有采用傳統(tǒng)查表的方法，而是把它們進(jìn)行了模塊化的處理。按下不同的鍵后，執(zhí)行不同的鍵盤掃描程序和顯示程序。根據(jù)優(yōu)先級別，在不同情況下， CPU對各按鍵的響應(yīng)和顯示不同，如按下Settime鍵，在回主屏之前，CPU不再對Name鍵響應(yīng)，而按下Name鍵后，CPU也不再對Settime鍵響應(yīng)，同樣它們的顯示也不同。所以采用模塊化的鍵盤和顯示程序，只需設(shè)置按鍵按下的一個(gè)標(biāo)志位，CPU根據(jù)標(biāo)志位執(zhí)行不同的程序。這樣避免了編寫龐大的鍵盤判斷程序，減少了邏輯錯(cuò)誤的發(fā)生。

3.3啟發(fā)式的搜索方法
   在編寫記錄個(gè)人資料(如：生日、紀(jì)念日等)并按時(shí)提示的程序段時(shí)，采用了人工智能中的啟發(fā)式搜索方法和深度優(yōu)先的算法，把當(dāng)天的日期作為起始節(jié)點(diǎn)，把從E2PROM調(diào)入RAM中的數(shù)據(jù)作為展開節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行深度限制為4的搜索，當(dāng)無事情需提示時(shí)，算法又轉(zhuǎn)化為深度優(yōu)先，以保證搜索整個(gè)空間。

4 結(jié) 語

    本文利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了蒸汽浴房的軟、硬件控制系統(tǒng)，在鍵盤和顯示程序中采用了模塊化設(shè)計(jì)，并采用了啟發(fā)式搜索方法和深度優(yōu)先的算法，實(shí)現(xiàn)了對高級蒸汽浴房的智能化控制。隨著人們生活水平的提高，單片機(jī)，特別是功能齊全的單片機(jī)(如內(nèi)部包含WATCHDOG、A/D轉(zhuǎn)換等功能的單片機(jī))必然會得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參  考  文  獻(xiàn)

⒈　謝宋和，甘勇，單片機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例，電子工業(yè)出版社，1999,7。
⒉　TLCS-870系列微控制器硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，   東芝技術(shù)（上海）發(fā)展有限公司，    1999,1
⒊　東芝單片機(jī)應(yīng)用指南，復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系微機(jī)實(shí)驗(yàn)室， 復(fù)旦大學(xué)出版社，                                                                         　　　
    1996,10
⒋　王樹勛，王朝玉，張新發(fā)，MCS-51單片微型計(jì)算機(jī)原理與開發(fā)，機(jī)械工業(yè)出版社，　　1990,9
⒌　ATMEL產(chǎn)品手冊，ATMEL技術(shù)發(fā)展有限公司
⒍　李仁厚，智能控制理論和方法，西安電子科技大學(xué)出版社，1999
⒎  Nirwan Ansari Edwin Hou著，李軍，邊肇祺譯，用于最優(yōu)化的計(jì)算智能，清華大學(xué)出版社，1999,12