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1、第1章 绪论随着人们的生活质量的提高，对于健康生活的规定也随之提高，饮食健康成为了人们所关注的重点问题。消毒柜的诞生和普及，适应了人们对于健康生活的规定。本章就本课题的研究意义及研究现状等做具体的概述。1.1 研究意义臭氧技术产品功能强，产品新颖，属高科技环保型产品，符合国家21世纪优先项目筹划中的清洁产品行业，并且波及国内多种产业，潜力极大。由于小型臭氧技术产品对发生器性能规定较低，由于小型臭氧技术产品对发生器性能规定较低，价格便宜，应用面广，因此从八十年代中期开始在国内迅速发展。在国内大市场的吸引下，在短短十几年内，发展了不下十几种小型臭氧产品如矿泉水解决设备、臭氧管、臭氧发生器、空气净化
2、器、消毒柜、消毒盒等。随着人们对消毒柜的需求规定，各厂家也在相继改善自己的产品。同步随着技术的不断发展，消毒柜新品的高技术含量也体目前模糊逻辑化的控制、触摸屏式面板、数码、微电脑液晶显示和纳米等新材料的使用上。可以说，家电产品的新技术已全面使用在消毒柜上了。1.2 研究现状国内臭氧技术的研究及应用起步较晚，70年代中期由华东化工学院、北京环保所、清华大学的水解决技术人员借鉴国外技术，进行了实验性研究。80年代在蛋果蔬易腐食品防霉保鲜、食品加工、杀菌净化领域有一定发展。90年代，臭氧技术进入医疗、家电行业。到目前有机构或公司研究生产、使用和研制用于水消毒、食品加工杀菌净化、易腐仪器储藏防霉保鲜、
3、医疗卫生与家庭消毒净化等方面臭氧产品。但生产单位分解，规模小，技术力量局限性，资金短缺，目前最高水平仅停留在1kg/h的水平。按产品应用领域分属国家环保局（建设部）、医药管理局、轻工总会等部门管理。重要部门近来陆续制定了臭氧消毒柜、家用食具消毒柜的二个行业原则。从对家用电器的控制手段来看，经历了两个阶段，在上世纪70年代到80年代，家用电器基本上属于机电控制功能；进入90年代，家用电器浮现了智能化，转向电脑控制的智能化型家电，这种智能家电一般通过微控制器（即单片机）实现对家电的控制操作；将来的家电将实现网络化，Bluetooth,HomeRF以及IEEE802.15等原则的制定表白了这个趋势。
4、 单片机的产生，使计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统的分支。在单片机产生之前，为了满足工控对象的嵌入式应用规定，只能将通用计算机进行机械加固，电气加固后嵌入到对象体系（如船舰）中构成诸如自动驾驶仪、轮机监控系统等。由于通用计算机的巨大体积和高成本，无法嵌入到大多数对象体系（如家用电器、汽车、机器人、仪器仪表）中。单片机则应嵌入式应运而生，单片机单芯片的微小体积和极低成本，可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。单片机应用的意义绝不限于它的功能以
5、及所带来的经济效益上；更重要的意义在于，单片机的应用正从主线上变化着老式的控制系统设计思想和设计措施。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，目前已能使用单片机通过软件措施实现了，这种以软件取代硬件，并能提高系统性能的控制技术，称之为控制技术，这标志着一种全新概念的建立。1.3 消毒柜的简介1.3.1 消毒柜的种类市场上销售的消毒柜品种多样，可根据不同的原则划分它们。按功能分, 有单功能的和多功能的两种。单功能消毒柜一般采用高温或臭氧或紫外线等单一功能进行消毒；多功能消毒柜多采用高温、臭氧、紫外线、蒸汽、纳米等不同组合方式来消毒，可以杀灭多种病毒、细菌。按消毒方式分，有臭氧、紫外线臭
6、氧、红外线高温、超温蒸汽、紫外臭氧加高温等类型。其中，臭氧、紫外线臭氧属于超低温消毒，消毒温度一般在600C如下，适合各类餐具，特别适合于不耐高温的塑料、玻璃制品。而红外线高温、超温蒸汽、紫外臭氧加高温属于热消毒或多重组合消毒方式，消毒温度一般在1000C以上，消毒效果好，适合于陶瓷、不锈钢等耐高温制品的消毒。另有某些双门消毒柜上面一层属臭氧消毒，用于不耐高温的餐具消毒；下面一层是红外线高温消毒，用于给耐高温餐具消毒。按消毒室数量分, 有单门、单门双层、双门及多门消毒柜。单门消毒柜一般只有一种消毒功能；双门消毒柜一般为两种或两种以上消毒方式的组合。一般地说，单门消毒柜合用于集体饭堂和酒店等的餐
7、具消毒，属高温消毒；而双门宜为家庭选用，由于家庭中的餐具一般可分为耐高温和不耐高温两类，而一般的双门柜都具有高温和低温消毒两种功能。按容积大小分, 目前市场上重要有30升、50升、80升、100升、150升、250升、350升等系列。作为平常家用的消毒柜，容积在5080 L、功率600W左右就比较合适了。按安装方式分，有立式、卧式、壁挂式、嵌入式、落地式、台式、开门式和抽屉式等。目前市场上较流行与整体厨房配套的嵌入式消毒柜，这种消毒柜集食具消毒、烘干、寄存于一体，非常实用。近来市场上的消毒柜新品层出不穷，如具有VFD动态显示、数码控制、热风内循环功能的康宝系列消毒碗柜；具有欧式豪华外形，采用微
8、电脑控制，定期开关、自动除臭的老板牌消毒柜； 采用高新纳米磁性门封材料、排气孔特设防虫网，有效杜绝二次污染的美的消毒柜等。1.3.2 消毒柜的物理特性1. 电热食具消毒柜指由电热元件加热空气来消毒食具的食具消毒柜，如市面上常用的单门电热型消毒柜，规定柜内消毒温度应不低于1200C，消毒时间应不少于15min；电热食具消毒柜合用于耐高温于1500C以上的餐具消毒，如陶瓷类碗、盘、茶杯、木筷等。2. 臭氧食具消毒柜指通过臭氧发生器产生的臭氧来消毒食具的食具消毒柜，如市面上多种臭氧保鲜食具消毒柜，规定柜内臭氧浓度应不少于13.6mg/m3，消毒时间应不少于30min；臭氧食具消毒柜合用于非耐高温类餐
9、具的消毒，如塑料制品等。3. 组合型食具消毒柜指由电热消毒室和臭氧消毒室组合而成的食具消毒柜，如市面上流行的双门消毒柜，其构造特性是具有一种低温臭氧消毒室和一种高温电热消毒室，其上下室的规定同上述1、2条规定相似。4. 臭氧加紫外线食具消毒柜指由臭氧和紫外线共同作用而成的食具消毒柜，如广东康宝牌消毒柜，特别适合于大容积消毒，臭氧产生的速度快，浓度分布均匀，消毒时间短。 1.3.3 消毒柜的工作原理食具消毒是运用物理或化学措施杀灭清洗过的食具中病原微生物的过程。市场上五花八门的消毒柜从功能上说，一般只有高温消毒、臭氧消毒和紫外线消毒3种消毒方式，以及它们之间的组合消毒方式，例如目前市场上流行的“
10、上层为臭氧保洁，下层为红外线加热”的消毒方式。1. 电热型消毒柜电热型消毒柜是运用高温发挥杀菌作用。高温对细菌有明显的致死作用。细菌中的蛋白质因受热而发生变性凝固，活性消失，代谢发生障碍，导致死亡。电热型消毒柜,一般以乳白石英管远红外辐射电热元件为热源,对消毒柜内腔及其中的食(饮)具加热,依赖1200C以上的高温,以物理措施杀灭或消除食具上的致命微生物,以达到无公害的目的。乳白石英是高辐射系数的材料，其热惯性小，表面容许温度高，能将输入电能的70%转换为辐射能，因此，柜内传热方式以热辐射为主。红外线对食具表面附着的水分和微生物，具有一定的穿透能力，杀菌效果好。作为能量载体的红外线，具有类光特性
11、。它能以光速直接入射或经柜内壁反射到食具表面，使消毒工作周期相对减短。红外线是直接传播的，被食具遮挡的部位，开成“阴影区”。在消毒柜工作时，柜内的空气和食具托架也被加热。柜内温度场中存在温度梯度，形成流体密度差，产生流体与固体表面之间的对流换热。同步，柜内相接触物体及同一物体上的不同点之间，因存在温差而产生人传导。在加热过程中，在上述三种传热方式的共同作用下，使柜内温度逐渐趋于均匀，以消除消毒“死角”，处在“阴影区”的致病微生物也能被杀灭。2. 臭氧消毒柜臭氧消毒柜是运用臭氧的强氧化性进行消毒。臭氧在常温下为带蓝色的爆炸性气体，有特臭，为已知最强的氧化剂之一，是一种光谱杀菌剂。但是臭氧泄漏会危
12、害人体健康，作业现场空气中容许的阀限值为0.2mg/m3。因此臭氧型消毒柜需在保证臭氧在不泄漏的状况下，保持柜内臭氧的浓度，以保证消毒效果。它是以物理措施产生一定浓度的臭氧气体，依赖生物化学反映杀灭致病微生物。臭氧消毒作为气相消毒，与直接照射的紫外线消毒相比，不纯在“阴影区”或消毒死角，用于食具消毒的效果好。由于臭氧分子接触细菌，才干杀菌，不仅需要一定的浓度，还需要足够的使臭氧分子充足扩散的时间，消毒过程具有积累性。所觉得达到预期的消毒效果，柜内需保持一定的臭氧体积浓度及消毒时间。臭氧的杀菌能力还与湿度、温度及压力等空气状态参数有关。因此，应视容许消毒时间长短而选用。固然污染限度和消毒对象是选
13、择臭氧发生装置的浓度和产品规格的基本。消毒柜一旦进入运营状态，就由臭氧浓度建立起物理吸附、化学氧化、微生物杀灭与自然分解四方面综合形成的消毒空间。如根据消毒对象预先设定好消毒时间，当运转一种周期结束后，就可以打开柜门（此时臭氧残留量应不不小于0.2mg/m3）完毕整个消毒过程。3. 组合型食具消毒柜它是高温杀菌与强氧化消毒相结合，其消毒原理与其上1、2相似。4. 臭氧加紫外线食具消毒柜臭氧加紫外线食具消毒柜是运用紫外线和臭氧作为消毒手段的消毒柜。消毒灭菌使用的紫外灯应是高臭氧紫外灯，紫外线的波长范畴是200275nm ，其中杀菌作用最强的波段是250270nm。用于消毒的紫外灯在电压为220V
14、时，辐射的253.7nm紫外线强度应不低于70w/cm2。紫外线辐射能量低，穿透力弱，仅能杀灭直接照射到的微生物，因此消毒时必须使消毒部位充足暴露于紫外线下。紫外灯同步产生臭氧，也起到杀菌作用。两者的共同作用，使常温消毒扩大了灭菌范畴，强化了消毒效果。1.4 研究内容目前单片机在家用电器中得到了广泛的应用，本课题旨在通过设计基于单片机技术的消毒柜来熟悉单片机在家用电器中的应用，从而掌握一定的单片机应用电路的设计措施和编程技巧。综合运用所学知识，学会独立分析和解决问题的能力，培养查阅文献，计算机操作和解决以及外文解说和翻译的能力。第1章简介了本课题的研究背景与研究内容及消毒柜的有关信息。第2章简
15、介了系统方案的选择。对于各法案进行比较论证。第3章简介了系统的硬件设计与实现，重要简介了本系统中重要元器件的选用，各个单元电路的选择、原理及功能。第4章简介了系统的软件设计，重要简介本系统的主程序以及各功能模块各完毕的功能和流程图。第5章简介了系统的软件仿真，重要简介了仿真软件以及本系统的仿真成果。第2章 系统方案的选择2.1 系统概述该消毒柜采用臭氧消毒，具有消毒与加热功能，适合对碗筷等进行干燥和消毒。臭氧消毒批示灯两个，假设分别为LED1，LED2；加热批示灯两个，假设分别为LED3，LED4；消毒按键一种，假设为A1；消毒柜照明按键一种，假设为A2；门吸开关一种，假设为K；按键报鸣器一种
16、。开机时所有的批示灯均熄灭，按一下A1则LED1亮，臭氧发生器开始工作，45分钟后，LED1熄灭，LED2点亮；45分钟后，LED2熄灭，LED3点亮，臭氧消毒结束，进入加热干燥阶段。30分钟后，LED3熄灭，LED4点亮，再通过30分钟后LED4熄灭，整个消毒、加热干燥过程结束。需要不同种类的消毒、加热干燥时，可以通过按A1进行选择，每按一次A1，点亮的LED 批示灯就下移一位，只进行余下的消毒、干燥程序。本消毒柜有四种消毒干燥程序：1. LED1亮：消毒45分钟消毒45分钟加热30分钟加热30分钟2. LED2亮：消毒45分钟加热30分钟加热30分钟3. LED3亮：加热30分钟加热30分钟4. LED4亮：加热30分钟用数码管显示消毒加热的
