基于單片機的蒸汽浴房智能化設計

摘要： 本文利用單片機設計了蒸汽浴房的軟硬件控制系統，實現了對高級蒸汽浴房的智能化控制。
關鍵詞：單片機，蒸汽浴房，智能控制

1 引言
隨著社會的發展，生產力的提高，人們的生活水平得到了極大的改善。同時，人們對自己的生活設施及用品的要求也越來越高，衛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展成為可以沖浪和按摩的浴缸，現在又出現了可以桑拿、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、智能控制的方向發展。單片機以其體積小、價格低、功能強等優點而廣泛應用于各種智能化控制。本文利用單片機對高級蒸汽浴房進行智能化控制，使得浴房具有以下功能：
⑴多種照明方式；　
⑵排氣功能；
⑶顯示時間、日期；
⑷檢測環境溫度并設定溫度　
⑸預測人的身體狀況、情緒、智力及體型；　
⑹上電提示；　
⑺記錄個人資料如朋友的生日、紀念日等并按時提示；　　
⑻中英文兩種顯示。
⑼蒸汽控制
⑽側噴、頂噴、背噴；
⑾設定時間

2.控制系統設計

根據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，從多方面考慮選定了TOSHIBA公司的87PH46N 單片機為核心組成高級智能蒸汽浴房的控制系統。

2.1 TOSHIBA公司的87PH46N單片機簡介
87PH46N是TOSHIBA公司OTP型的8位CPU，片內有ROM16K字節，RAM512字節，14個可獨立使用也可嵌套使用的中斷源，其中，6個外部中斷源，8個內部中斷源，35個I/O口，兩個16位計數器/定時器，兩個8位計數器/定時器，1個I2CBUS串行接口，1個分頻輸出口DVO(1KHZ-8KHZ)，本身帶有WATCHDOG功能和A/D轉換功能，每組8個(W、A、B、C、D、E、H、L)的通用寄存器共有16組，可以通過轉換組別保護現場，雙時鐘操作，可工作于單時鐘、雙時鐘方式，具有休眠、等待、慢時鐘等節電方式，可以直接驅動LCD。

2.2 硬件設計
硬件系統由輸入線路、輸出線路和存儲器三部分組成。
1. 輸入線路：根據人們的使用習慣，結合高級智能蒸汽房的基本功能，設置了19個按鍵的鍵盤(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：啟動排風機排送蒸氣。
2)Spot和Light鍵：分別控制兩種照明裝置燈泡和熒光燈。
3)Temper鍵：顯示環境溫度并設定溫度。
4)Setup鍵：轉換中英文顯示。
5)Steam鍵：啟動或關閉蒸汽。
6)Backspray鍵：啟動或關閉背噴。
7) Sidespray鍵：啟動或關閉側噴。
8) Topspray鍵：啟動或關閉頂噴。
9)　Settime鍵：梳裝臺上電后顯示時間、日期，Settime鍵調整時間、日期， 此時、鍵表示數字調大和調小，Enter是調整某一數字后的確認鍵，Accept鍵是調整完某一項后(日期或時間)的確認鍵，Home表示回主屏。如：

注：⒈調整時如沒有按Home鍵返回，經過一段時間后，自動返回。

　⒉Home鍵的中斷級別最高，任何時候按Home鍵均可返回主屏狀態。
10)　Name、Bio、Weight鍵：這些鍵用來預測人的身體狀況、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)，按Accept鍵表示姓名輸入完畢，開始輸入出生年、月、日，再輸入標準體重，然后按Bio鍵顯示人的身體狀況、情緒、智力(以數字顯示)，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、紀念日、交費日、聚會日、合同期等日期，并按時提示。
2 輸出線路：12232的點陣液晶顯示器和2003驅動線路（輸出大電流控制繼電器，實現照明和排風控制功能）。
3 存儲器：選用24C16串行E2PROM，存儲用戶資料。
控制系統原理框圖如圖1。

圖1控制系統原理框圖

3. 控制軟件系統設計

　　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 開機自檢系統
　　蒸汽浴房的環境潮濕，容易使系統發生故障。為了保證系統的正常運行，開機后首先執行一個系統自檢程序，即給CPU一些模擬輸入信號，根據這些輸入信號，CPU分別檢測各個硬件設施，如無錯，系統正常工作；如有錯誤，顯示錯誤信息，給出錯誤編碼，蜂鳴器報警。

3.2 模塊化的鍵盤處理和顯示程序
　　單片機應用系統的設計中，匯編語言程序的設計是系統軟件開發的關鍵。本系統的鍵盤掃描和顯示程序沒有采用傳統查表的方法，而是把它們進行了模塊化的處理。按下不同的鍵后，執行不同的鍵盤掃描程序和顯示程序。根據優先級別，在不同情況下， CPU對各按鍵的響應和顯示不同，如按下Settime鍵，在回主屏之前，CPU不再對Name鍵響應，而按下Name鍵后，CPU也不再對Settime鍵響應，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，只需設置按鍵按下的一個標志位，CPU根據標志位執行不同的程序。這樣避免了編寫龐大的鍵盤判斷程序，減少了邏輯錯誤的發生。

3.3啟發式的搜索方法
在編寫記錄個人資料(如：生日、紀念日等)并按時提示的程序段時，采用了人工智能中的啟發式搜索方法和深度優先的算法，把當天的日期作為起始節點，把從E2PROM調入RAM中的數據作為展開節點，進行深度限制為4的搜索，當無事情需提示時，算法又轉化為深度優先，以保證搜索整個空間。

4 結 語

本文利用單片機設計了蒸汽浴房的軟、硬件控制系統，在鍵盤和顯示程序中采用了模塊化設計，并采用了啟發式搜索方法和深度優先的算法，實現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，特別是功能齊全的單片機(如內部包含WATCHDOG、A/D轉換等功能的單片機)必然會得到越來越廣泛的應用。

參 考 文 獻

⒈　謝宋和，甘勇，單片機模糊控制系統設計與應用實例，電子工業出版社，1999,7。
⒉　TLCS-870系列微控制器硬件結構和指令系統， 東芝技術（上海）發展有限公司， 1999,1
⒊　東芝單片機應用指南，復旦大學計算機科學系微機實驗室， 復旦大學出版社， 　　　
1996,10
⒋　王樹勛，王朝玉，張新發，MCS-51單片微型計算機原理與開發，機械工業出版社，　　1990,9
⒌　ATMEL產品手冊，ATMEL技術發展有限公司
⒍　李仁厚，智能控制理論和方法，西安電子科技大學出版社，1999
⒎ Nirwan Ansari Edwin Hou著，李軍，邊肇祺譯，用于最優化的計算智能，清華大學出版社，1999,12