基于单片机的家用灭蚊器的设计

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【摘 要】本设计以单片机为控制核心，利用蚊子的趋光性，采用高效节能的LED紫光灯，将蚊子吸引过来，采用气流吸蚊和静电电击来提高灭蚊效率。此灭蚊器体积小、使用方便、耗电省、无毒、无味、具有一定的实用价值。

随着夏季的到来，各种蚊虫频繁活动给人们带来不少烦恼：它会传染很多种疾病、致人奇痒难忍、影响人们睡眠等等。为了对付蚊子，多少人搅尽了脑汁！在人蚊大战中，试验采用了各种的手段，研制了许多驱蚊灭蚊药物和器具，从原始的稻草熏蚊到各种传统的盘状蚊香、蚊香片、灭蚊喷雾液、超声波驱蚊器等，经过不断探索与研究，利用现代电子技术来解决这一问题，有了效果较好的电热驱蚊器（电热蚊香）、电子灭蚊拍（简称电蚊拍）、灭蚊灯和灭蚊磁场发生器等“新式武器”；目前市场上琳琅满目的灭蚊灯种类繁多，除了电功率大小和紫外荧光灯的数量不同外，其它的区别主要是在外形上。通常主要以功率和灯管数量来分类，以功率分类，灭蚊灯主要有2、3、4、5、8、10、15、20W等多种规格，其中家庭大多使用2～8W的灭蚊灯，对应的房间面积约为10～20平方米。以紫外灯管数量分类，通常可分为单管和双管型，家庭大多使用单管灭蚊灯；双管型灭蚊灯则适用于饭馆、旅店、办公室和家庭中面积较大的客厅等场合。双管型灭蚊灯的电功率多在6W以上。有些灭蚊灯还安装了吸蚊风机，当蚊子靠近灭蚊灯时就会被气流吸入灭蚊灯内，从而在一定程度上提高了灭蚊效果。在总结前人经验的基础上，结合当今世界先进的物理灭蚊技术，集光、电、空气流动等技术于一身，设计了基于单片机的家用灭蚊器。

一、硬件电路设计

灭蚊器的基本结构由单片机、LED紫光灯、高压电网、吸蚊风扇控制电路、红外探测电路、安全放电电路等电路组成。其中LED紫外灯固定在圆形塑料外壳内顶部，由塑料柱支撑，高压电网安装在LED紫外灯与风扇之间，这样当蚊虫因趋光而飞向LED紫外灯时，会被风扇转动产生的吸力吸到高压电网击毙，尸体被吸入储蚊仓，避免蚊尸粘在高压电网上，通过静电电击能够瞬间杀灭飞虫；灭蚊器工作时，如果有人靠近，红外探测电路输出信号，单片机就会发出控制信号，切断高压电网电源，接通安全放电电路，使电网上的高压迅速放点，从而保护人的安全。系统原理框图如图1所示。

1.单片机

单片机选用AT89c2051，它是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。

图1 系统原理框图

2.LED紫光灯控制电路

由8个LED紫外灯圆形排列，光源高效集中，单片机P1.1为低电平时，接通LED紫外灯的电源。

3.高压电网

高压电网上的直流高压通常为800～1500V，短路电流小于1mA，单片机P1.2输出PWM信号，通过控制电路去触发脉冲升压变压器，产生1KV的高压脉冲，在电路中接入了两只限流电阻，可以保证人身的电气安全。

4.吸蚊风扇控制电路

当单片机P1.3口低电平时，接通风扇控制电路电源，风扇使用12V直流电机。

5.红外探测电路和安全放电电路

选用两对红外二极管组成，接通电源后，探测电路输出端接到单片机P1.5口，无人时输出低电平，当有人接近时，探测电路输出高电平，这是P1.2、P1.3分别输出高电平，使高压电网断电，同时接通安全放电电路，使电网对地放电。

二、软件设计

软件采用模块化设计思想，使用C语言编程，主要包括主程序、初始化子程序、PWM子程序等。接通电源后，单片机各接口初始化P1.1、P1.2、P1.3为高电平，P1.5为低电平，延时1秒后，P1.1、P1.3输出低电平，P1.2输出PWM信号，P1.5为低电平，整个电路工作；当有人接近时，P1.5为高电平，接通放电电路，其他电路停止工作。

三、测试

焊接好电路板后，按设计要求固定LED紫外灯、高压电网、风扇以及红外二极管，在电路正常情况下，接通LED紫光灯控制电路，LED紫光灯正常点亮；然后接通吸蚊风扇控制电路，使P1.5为高电平，风扇正常转动；最后接通高压电网，使P1.5为高电平，测电网电压，在各部分电路正常后，进行联合调试，工作正常。

四、结论

本设计主要分为硬件部分和软件部分，硬件部分着重考虑硬件电路的简单性，故尽可能简化硬件电路，节省线路板的空间，达到硬件电路最优化设计。软件采用模块化设计思想，程序可读性强。通过仿真、实验验证了系统的可行，能满足设计要求，使用电子灭蚊器为我们生活带来了很多的方便，具有实际的应用前景。

参考文献：

[1]沙占友.单片开关电源最新应用技术[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]郑国川，李洪英.实用开关电源技术[M].福建：福建科学技术出版社，2004.

[3]王德沅.电子灭蚊灯原理和故障维修[J].电子世界，2005（06）.

[4]梁宗裕.我修电蚊拍的经验[J].家电维修，2004（08）.

作者简介：高宏洋（1968—），男，陕西人，现供职于西安外事学院工学院信息实验中心，主要从事自动化控制、电子方面的科研和教学工作。