基于單片機的具有定時功能的快速烘鞋器設計與制作

代云龍，趙淑平，付淵

（重慶電子工程職業學院電子與物聯網學院，重慶，401331）

0 緒論

我國作為人口大國，這些年來，人們的物質生活過得越來越好，文化程度也在提高，對美好生活的需求也是越來越高。但是通過網絡數據可以看到，我國有將近一半的人患有腳氣，其中有80%是成年人患有腳氣。究其原因無非是腳容易出汗鞋子吸收了這些汗液，同時給真菌細菌提供了生長的環境，烘鞋器是市場上用于烘干鞋子的電子產品，使用烘鞋器成了解決腳氣的最好方法之一，其工作方式就是通過快速烘干鞋體，為鞋體制造一個干燥的環境，這樣可以在下次穿鞋的之前殺滅細菌，從根源上解決腳氣問題，同時烘鞋器不止可以用于以上這些，還可以用于洗好的鞋子的快速烘干，做到當晚洗鞋第二天穿鞋的功能，冬天還可以快速加熱鞋體，從此出門不在擔心冷腳出門。市場上烘鞋器產品眾多，但功能基本都是烘干功能。目前市場上對于簡易烘鞋器的改進主要是從添加溫濕度傳感器來實現烘鞋器的性能，時間控制方面還有待改進，作者結合所學的單片機技術，采用STC89C52 單片機芯片作為控制單元，實現對功能模塊的快速烘干控制和定時功能，該方案具有電路簡潔明了、控制簡單、開發、成本低和上手簡單等優點。

1 總體設計方案及論證

系統總體的設計方框圖如圖1 所示，整個系統由主控制模塊、控制按鍵模塊、快速加熱模塊、顯示模塊組成。主控制模塊用于對系統進行整體控制，控制運行模式和運行時間，控制按鍵模塊主要是方便使用者從外界輸入控制信號對時間和模式進行調整，快速加熱模塊是指風扇和加熱片兩個功能組件，顯示模塊由兩位共陽數碼管組成。通過按鍵可以實現對系統運行的烘干時間進行調節或者模式的切換，實現時長設定模式，定時運行模式，不限時運行模式的切換。

圖1 系統方框圖

2 硬件實現及單元電路設計

■2.1 主控制模塊

主控制模塊采用STC89C52 單片機芯片，單片機的運行都需要用到最小電路系統，包括復位電路，振蕩電路，電源系統，如圖2 所示。復位電路是由10μF 的電解電容和10k 的電阻組成，振蕩電路由12MHz 晶振和兩個30pF 的瓷片電容組成，電源采用直流5V 供電。其中單片機的P0口接了10k 排阻RP1，作為上拉電阻，為的是將來連接顯示模塊。

圖2 主控制模塊

■2.2 控制按鍵模塊

控制按鍵模塊采用了2 個單點觸控按鍵作為整個系統的外部輸入控制按鍵，通過按鍵可實現模式的切換和調整定時時間長短的功能，如圖3 所示。具體實現過程參見下面的軟件描述部分。

圖3 控制按鍵

■2.3 快速加熱模塊

這里采用了單片機管腳直接驅動風扇和加熱片，出于方便模擬的考慮因素，加熱片和風扇都選取了和單片機運行電壓相同的供電電壓，為此加熱片功率會比較低，正常應采取晶閘管或者繼電器等方式控制加熱片和風扇的工作，這里產品就用于模擬功能的實現。電路圖用接口表示外接，如圖4所示。

圖4 快速加熱模塊

■2.4 顯示模塊

顯示模塊采用的是2 位共陽數碼管，用單片機的P2 口的兩個引腳實現位選，用P0 口實現段選，如圖5 所示。

圖5 顯示模塊

3 軟件設計

軟件設計主流程圖如圖6 所示，打開電源后，系統會進行初始化，然后按照程序流程進行判斷，模式0 為初始狀態，該模式/狀態下可以通過S2 按鍵調節定時長短，按下S1 進入模式1；模式1 為定時運行狀態，數碼管會顯示模式0，會根據在初始模式時設置的定時長短，進行限時運行，設置好的定時函數開始倒計時，當定時歸零后，模式將切換回模式0；如果在模式1 運行過程中按下S1 就會切換到模式2，模式2 為不限時運行模式，該模式下數碼管會顯示“—”，并且讓風扇和加熱片一直工作下去，如果沒有按下S1 就會一直運行下去，按下S1 課切換回模式0。

圖6 主流程圖

其中，定時功能設計采用了單片機時鐘硬件中斷的方式。時鐘晶振我們采用了12MHz 的石英晶體振蕩管，作為其外部時鐘電路。在主程序最開始初始化定時程序，并且設定定時器的工作模式，打開全局中斷開關等相關參數設置，然后就可以在程序中調用這個定時中斷作為系統運行的定時標準。

4 系統仿真與測試

用 Proteus 軟件畫出電路圖，加載編譯后的可執行文件，實現系統仿真，如圖7 所示，成功實現了定時時長調節功能，定時運行功能，和不限時運行功能。能在三個模式之間正常進行切換和運行。

圖7 仿真圖

根據硬件電路圖，進行選材，將得到的材料進行分類檢測好壞，然后焊接電路，完成了成品制作，如圖8 所示。經過測試電路無誤后拷入編譯好的文件到芯片之中，經過幾次調試后，實現了以上功能。

圖8 實物圖

5 總結

本設計采用STC89C52 單片機最小系統作為本設計的控制單元，在功能上實現了三個模式的切換和控制，并且簡化了操作方式，只使用了兩個按鍵進行系統的控制。利用外部中斷的方式實現了定時的功能，實現對普通烘鞋器的進一步功能完善，基本上實現了對快速加熱、定時功能的控制。通過定時功能的運用使得本設計實現了市場上普通烘鞋器的升級和智能化，定時工作完成后可以自動關閉。該設計成本低，制作和調試都很容易，能夠較大提高傳統烘鞋器的效率，解決在定時運行上面的不足和短板。