【正文】 主控模塊根據(jù)現(xiàn)有的濕度判斷是保持原來狀態(tài)還是進(jìn)行加濕以及加濕量的大小和加濕速度等。能夠通過水位傳感器測(cè)試水位的狀態(tài),從而通過主控模塊控制進(jìn)水、排水、預(yù)報(bào)警、報(bào)警等。具有良好的人機(jī)交互性,能夠通過控制面板比較方便地進(jìn)行溫度設(shè)定、加濕量設(shè)定、進(jìn)水閥的控制、導(dǎo)風(fēng)的控制等。能夠和上位機(jī)進(jìn)行通信,從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。研究表明：濕潤的空氣才能保持生機(jī)盎然。為防止家具、木質(zhì)裝修、書籍或樂器老化、變形甚至干裂的情況出現(xiàn)，儲(chǔ)存以上物品時(shí)室內(nèi)濕度應(yīng)保持在45%一55%RH之間，而冬季北方家庭室內(nèi)濕度僅為10%15%RH，干燥使我們可能帶上20007000伏的高壓靜電，由于家用和辦公電器的普及，靜電更是無處不在。嚴(yán)重的靜電會(huì)使人心情煩躁、頭暈胸悶、喉鼻不適。由此可見空氣濕度的控制對(duì)于我們的身心健康和工作學(xué)習(xí)的重要性。目前市場(chǎng)上的加濕器一般只能提供簡單的霧量調(diào)節(jié)，功能單一，且多為手動(dòng)控制類型。少數(shù)加濕器有自動(dòng)調(diào)節(jié)和恒濕功能，但是其濕度檢測(cè)方法單一、可信度不高，難以達(dá)到真正均勻加濕的目的。 本課題的研究就是針對(duì)目前市場(chǎng)上加濕器產(chǎn)品功能單一的缺點(diǎn)，利用單片機(jī)制技術(shù)對(duì)加濕器功能進(jìn)行改進(jìn)，使其既有自動(dòng)控制功能，又能夠根據(jù)用戶需要進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。通過本研究，使目前加濕器的智能控制程度都得到增強(qiáng)，而且該研究還直接針對(duì)家庭溫濕度控制，具有非常重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。 在超聲作用下，液體在氣相中分散并在液體表面形成細(xì)霧飛逸的過程叫做超聲霧化。其空化作用是超聲成霧的主要原因，然后通過風(fēng)動(dòng)裝置，將水霧擴(kuò)散到空氣中，達(dá)到均勻加濕空氣的目的。霧化速度和功率密切相關(guān)，功率大則產(chǎn)生的霧量多。霧化速度還與液體表面張力、密度、粘度、蒸氣壓、溫度等因素有關(guān)。霧滴的直徑與超聲頻率成反比關(guān)系。下表列出了超聲頻率與采用的換能器形狀和物粒直徑以及這種頻率下霧化器的用途的關(guān)系。(見表11) 表11超聲頻率與物粒直徑的關(guān)系頻率超聲輻射器形狀霧粒直徑用途10100KHZ夾心壓電換能器磁致伸縮換能器12030um促進(jìn)燃燒金屬粉末制取100300KHZ圓形或方形金屬共振板3015um小型吸入器300800KHZ圓形壓電片厚度振動(dòng)157um醫(yī)用吸入器8003MH圓形壓電片厚度振動(dòng)72um火焰光譜分析家用加濕器8003MHZ 圓形壓電片厚度振動(dòng) 72um 火焰光譜分析 家用加濕器超聲霧化以其獨(dú)特的霧化效果己廣泛地應(yīng)用于輕工、醫(yī)療、冶金、保健、環(huán)境等行業(yè)。醫(yī)用吸入超聲霧化器和家用超聲霧化加濕器工作原理基本相同，例如在霧化杯中加入一些治療藥物，在超聲霧化作用下，MHz超聲波的強(qiáng)烈作用下，藥物粉末分散到水形成的水霧中，其所形成的霧滴直徑在12微米之間，然后經(jīng)鼻或口吸入，使霧化了的藥物直接進(jìn)入支氣管末梢和肺泡，從而大大增強(qiáng)對(duì)疾病的治療效果。從對(duì)家電的控制手段來看。在上世紀(jì)70年代到80年代，家用電器基本上屬于機(jī)電控制功能型。進(jìn)入90年代，家用電器出現(xiàn)了智能化，轉(zhuǎn)向電腦控制的智能型家電。這種智能型家電一般通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制操作。未來家電將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,而且Bluetooth，HomeRF以及IEEE8等標(biāo)準(zhǔn)的制定表明了這個(gè)趨勢(shì)。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)很重要的分支，自70年代問世以來，以極其高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣，發(fā)展也很廣。單片機(jī)體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易，并可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。正因?yàn)槿绱耍谖覈?，單片機(jī)己廣泛地應(yīng)用在智能儀器儀表。機(jī)電設(shè)備過程控制、自動(dòng)檢測(cè)、家用電器和數(shù)據(jù)處理等各個(gè)方面。 改進(jìn)型加濕器的作用：隨著人們生活水平提高，空調(diào)廣泛使用，導(dǎo)致皮膚緊繃、口舌干燥、咳嗽感冒等空調(diào)病的滋生。本產(chǎn)品在霧化過程中，釋放大量負(fù)氧離子，能有效增加室內(nèi)濕度，滋潤干燥空氣，并與空氣中漂浮的煙霧、粉塵結(jié)合使其沉淀，能有效除去油漆味、霉味、煙味及臭味，使空氣更加清新，讓人們有一個(gè)較為舒適的生活空間。調(diào)節(jié)和增室內(nèi)濕度，效果好預(yù)防疾病，消除靜電，養(yǎng)顏?zhàn)o(hù)膚，養(yǎng)生保健，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。如今隨著科技的進(jìn)步，加濕器不僅能加濕，越來越多的保健技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)已經(jīng)開始融入到象加濕器這樣的生活中常常會(huì)用到的器具中，比如：水箱中加入專用消毒液，阻擋流感、肺言等病毒的侵?jǐn)_；兌入專用藥水，給呼吸道患者一個(gè)良好的療養(yǎng)空間；加溫器產(chǎn)生的負(fù)離子使人們仿佛進(jìn)入森林、海洋，感受新鮮空氣的滋潤加溫過濾作用，在加溫的同時(shí)達(dá)到濾凈氣,使我們能夠在生活的基本環(huán)境中就能獲得更多的健康！研究改進(jìn)型加濕器控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要任務(wù)通過檢測(cè)來自溫度變送器和濕度變送器的信號(hào)，使用單片機(jī)對(duì)加濕器和加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。本課題研究的目標(biāo)和要求：溫度調(diào)節(jié)范圍為0℃～30℃,相對(duì)濕度調(diào)節(jié)范圍為45％～60％在上述溫度和濕度的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，通過鍵盤給定參數(shù)，由PLC對(duì)空調(diào)機(jī)執(zhí)行控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的調(diào)節(jié)和控制。采用可編程序控制器設(shè)計(jì)，畫出原理圖，編制程序繪制系統(tǒng)原理圖，編寫程序。本課題的特色：本系統(tǒng)具有電氣控制，并且采用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)智能控制等，系統(tǒng)具有實(shí)用價(jià)值，能鍛煉我們的實(shí)際設(shè)計(jì)能力。課題研究的技術(shù)關(guān)鍵：提供了溫濕度測(cè)量結(jié)構(gòu)，相比其它方式的溫度測(cè)量方案，這種檢測(cè)方案具有低成本、寬工作電壓、低功耗、高可靠性、易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。用軟件實(shí)現(xiàn)了濕度檢測(cè)的溫度補(bǔ)償。測(cè)控系統(tǒng)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制等的發(fā)展而提出和發(fā)展起來的?！爸悄堋笨衫斫獬蔀槠淇萍己?，其科技含量高低反映了其技術(shù)水平?？傊皾穸戎悄芸刂葡到y(tǒng)研究”課題的完成，一方面，為多種參數(shù)的測(cè)控智能化的可行性提供了依據(jù)；另一方面，也為制定智能化規(guī)范提供了參考。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量和健康要求越來越高，空氣加濕器就是這樣慢慢的走進(jìn)全球的很多家庭當(dāng)中，成為干燥地區(qū)家庭不可缺少的一種小型家電產(chǎn)品空氣加濕器，在我國仍然屬于新興產(chǎn)品，據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)我國加濕器產(chǎn)品的人均占有率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國、韓國、日本等發(fā)達(dá)國家的水平，加大對(duì)空氣加濕器的研究與開發(fā)的力度將有利于國內(nèi)空氣加濕器行業(yè)的發(fā)展，有利于國民生活品質(zhì)。濕度智能控制系統(tǒng)是一種用于家庭、實(shí)驗(yàn)室、倉庫(廠房、花棚和塑料薄膜大棚)內(nèi)環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)及濕度控制的全自動(dòng)智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它通過超聲霧化加濕裝置對(duì)濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使環(huán)境的濕度達(dá)到適宜的范圍。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可靠，操作簡單方便，全自動(dòng)化，優(yōu)選分析軟件，智能控制，而且安裝簡便，維護(hù)簡單，不僅適用于國防工程、人防工程等，而且也可廣泛適用于大型建筑、工廠車間、倉庫(房)、溫室花棚、蔬菜塑料大棚等對(duì)濕度要求較高的場(chǎng)所。另外，相關(guān)于智能化以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，既有利于推動(dòng)工控技術(shù)的發(fā)展，又能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。（1）市場(chǎng)預(yù)測(cè)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)的延伸，以計(jì)算機(jī)為中心的自動(dòng)化是當(dāng)今世界范圍內(nèi)心的工業(yè)技術(shù)革命的核心之一。計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)是人們提高勞動(dòng)生產(chǎn)率確保產(chǎn)品質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化和生產(chǎn)過程最有控制以及為家庭提供舒適生活條件的有效手段。（2）課題的實(shí)用性及前瞻性“溫濕度智能控制系統(tǒng)”具有很強(qiáng)的靈活性，根據(jù)用戶需要，可以進(jìn)行靈活設(shè)置。例如：如果用戶需要不同的相對(duì)濕度，我們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)提供了用戶濕度設(shè)定功能，這樣用戶也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活設(shè)置?？傊?，即能適合現(xiàn)在的測(cè)控要求，也會(huì)在一定程度上滿足將來發(fā)展的需要。（3）本課題的社會(huì)效益本課題是以測(cè)控智能化為宗旨，旨在為工業(yè)及家庭提供有效、實(shí)用的濕度測(cè)控方法。這一方面是對(duì)當(dāng)前濕度測(cè)控技術(shù)的更新，另一方面也為人們的家庭生活更加舒適提供了條件。此外，對(duì)于生產(chǎn)智能控制器的廠商來說，他們?cè)谕茝V應(yīng)用這項(xiàng)成果中，將會(huì)獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。第2章方案論證方案一：動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示，此種顯示的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，價(jià)格低，線路簡單。但占用單片機(jī)時(shí)間長，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。方案二：靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示，雖然使用元件多且線路比較復(fù)雜，但是顯示占用機(jī)時(shí)少，顯示可靠，用起來比較方便，適合于單片機(jī)長時(shí)間做其它工作不管理顯示的情況。鑒于上述原因，選擇方案一。方案一：溫度的檢測(cè)方法，一般采用熱敏元件，如熱電阻、熱敏電阻、溫敏二極管、溫敏三極管等測(cè)溫元件。熱敏電阻的工作原理：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而成非線性急劇變化，一般具有負(fù)的溫度系數(shù)，其阻值隨溫度升高而急劇減小，只有少數(shù)具有正的溫度系數(shù)。熱電阻的工作原理：熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大并且阻值隨溫度按照近似的線性關(guān)系緩慢變化。濕度的檢測(cè)方法，一般采用濕敏元件檢測(cè)濕度，分為濕敏電阻和濕敏電容兩種情況。常用的有高分子電阻式濕度傳感器、高分子電容式濕度傳感器等。高分子電阻式濕度傳感器的工作原理：由于水附在有極性基的高分子膜上，在低濕度下，因吸附量少，不能產(chǎn)生荷電離子，電阻值較高。當(dāng)相對(duì)濕度增加時(shí)，吸附量也增加，集團(tuán)化的吸附水就成為導(dǎo)電通道，高分子電解質(zhì)的正負(fù)離子主要起到載流子作用，另外，由吸附水自身離解出的質(zhì)子、水和氫離子也起電荷載流子作用，使高分子濕度傳感器的電阻值下降。高分子電容式濕度傳感器的工作原理：高分子材料吸水后，元件的介電常數(shù)隨環(huán)境的相對(duì)濕度的改變而改變，元件的介電常數(shù)是水與高分子材料兩種介電常數(shù)的總和。當(dāng)被測(cè)的氣態(tài)水分子通過多孔的上電極擴(kuò)散至感濕膜表面，被極性官能團(tuán)所吸收，引起濕敏電容器介電常數(shù)的改變，從而改變了濕敏電容器的容量值。但濕、熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)要求精度高的溫濕度是不適用的。方案二：采用集成溫濕度傳感器。集成溫濕度傳感器測(cè)量精度高，能把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測(cè)得的溫濕度值的存儲(chǔ)在自帶RAM中，單片機(jī)直接從中讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是溫度，使用方便。基于溫濕度傳感器的以上優(yōu)點(diǎn)，決定選擇方案二方案一：基于DSP設(shè)計(jì)的溫濕度控制系統(tǒng)，因?yàn)镈SP有強(qiáng)大的高速運(yùn)算能力，以及其片內(nèi)集成的豐富控制外圍部件和電路，所以簡化了電路的硬件設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)各種控制算法和控制策略，但是成本較高。方案二：基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)，因?yàn)檐浖瓿杀姸嗟臄?shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的任務(wù)，簡化了傳統(tǒng)常規(guī)儀表的電子線路，增加了功能，提高了準(zhǔn)確性和可靠性?；诒敬握撐牟恍枰绱烁叩木?，決定選擇方案二。總體方案利用單片機(jī)AT89C51作為本系統(tǒng)的總體模塊，配以溫度傳感器AD590和和濕度傳感器HM1500組成的數(shù)據(jù)采集模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊（ADC0809），MAX7219構(gòu)成的的數(shù)碼管顯示模塊，鍵盤控制模塊等組成。第3章溫濕度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的硬件由AT89C51,濕度傳感器、溫度傳感器、溫濕度顯示、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。數(shù)據(jù)采集主要完成數(shù)據(jù)的采集、A/D（ADC0809）轉(zhuǎn)換、線性處理；AT89C51單片機(jī)是系統(tǒng)的核心部分，主要完成系統(tǒng)參數(shù)和控制參數(shù)的設(shè)定，傳感器標(biāo)定曲線的確定以及數(shù)據(jù)的輸入、處理、存儲(chǔ)、輸出、顯示、等功能。系統(tǒng)硬件配置如圖31所示。圖31 系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖如圖31所示，它是主要包括數(shù)據(jù)采集與單片機(jī)處理、輸出等，由數(shù)據(jù)采集和單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)采集由相應(yīng)的傳感器(如溫度傳感器、濕度傳感器)、89C51單片機(jī)、模擬量輸入輸出通道、開關(guān)量輸出通道所組成。系統(tǒng)既可以獨(dú)立完成各種信息的采集、預(yù)處理及存儲(chǔ)任務(wù)，又可接受人對(duì)控制參數(shù)設(shè)置，啟動(dòng)加濕裝置，從而按不同要求調(diào)控濕度環(huán)境。160