【正文】 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 工業(yè)加濕器單片機(jī)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電工程系 班 級(jí)： 08 測(cè)控技術(shù)與儀器 2 班 姓 名： 尤亞洲 指 導(dǎo) 教 師： 楊旭東 2 0 1 1 年 6 月 7 日 工業(yè)加濕器單片機(jī)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 摘 要 在紡織、造紙、噴涂、塑料、印刷、醫(yī) 藥、煙草等行業(yè)，工業(yè)加濕器都是必不可少的設(shè)備。然而傳統(tǒng)的工業(yè)加濕器往往采用高壓噴霧式加濕器、濕膜加濕器、汽加濕器、離心式加濕器、電熱蒸汽加濕器等作為加濕設(shè)備。這些加濕器往往具有體積龐大、轉(zhuǎn)換效率不高、造價(jià)不菲等缺點(diǎn)，在控制方法上也是半智能的控制方法，需要人工控制，濕度控制精度也不高。本課題即以單片機(jī)為核心控制芯片，設(shè)計(jì)一套基于單片機(jī)的工業(yè)加濕器控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng)主要由數(shù)字主控單元、加濕器、傳感器等單元構(gòu)成。數(shù)字主控單元主要由按鍵模塊、顯示模塊、濕度采集模塊、輸出控制等模塊構(gòu)成。本設(shè)計(jì)采用智能控制，以 AT80C51單片機(jī)為核心，外接輔助電路，通過實(shí)現(xiàn)加濕器的防干燒、聲光報(bào)警、智能開啟和關(guān)閉以及室內(nèi)濕度的顯示功能基本實(shí)現(xiàn) 工業(yè) 加濕器的智能化。 按鍵顯示模塊為用戶提供了人機(jī)交互的通道。用戶可以通過鍵盤輸入預(yù)先需要設(shè)定的相對(duì)濕度范圍。顯示模塊能夠顯示當(dāng)前相對(duì)濕度，和預(yù)設(shè)相對(duì)濕度范圍。為保證濕度控制的精度，系統(tǒng)選用了高精度的 溫 濕度傳感器 SHT11 作為濕度 檢測(cè)單元。在加濕器方面系統(tǒng)采用了國內(nèi)外使用較多的超聲波加濕器。該加濕器在工作時(shí)無機(jī)械驅(qū)動(dòng)、無噪音干擾、無污染、故障率低、能耗低、霧化效率高、維護(hù)簡(jiǎn)便、可靠，既可以較大空間 進(jìn)行均勻加濕，也可對(duì)特殊空間進(jìn)行局部溫度補(bǔ)償，具有較高的使用靈活性。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)過多次測(cè)試，表明該系統(tǒng)達(dá)到了定時(shí)排水、自動(dòng)抽水、高精度濕度控制等智能控制器的基本功能，同時(shí)該系統(tǒng)具有成本低、效率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。論文對(duì)所設(shè)計(jì)的高精度濕度控制進(jìn)行了總結(jié)，討論了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足和改進(jìn)思路，為課題今后進(jìn)一步的深入研究和系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高奠定了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)纹瑱C(jī) 相對(duì)濕度 溫濕度傳感器 超聲波加濕器 Industrial humidifier microputer control system Abstract In the textile, paper, paint, plastic, printing, medicine, tobacco and other industries, industrial humidifier are essential equipment. However the traditional industrial humidifier often used highpressure spray humidifier, wet film humidifier, steam humidifier, centrifugal humidifier, electric steam humidifier for humidifying equipment. The humidifier is often large volume, high conversion efficiency, high cost and other shortings, the control method and semi intelligent control method, manual control, humidity control precision is not high. This issue is to singlechip microputer as the core control chip, design a set based on the single chip microputer control system for industrial humidifier. The system is mainly posed of a digital master control unit, a humidifier, sensor unit. Digital master control unit posed of a key module, display module, and humidity acquisition module, output control module structure. The design of the intelligent control, taking AT80C51single chip as the core, the external auxiliary circuit, through the realization of the humidifier antiGanshao, sound and light alarm, intelligent opening and closing as well as indoor humidity display the basic function of the realization of intelligent industrial humidifier. Key display module provides users with interactive channel. The user can input through the keyboard to set the relative humidity range. The display module to display the current relative humidity, and the preset relative humidity range. In order to ensure the accuracy of humidity control system with high accuracy, the temperature and humidity sensor SHT11 as the humidity testing unit. In the humidifier system used at home and abroad to use more ultrasonic humidifier. The humidifier in the work without mechanical drive, no noise, no pollution, low failure rate, low energy consumption, high atomizing efficiency, convenient maintenance, reliable, can be larger space uniformly humidifying, but also on a special space for the local temperature pensation, the use of high flexibility. System after the design is pleted, after numerous tests, showed that the system reached the timing water, automatic water pumping, high precision humidity control intelligent controller basic function, this system has the advantages of low cost, high efficiency, high degree of automation, to meet the design requirements. Study on the design of high precision humidity control are summarized, discuss the system design deficiencies and improvement ideas for future research, further research and improve system performance laid a foundation. Key words: single chip relative humidity temperature and humidity sensor ultrasonic humidifier 1 引 言 課題 背景 濕度是影響環(huán)境質(zhì)量 的重要因素，空氣中相對(duì)濕度的大小會(huì)對(duì)環(huán)境中的人和物產(chǎn)生相應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，濕度是衡量空氣潔凈度的重要指標(biāo)之一，從而也成為影響產(chǎn)品質(zhì)量以及人們生活質(zhì)量的主要因素。隨著日益發(fā)展的芯片技術(shù)領(lǐng)域，醫(yī)藥制藥行業(yè)，生物工程的深入，對(duì)環(huán)境的要求也更加嚴(yán)格。濕度對(duì)人們的生活環(huán)境、工作環(huán)境以及工業(yè)生產(chǎn)都具有非常重要的意義。因此，加濕成為環(huán)境控制的必然要求。 在日常 工作 生活工作環(huán)境以及工業(yè)生產(chǎn)中加濕器得到了廣泛的應(yīng)用，但是現(xiàn)有的加濕器都需要手工控制開啟和關(guān) 閉并且不具備對(duì)室內(nèi)空氣 濕度的監(jiān)測(cè)，人們?cè)谑褂眠^程中存在過度加濕和干燒的 問題，不僅給室內(nèi)空氣舒適度造成負(fù)面影響并且 在一些工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中 還存在安全隱患。因此開發(fā)設(shè)計(jì)一種價(jià)格低廉、功耗低、具有自動(dòng)控制功能的加濕器顯得尤為必要。本設(shè)計(jì)采用智能控制，以 AT89C51單片機(jī)為核心，外接輔助電路，通過實(shí)現(xiàn)加濕器的防干燒、聲光報(bào)警、智能開啟和關(guān)閉以及室內(nèi)濕度的顯示功能基本實(shí)現(xiàn)加濕器的智能化。 論文的研究任務(wù)與內(nèi)容 本設(shè)計(jì) 為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境濕度監(jiān)測(cè)和控制環(huán)境相對(duì)濕度范圍， 設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的智能濕度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由數(shù)字主控單元、加濕器、傳感器、 顯示器等單元構(gòu)成。 數(shù)字主控單元主要由按鍵 顯示模塊、濕度采集模塊、輸出控制等模塊構(gòu)成。 本文通過重點(diǎn)研究以下內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： (1)通過對(duì)各種工作生產(chǎn)生活環(huán)境對(duì)濕度的必須要求的理解和加濕器的應(yīng)用，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行初步的構(gòu)思。 (2)對(duì)系統(tǒng)的總體 方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 (3)通過查閱資料 以及系統(tǒng)所需，對(duì)系統(tǒng)中應(yīng)用到的原件進(jìn)行選擇，同時(shí) 選定適宜的加濕器。 (4)詳細(xì)研究分析 單片機(jī) ，針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，重點(diǎn)選擇 單片機(jī) 的 類型以及型號(hào)。 (5)認(rèn)真學(xué)習(xí) 單片機(jī) 編程語言，重點(diǎn)掌握起 程序編譯 方法。通過 KEIL 軟件對(duì)程序進(jìn)行編寫。 (6)通過學(xué)習(xí) Proteus 軟件， 完成 系統(tǒng)硬件圖和仿真。 (7)最后對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié) 。 2 工業(yè)加濕器單片機(jī)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)總體方案 工業(yè)加濕器單片機(jī)控制系統(tǒng) 工業(yè)加濕器單片機(jī)控制系統(tǒng)的組成 工業(yè)加濕器單片機(jī)控制系統(tǒng) 主要由以下幾部分組成： (1)傳感器部分 傳感器部分是本系統(tǒng)主要外界輸入部分，通過傳感器的將環(huán)境中相對(duì)濕度導(dǎo)入單片機(jī)。 (2)按鍵輸入部分 按鍵輸入部分能夠根據(jù)不同的相對(duì)濕度要求，設(shè)定相對(duì)濕度的上下限值。 (3)單片機(jī) 部分 單片機(jī)部分是本系統(tǒng)的核心部分，它能根據(jù)傳感器部分輸入的相對(duì)濕度與設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，然后決定是否啟動(dòng) 和關(guān)閉加濕器。 (4)顯示部分 顯示部分不僅能夠顯示監(jiān)測(cè)環(huán)境的實(shí)時(shí)相對(duì)濕度，而且能夠顯示預(yù)先設(shè)定的相對(duì)濕度的上下限值。 (5)加濕器部分 加濕器部分是本系統(tǒng)中的加濕工作部分，當(dāng)檢測(cè)到環(huán)境中相對(duì)濕度沒有達(dá)到相對(duì)濕度設(shè)定的下限是，加濕器開始工作。 (6)聲光報(bào)警部分 聲光報(bào)警部分為當(dāng)相對(duì)濕度低于下限值時(shí)，聲光報(bào)警啟動(dòng)，給工作人員以提示。 工業(yè)加濕器單片機(jī)控制系統(tǒng)工作原理 傳感器檢測(cè)到的環(huán)境相對(duì)濕度傳入單片機(jī)，與預(yù)先設(shè)定的相對(duì)濕度的上下限進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度低于預(yù)先設(shè)定下限時(shí)，單片機(jī)控制加濕器開始工 作，同時(shí)聲光報(bào)警部分工作給予工作人員以提示。當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度高于預(yù)設(shè)相對(duì)濕度上限時(shí)，單片機(jī)控制加濕器停止工作。 系統(tǒng)的總體方案 本系統(tǒng)經(jīng)由傳感器將檢測(cè)到的環(huán)境相對(duì)濕度輸入單片機(jī)，單片機(jī)將其與預(yù)先設(shè)定的相對(duì)濕度上下限值比對(duì)進(jìn)行判斷加濕器是否工作，如果相對(duì)濕度低于下限值的驅(qū)動(dòng)加濕器工作并進(jìn)行聲光報(bào)警，若相對(duì)濕度高于設(shè)定上限值則驅(qū)動(dòng)加濕器停止工作，并有指示燈亮指示。 在本設(shè)計(jì)之中，由于各種原因，不能實(shí)現(xiàn)出實(shí)物，所以，為了在仿真中能體現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能加濕器部分用電動(dòng)馬達(dá)代表，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)表示加濕器工作，馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng)表示 加濕器不工作。 本設(shè)計(jì)的 控制系統(tǒng)框圖如圖 21 所示： 圖 21 控制系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)的 性能特點(diǎn) (1)自動(dòng)檢測(cè)室內(nèi)的濕度