【正文】 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單而可靠。再掃描 M/A按鍵是否被按下 ，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的 處理中，最后回到主程序開始處，重新循環(huán)。整個(gè)流程從上電復(fù)位開始，然后對各芯片進(jìn)行初始化程序。 電容三點(diǎn)式高頻振蕩電路： 產(chǎn)生高頻振蕩電流信號，經(jīng)過超聲換能片，得到 相同頻率的超聲波信號。當(dāng)按下按鍵后，進(jìn)入自動(dòng)模式，由編寫的模糊控制算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。故此時(shí)控制電路輸出 控制信號，使驅(qū)動(dòng)電路中的繼電器動(dòng)作 ，切斷驅(qū)動(dòng)電路。 液晶顯示：利用 1602 液晶顯示模塊。 液位檢測：利用 BZ0504 液位開關(guān)檢測水槽實(shí)時(shí)液位。 第五章 對所作的工作進(jìn)行 總結(jié) 。依據(jù)項(xiàng)目內(nèi)容，論文主要包括以下 三 個(gè)方面的研究內(nèi)容： （ 1） 室內(nèi)智能加濕器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 與實(shí)現(xiàn) （ 2） 室內(nèi)智能加濕器的硬件模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) （ 3） 硬件電路中高頻振蕩器的分析 本文的組織結(jié)構(gòu) 論文共分為五章，主要的內(nèi)容概要如下： 第一章 闡述了本課題的背景和意義，簡要的說明了 論文的研究內(nèi)容， 闡述 了論文的組織結(jié)構(gòu)。由于發(fā)生斷裂的結(jié)果，液體中會(huì)產(chǎn)生許多氣泡狀的小空腔。當(dāng)超聲波振動(dòng) 使 液體 分子 壓縮時(shí)，好像分子受到來自四面八方的壓力；當(dāng)超聲波振動(dòng)使液體分子稀疏時(shí)，好像受到向外散開的拉力，對于液體，它比較受得住附加壓力的作用。由于聲波振動(dòng)引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。物質(zhì)分子由于振動(dòng)獲得的能量除了與分子的質(zhì)量有關(guān)外，還由分子振動(dòng)的速度平方?jīng)Q定。 超聲波之所以在各個(gè)部門中 有廣泛的應(yīng)用，主要之點(diǎn)還在于比聲波具有強(qiáng)大得多的功率，即超聲波的能量傳遞特性。加濕器種類繁多，最常見的有超聲波式加濕器、直接蒸發(fā)式加濕器、電熱式加濕器和離心式加濕器。 代替手動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 。加入板藍(lán)根沖劑或魚腥草注射液或抗病毒口服液，可有效預(yù)防流行性感冒；在加濕器里加幾滴醋，能起到殺菌的作用；在加濕器里加幾滴花露水能緩解兒童鼻塞；在加濕器里加幾滴薰衣草精油能提高睡眠質(zhì)量；居室加濕可以讓木質(zhì)家具不變形；加濕器內(nèi)加入淡鹽水，可舒緩喉痛及慢性咽炎； 切洋蔥時(shí)打開 加濕器可以避免流眼淚；電腦旁邊放一臺加濕器可以消除靜電。超聲波的振蕩作用使水破碎為霧狀微粒，實(shí)現(xiàn)增加空氣濕度的目的。 因此，只要適當(dāng)提高環(huán)境濕度，將環(huán)境濕度控制在 50%以上，就可以有效抑制病毒的存活，防止病毒侵襲。據(jù)了解人體健康濕度在 40%~60%之間，在此范圍內(nèi)，人體生理、思維皆處于良好狀態(tài)，工作休息也才會(huì)有較好的效果。 工作原理：采用電容三點(diǎn)式振蕩電路驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷超聲換能器產(chǎn)生超聲波，基于超聲波高頻振蕩原理， 在需要進(jìn)行霧化 加濕時(shí)，將蒸餾水放入水杯中，水將被超聲波打碎，在水表面產(chǎn)生大量直徑達(dá)微米級的顆粒 —— 水霧。身邊迫切需要一臺小型加濕設(shè)備。無論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)還是服務(wù)行業(yè)，它們都朝著智能化、人性化的方向發(fā)展。以人為本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路體現(xiàn)了極大的實(shí)際價(jià)值。據(jù)此，我們設(shè)計(jì)了 集顯示、檢測、液位保護(hù)、聲光報(bào)警、手動(dòng)調(diào)節(jié)、基于微處理器自動(dòng)控制的 室內(nèi)智能加濕器。這樣便達(dá)到了給空氣加濕的功能。 適宜的濕度還可以抑制病菌的滋生和傳播，提高我們的免疫力。 我們設(shè)計(jì)的室內(nèi)智能加濕器是超聲波式加濕器 。 事實(shí)上在生活中，我們隨處可見使用加濕器的場合。 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，通信技術(shù)，控制技術(shù)的飛速發(fā)展，與人類健康息息相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品也不可避免的被賦予了數(shù)字化理念。室內(nèi)智能加濕器的工作原理是隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對個(gè)體生命價(jià)值的認(rèn)知不斷提升，越來越多的家庭希望利用高科技手段保障身體健康，一種設(shè)計(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可 靠的室內(nèi)智能加濕器將會(huì)受到社會(huì)的歡迎。 由于這些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和加濕原理不同，參數(shù)定值也有所不同。為什么有強(qiáng)大的功率呢？因?yàn)楫?dāng)聲波到達(dá)某一物質(zhì)中時(shí)，由于聲波的作用，使物質(zhì)中的分子也跟著振動(dòng)，振動(dòng)的頻率和聲波頻率一樣。 所以如果聲波的頻率越高，也就是物質(zhì)分子越能得到更高的能量，超聲波的頻率比聲波高很多，超聲波本身可以供給物質(zhì)足夠大的功率。由于超聲波所具有的能量很大，就有可能使物質(zhì)分子產(chǎn)生顯著的聲壓作用。所以在受到壓縮力的時(shí)候，不大會(huì)產(chǎn)生反常情形。這種空泡存在的時(shí)間很短，一瞬間就會(huì)閉合起來，空腔閉合的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很大的瞬時(shí)壓力。 第二章 系統(tǒng)總體介紹，包括室內(nèi)智能加濕器的整體功能結(jié)構(gòu)，流程圖 ，系 統(tǒng)主要的工作目標(biāo)和參數(shù)目標(biāo)。 第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 整個(gè)室內(nèi)智能加濕器的設(shè)計(jì)包括功能和流程兩個(gè)部分，其功能結(jié)構(gòu)圖如圖所示：整個(gè)室內(nèi)智能加濕器以單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部功能的控制，實(shí)現(xiàn)對 溫度、濕度、液位的檢測，液晶屏的顯示，液位保護(hù)，聲光報(bào)警，高頻振蕩振幅的控制，手動(dòng)模式與自動(dòng)模式的切換，圖 21中各功能模塊的作用闡述如下： 圖 21 室內(nèi)智能加濕器的整體功能結(jié)構(gòu)圖 溫度檢測： 利用 AHT11 溫濕度傳感器檢測環(huán)境實(shí)時(shí)溫度。 判斷有水時(shí)輸出 0V，無水時(shí) 5V。顯示實(shí)時(shí)的溫濕度。 從而使后面的高頻振蕩電路停止工作。 模糊控制信號：單片機(jī)輸出的控制信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后， 通過與 使振蕩驅(qū)動(dòng)電路中的繼電器動(dòng)作 相配合 ，控制晶體管導(dǎo)通或關(guān)斷。 高頻振蕩器是室內(nèi)加濕器設(shè)計(jì)的核心部分。緊接著對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測。 系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的工作目標(biāo) 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：設(shè)計(jì)操作簡便，界面直觀，實(shí)時(shí)檢測，能精確完成各項(xiàng)控制功能的控制系統(tǒng)。 （ 1） 主要技術(shù)指標(biāo) 1超聲頻率： 正負(fù) 10% 2最大加濕量： =4ml/min 3連續(xù)工作時(shí)間： =4 小時(shí) 4電源電壓： 45VDC*1A+9VDC*1A 5功率： 36W 6使用環(huán)境： 溫度范圍： 0~60C； 相對濕度： 20%~90% 7水槽裝水量： =150ml 8水槽缺水保護(hù)： =100ml （ 2） 產(chǎn)品功能及性能 1加濕強(qiáng)度：手動(dòng)模式下由滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)，自動(dòng)模式下 由模糊控制算法自動(dòng)調(diào)節(jié)。 5實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫度濕度值。 第三章 室內(nèi)智能加濕器的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本室內(nèi)智能加濕器是一種新型的多用途的超聲波式加濕器。 嵌入式控制系統(tǒng)的硬件電路包含模擬和數(shù)字兩個(gè)部分。實(shí)際上進(jìn)一步設(shè)計(jì)成產(chǎn)品還應(yīng)加上風(fēng)機(jī)等散熱裝置以保證其可靠的長期運(yùn)行。 （ 1）主控制芯片 STC89C52RC 選用的是 MCS51 系列的單片機(jī)。在個(gè) 人計(jì)算機(jī)上這些部分被分成若干塊芯片，安裝在一個(gè)稱之為主板的印刷線路板上。 （ 2） 液晶顯示芯片 SMC1602A LCM 圖 32 1602 主要技術(shù)參數(shù) 圖 33 1602 接口信號說明 圖 34 1602 與單片機(jī)模擬口線方式 （ 3） 模數(shù)轉(zhuǎn)換器： 8位 A/D 芯片， TLC549CP TLC549 芯片是 TI 公司生產(chǎn)的一種性價(jià)比非常高的 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器，它以 8 位開關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換。 。 5. 差分高阻抗基準(zhǔn)電壓輸入，其范圍是： 1V≤差分基準(zhǔn)電壓≤ VCC+ 6. 寬電源范圍： ，低功耗，當(dāng)片選信號 /CS 為低，芯片選中處于工作狀態(tài)。并行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器的引腳多，體積大，占用單片機(jī)的口線多；而串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器的體積小，占用單片機(jī)的口線少，為減少線路板的面積和占用單片機(jī)的口線 ，可采用 TLC5615 串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生可變基準(zhǔn)電壓。 圖 37 TLC5615 引腳排列圖 TLC5615 引腳說明： TLC5615 有小型和塑料 DIP 封裝， DIP 封裝的 TLC5615芯片引腳排列如圖。它的輸出端允許通過電流為 200MA，飽和壓降 CVE 為 1V左右，耐壓 BVCEO 約為 36V，用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。 ULN2020 是一個(gè)非門電路，包含 7 個(gè)單元，單獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大為 350MA。 （ 8） 超聲換能器 換能器是可以把一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式能量的器件。壓電效應(yīng)天然的存在于某些 具有極軸的單晶體中，如石英、電氣石、硫酸鹽、氧化鋅等。 若利用外接電源口，則電路為： 圖 310 電源輸入 圖 310 中 POWER 端接入 ~12V 直流電源。選用開關(guān)電源主要由于它具有體積小 、 重量輕 及效率高。 圖 311 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)內(nèi)部帶有時(shí)鐘電路，因此，只需要在片外通過 XTAL1 和 XTAL2引腳接入定時(shí)控制元件（晶體振蕩器和電容），即可構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的 自激振蕩器。 如圖 312： 圖 312 單片機(jī)時(shí)鐘電路 單片機(jī)復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式。能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期。另一條白線輸出高低電平信號， 5V或 0V。 2 端 信號通過 ULN2020 放大控制蜂鳴器與繼電器的通斷。如圖 316 圖 316 AHT11 溫濕度檢測電路 這里將 AHT11 的四根線分別接到四引腳的接口排座上，在 電路板上的 2線與一個(gè)引腳接口相連，該引腳再外接跳線，將模擬測量信號連到 A/D 轉(zhuǎn)換器上。這是該芯片的重要特性，利用這個(gè)特性 TLC549可以測量到的最小值為 1000mV/256，也就是 0~1V 電壓信號不經(jīng)放大也可以得到 8 位分辨率。 2 引腳為時(shí)鐘信號輸入端。 8 引腳接 VDD。 被置位， 通過外 部接線連接到 J27 的 7 引腳，通過 ULN2020 使繼電器動(dòng)作。 J27 的7 引腳接口排座與 ULN2020 的 7 個(gè)單元輸入端。當(dāng)按下 M/A 模式切換鍵， J27的 7 引腳 驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作， 并按算法的控制信號 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)電路 ，從而間接控制高頻振蕩電路的通斷，實(shí)現(xiàn)加濕 量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 Л，而且當(dāng) f= f0 時(shí)， |AF|1，則電路將產(chǎn)生自激振蕩。可以想象當(dāng) Auf 趨近于 3 時(shí)， Aup 將趨近于無窮大，表明電路即使在無輸入的情況下，也會(huì)有頻率為 f0的輸出電壓，即電路產(chǎn)生了自激振蕩。與負(fù)反饋放大電路中的自激振蕩不同，正弦波振蕩電路的振蕩頻率是認(rèn)為確定的。 圖 323 正弦波振蕩電路方框圖 在正反饋過程中， Xo 越來越大。寫成表達(dá)式為： Xo=AFXo 也就是正弦波振蕩的平衡條件為 |AF|=1，Φ A+Φ F=2