【正文】 B 的固有頻率。電路 圖如下： 圖 310 LED 顯示器與單片機的連接 加濕器 單元 超聲波加濕器 原理 超聲波霧化器是利用電子高頻震蕩（振蕩頻率為 或 ，超過人的聽覺范圍，該電子振蕩對人體及動物絕無傷害），通過陶瓷霧化片的高頻諧 振，將液態(tài)水分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學(xué)試劑。動態(tài)顯示的特點是：單片機既要控制數(shù)碼管的公共端又要控制各段發(fā)光二極管。不同的顯示字符其驅(qū)動代碼是不一樣的，發(fā)光二極管每段流過 5mA 的平均電流就可以有較滿意的亮度，最大電流不得超過 30A。說明通過按鍵完成了對濕度要求范圍的設(shè)定。 SHT11 溫濕度傳感器接口 SCK串行時鐘接口與 AT89C51 的 口相連。如 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，采集到 0V 電壓則變成 00000000V 數(shù)字信號，采集到 5V 電壓，則變換成 11111111B 數(shù)字信號，其他在 0～ 5V 之間的模擬量都可轉(zhuǎn)換成 00H～FFH 之間的數(shù)字量。 SHT11 傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖所示 圖 35 SHT11 溫濕度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 單片機只能接收數(shù)字量，但在控制系統(tǒng)中，許多輸入量都是非數(shù)字信號，在 整個測控系統(tǒng)的設(shè)計方案中，濕度、壓力等用的傳感器都是模擬 傳感器，輸出的 都是模擬量。 (4) 測量精確度高，由于同時集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點計算功能 。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費電子、自動控制等領(lǐng)域。 圖 31 AT89C51 管腳圖 系統(tǒng)應(yīng)用的工作模式 本系統(tǒng)中采用 12M 晶振為系統(tǒng)提供 時鐘信號 。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀 寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 GND：接地。此外， AT89C51 還增加了在零頻下工作的靜態(tài)邏輯方式及空閑和掉電兩種可選的省電模式 ，在空閑模式下， CPU 停止工作，但 RAM的內(nèi)容，振蕩器停振，關(guān)閉芯片的所有其他功能，直到下一次硬件復(fù)位為止。是當(dāng)前較先進(jìn)的一種電擦除 8 位單片機，它與 MCS51 指令系統(tǒng)完全兼容 ，片內(nèi) FPEROM 允許對程序存儲器在線重新編程。若氣溫低于露點，水蒸氣開始凝結(jié)。 相對濕度： 相對濕度表示在相同濕度下大氣中水蒸氣的實際壓強與飽和水蒸氣的壓強之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。 (4)通過按鍵設(shè)定和調(diào)整濕度預(yù)設(shè)范圍。 系統(tǒng)的總體方案 本系統(tǒng)經(jīng)由傳感器將檢測到的環(huán)境相對濕度輸入單片機，單片機將其與預(yù)先設(shè)定的相對濕度上下限值比對進(jìn)行判斷加濕器是否工作，如果相對濕度低于下限值的驅(qū)動加濕器工作并進(jìn)行聲光報警，若相對濕度高于設(shè)定上限值則驅(qū)動加濕器停止工作，并有指示燈亮指示。 (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)檢測到環(huán)境中相對濕度沒有達(dá)到相對濕度設(shè)定的下限是，加濕器開始工作。 2 工業(yè)加濕器單片機控制系統(tǒng) 系統(tǒng)總體方案 工業(yè)加濕器單片機控制系統(tǒng) 工業(yè)加濕器單片機控制系統(tǒng)的組成 工業(yè)加濕器單片機控制系統(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)境中相對濕度導(dǎo)入單片機。 (5)認(rèn)真學(xué)習(xí) 單片機 編程語言，重點掌握起 程序編譯 方法。 本文通過重點研究以下內(nèi)容來實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計： (1)通過對各種工作生產(chǎn)生活環(huán)境對濕度的必須要求的理解和加濕器的應(yīng)用，對本設(shè)計進(jìn)行初步的構(gòu)思。因此開發(fā)設(shè)計一種價格低廉、功耗低、具有自動控制功能的加濕器顯得尤為必要。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，對環(huán)境的要求也更加嚴(yán)格。 系統(tǒng)設(shè)計完成后，經(jīng)過多次測試，表明該系統(tǒng)達(dá)到了定時排水、自動抽水、高精度濕度控制等智能控制器的基本功能，同時該系統(tǒng)具有成本低、效率高、自動化程度高等特點，達(dá)到設(shè)計要求。顯示模塊能夠顯示當(dāng)前相對濕度，和預(yù)設(shè)相對濕度范圍。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。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、造價不菲等缺點，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。本設(shè)計采用智能控制，以 AT80C51單片機為核心，外接輔助電路，通過實現(xiàn)加濕器的防干燒、聲光報警、智能開啟和關(guān)閉以及室內(nèi)濕度的顯示功能基本實現(xiàn) 工業(yè) 加濕器的智能化。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 檢測單元。論文對所設(shè)計的高精度濕度控制進(jìn)行了總結(jié)，討論了系統(tǒng)設(shè)計的不足和改進(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)。濕度對人們的生活環(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。本設(shè)計采用智能控制，以 AT89C51單片機為核心，外接輔助電路，通過實現(xiàn)加濕器的防干燒、聲光報警、智能開啟和關(guān)閉以及室內(nèi)濕度的顯示功能基本實現(xiàn)加濕器的智能化。 (2)對系統(tǒng)的總體 方案進(jìn)行了設(shè)計。通過 KEIL 軟件對程序進(jìn)行編寫。 (2)按鍵輸入部分 按鍵輸入部分能夠根據(jù)不同的相對濕度要求，設(shè)定相對濕度的上下限值。 (6)聲光報警部分 聲光報警部分為當(dāng)相對濕度低于下限值時，聲光報警啟動，給工作人員以提示。 在本設(shè)計之中，由于各種原因，不能實現(xiàn)出實物，所以，為了在仿真中能體現(xiàn)設(shè)計的功能加濕器部分用電動馬達(dá)代表，馬達(dá)轉(zhuǎn)動表示加濕器工作，馬達(dá)不轉(zhuǎn)動表示 加濕器不工作。 濕度測量的名詞術(shù)語 濕度： 濕度表示空氣中水蒸氣的含量。相對濕度的英文縮寫為 RH，其公式為： RH = 1P （ T）／ 2P （ T） 100% () 式中 1P （ T）代表溫度為 T時的水蒸氣壓強， 2P （ T）為溫度 T下的飽和壓強。濕度比：它表示水蒸氣的質(zhì)量與干燥空氣的質(zhì)量比。也可以用常規(guī)的 EPROM編程器編程。 (2) AT89C51 的主要特性如下： AT89C51 與 MCS51 產(chǎn)品 兼容 ； 具有 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ； 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) ； 數(shù)據(jù)保留時間： 10年 ； 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz； P0 口： P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示：口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部 中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于 輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。單片機最小系統(tǒng)如圖 所示 : 圖 32 單片機最小系統(tǒng) 復(fù)位電路 單片機的程序穩(wěn)定性和運行及數(shù)據(jù)的安全性是設(shè)計者在不同的運行環(huán)境中 所必須考慮的問題，而最易遇到的問題是受干擾而使 CPU 進(jìn)入死循環(huán)，一般情 況下設(shè)計者會使用軟件陷阱和硬件看門狗來避免此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，對于一般的運行環(huán)境還可以，但本系統(tǒng)是連續(xù)運行，而且環(huán)境惡劣，這時要使用硬件看門狗來重啟 CPU，使程序恢復(fù)正常運行。 其 主要特點如下 ： (1) 高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號變換、 A／ D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到 一個芯片上。 SHT11 引腳圖如下： 圖 34 SHT11 管腳圖 (1)GND：接地端 (2)DATA：雙向串行數(shù)據(jù)線 (3)SCK：串行時鐘輸入 (4)VDD：電源端 (58)NC:空管腳 SHT11 溫濕度傳感器工作原理 SHT11 的濕度檢測運用電容式結(jié)構(gòu)，并采用具有不同保護的微型結(jié)構(gòu)檢 電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來組成 傳感器芯片的電容，除保持電容式濕敏器件的原有特性外，還可抵御外界因素的影響。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的作用就是把模擬量變換成單片機能接收的數(shù)字量。通過對數(shù)字量的運算比較的結(jié)果，再實現(xiàn)對模擬量的測量及控制。 按鍵輸入 單元 設(shè)計中按鍵設(shè)計 部分如圖所示： 圖 36 按鍵連接圖 如圖所示， S1 鍵與單片機 相連， S2 鍵與 相連， S3 鍵與 相連。 顯示 單元 LED 顯示器介紹 LED 顯示器 是由發(fā)光二極管組成， 其中 7 個發(fā)光二極管按 8 字形排列，用于顯示數(shù)字或字母符號，一個發(fā)光二極管圓點形狀，在右下角用于顯示小數(shù)點，LED 顯示器有共陰極和共陽極兩種類型。由于發(fā)光二極 管是電流驅(qū)動設(shè)備，一般的 I/O 接口驅(qū)動能力都是有限的，在發(fā)光二極管與芯片間要接驅(qū)動電路。各數(shù)碼管的相應(yīng)顯示發(fā)光二極管的段選信號都并聯(lián)起來，接單片機的同一個I/O 口，單片機 控制數(shù)碼管公共端信號，稱 為位選信號，控制數(shù)碼管各顯示字段的信號稱為段選信號，需要在哪些數(shù)碼管上顯示，先輸出哪位信號，選中該數(shù)碼管，再輸出段選信號，顯示一位字符，需要顯示每個字符時，用掃描的方法，依次向各段數(shù)碼管輸出位選信號和段選信號，顯然每一瞬間只有一個數(shù)碼管點亮，但由于掃描頻率高，所以看上去，就像所有的數(shù)碼管都同時點亮。與加熱霧化方式比較，能源節(jié)省了 90%。 RP1 可以調(diào)節(jié)震蕩幅度，控制加濕強度。同其它類型加濕設(shè)備相比，超聲波工業(yè)用加濕器具有下列特點： 加濕效率高（接近 100%），加濕強度大，產(chǎn)生的霧粒小而均勻，單位時間內(nèi)可迅速達(dá) 到要求的相對濕度，節(jié)約水源； 單位加濕量的能耗指標(biāo)低，超聲波加濕器的耗能量只有 ()，僅相當(dāng)于其它加濕方式的 1/15～ 1/10，日運行費用低； 體積小，可根據(jù)現(xiàn)場條件單獨自成系統(tǒng)，既適合新建廠房的配套安裝，又可在不破壞原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，對舊廠房進(jìn)行改造升級； 加濕均勻，可迅速及大面積地解決工業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，例如紡織生產(chǎn)中的飛花、斷頭、靜電、毛糙不平和纖維脆弱等問題； 霧化組件采用集成式霧化機芯，全密封式結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到了防水的目的并且使霧化片更換、維護可在現(xiàn)場立即解決 ，完全杜絕了早期超聲波加濕系統(tǒng)易損壞、壽命短和維修繁瑣等問題同時具有自動斷電防干燒問題； 集成霧化機芯自帶過水保護裝置，可有效地保證霧化機芯在水位過低時自動停止工作，無需另配設(shè)備，節(jié)約了成本； 控制方式靈活、方便，有三種控制方式可供選擇：開關(guān)控制、時序控制和濕度自動控制。加濕器霧化工作時無機械驅(qū)動、無噪音干擾、無污染，霧化效率高、故障率低。相對濕度 35%以下時，物體上會產(chǎn)生靜電，并會經(jīng)過任何接觸它的物體將靜電釋放至大地，人體也包括在內(nèi)。在印刷和造紙工業(yè)中，濕度影響紙張的性能。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。與匯編相比， C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。本系統(tǒng)軟件主要分為以下幾個單元 。聲光報警流程圖如下所示： 開 始初 始 化讀 取 溫 濕 度調(diào) 顯 示 子 程序報 警結(jié) 束是