电子课程设计论文 (自动加湿器)

1电子课程设计（论文）专业：电子信息工程班级：0903设计题目：自动加湿器的设计学生姓名：黄耿学号:20091711306起止日期：11月26——12月29日（共4周）设计地点：科技楼408指导教师：严桂林2011年12月29日2摘要随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，自动加湿器开始进入人们的视野。工厂、车间、仓库、病房和卧室，随处可见加湿器在发挥着极其重要的作用。但是，常规加湿器只是简单地持续加湿，并不能根据我们身处的环境需要自动的改变室内的湿度，而在现代化的工业生产及科学实验中以至人们的日常生活中，对空气湿度的重视程度日益提高，要求也越来越高，如果湿度不能满足要求，将会造成不同程度的不良后果。严重影响我们的正常生活。而在居家生活中，空气太干太湿也都不适宜。由于我国的城市分布在不同的地势上，各地的温湿度大有差别，存在明显的南北差异。北方太干，细菌病毒容易滋生传播；南方太湿，容易滋生霉菌。太干太湿的空气质量都对我们的健康不利。因此，我们选择了自动加湿器的设计来有效地控制湿度，当环境湿度偏低则加湿，达到设定湿度时就停止加湿，总会把环境湿度控制在适宜的状态下，做到智能、有效和健康地加湿。为人们的生活带来适宜的湿度环境。为健康带来保障。我还访问考察了目前市面上的加湿器销售种类与人们反馈的意见。发现，人们反映现在市面上的加湿器，很死板，不能自动的调控湿度。目前市面上还没有具有此类可以自动的调控湿度功能的自动加湿器，因此必将有广阔的市场前景和极大的开发价值。相信这一设计可行性高的话，必将引来各大厂商的青睐。关键词：单片机、智能、加湿器、相对湿度、传感器3目录1任务来源意义及目的................................................42设计方案..........................................................42.1总体设计....................................................42.2实现方式....................................................62.3理论基础....................................................72.3.1单片机.................................................72.3.2DS18B20传感器.........................................82.3.31602LCD液晶显示屏....................................103硬件设计.........................................................123.1设计方案...................................................123.2电路图.....................................................133.3信号分析...................................................143.4功能描述...................................................153.5复位电路...................................................163.6液位定位及光电开关..........................................163.71602显示屏.................................................174软件设计.........................................................184.1整体设计及说明..............................................184.2DS18B20流程设计............................................204.31602字符型LCD流程设计.....................................265系统调试.........................................................266总结.............................................................26致谢...............................................................27附录一：1602LCD简介...............................................28附录二LCD控制及显示子程序.......................................2841任务来源意义及目的在日常生活中加湿器得到了广泛的应用，但是现有的加湿器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对室内空气温湿度的监测，人们在使用过程中存在过度加湿和干烧的问题，不仅给室内空气舒适度造成负面影响并且还存在安全隐患。因此开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的加湿器显得尤为必要。本设计采用智能控制，以AT80S51单片机为核心，外接辅助电路，通过实现加湿器的防干烧、声光报警、智能开启和关闭以及室内温湿度的显示功能基本实现加湿器的智能化。2设计方案2.1总体设计自动加湿器需满足以下要求：1)相对湿度低于40％时自动加湿；2)用户可以设置系统温湿度报警值；3)由5V稳压直流电源供电，提供温湿度调节控制信号，实现自动控制；4)检测得到的数据可以通过显示模块显示。硬件设计不仅要满足系统需求，还要满足功能和外形尺寸要求。根据设计要求确定了系统的总体方案，系统由两个DS18B20温度传感器一个水位传感器、单片机、1602LCD液晶显示屏、声光报警器、以及一个光电耦合开关等部分组成。系统功能原理图如图1-1所示，两个温度传感器分别采集室内空气的干湿球温度，并将采集的温度传送至单片机。单片机对这两个数据加以处理并结合室内湿度要求参数控制加湿器的开启和闭合。另外，水位传感器还能监测水位，单片机根据水位高低控制声光报警装置。自动加湿器包括加湿模块、报警模5块、自动断电模块。图1-1自动加湿器功能原理图单片机温度传感器1温度传感器21602LCD显示屏水位传感器加湿器开关声光报警器62.2实现方式要达到自动加湿器功能要做好硬件和软件设计和调试三个方面的工作。首先硬件方面，通过合理的设计单片机管脚及其他外围电路的链接，使之既有I/O口的功能，又有控制型号的功能。由于时间仓促，没有找到合适的水位传感器，在开发过程中利用三个按钮开关代替水位传感器分别代表高、中、低水位，而加湿器开关则由一发光二级管代替，在方正过程中更容易观察系统开发效果。这方面的内容详见硬件设计部分内容。其次软件方面，通过合理设计软件的结构和安排子程序，使程序以最简洁有效的方式实现目的。最后，调试方面，程序编辑用VW8系列方针器环境，编辑过程可使用软件仿真观察，并对其进行调试。在程序编辑完成之后使用硬件仿真，最终用烧录器将程序写入单片机进行实测。本系统分信号的主要有温度传感器的输入信号和单片机输出的控制信号构成。首先由单片机向温度传感器发出读信号，随后温度传感器做出响应，单片机待DS18B20完成收集到得温度信息进行AD处理并存储为数字信号后，开始读取温度值，并对其信号做位处理使之达到用户需求的精度以及计算得到相对湿度，最后通过1602LCD显示温湿度值。另外，系统在运行过程中还有专门的控制声光报警系统、光电耦合开关的控制信号，72.3理论基础2.3.1单片机T89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89S51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图2-1所示8图2-1AT89S51芯片引脚图AT89S51共有40个引脚，大致可分为4类：电源引脚、时钟电路引脚、I/O引脚、控制线引脚。根据开发的需要和单片机的结构，我们就可以实现单片机的自动工作，即实现自动化！2.3.2DS18B20传感器传感器是一种按一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理的测量器件或装置，用于满足系统信息传输、存储、显示、记录及控制等要求。在本系统的开发过程中主要用到了DS18B20数字温度传感器，这种传感器提供9-12位摄氏温度测量ifub‘有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失}fu改变的报警功能。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)。它的测温范围为一55-}-+1250C，并目‘在一10-}-+850C精度为士50C。除此之外，DS18B20能直接从单线通讯线上汲取能量，除去了对外部电源的需求。每个DS18B20都有一个独特的64位序列号，从}fu允许多只DS18B20同时连在一根单线总线上;因此，很简单就可以用一个微控制器去控制很多覆盖在一大片区域的DS18B20。这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。9在测温操作方面，DS18B20的核心功能是它的直接读数字的温度传感器。温度传感器的精度为用户可编程的9,10,11或12位，分别以0.50C,0.250C,0.1250C和0.06250C增量递增。在上电状态下默认的精度为12位。DS18B20启动后保持低功耗等待状态;当需要执行温度测量和AD转换时，总线控制器必须发出「44h〕命令。在那之后，产生的温度数据以两个字节的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中，DS18B20继续保持等待状态。当DS18B20由外部电源供电时，总线控制器在温度转换指令之后发起“读时序”，DS18B20正在温度转换中返回0，转换结束返回1。如果DS18B20由寄生电源供电，除非在进入温度转换时总线被一个强上拉拉高，否则将不会由返回值。寄生电源的总线要求在口618820供电节详细解释。图2-2DS18B20数字温度传感器内部结构102.3.31602LCD液晶显示屏在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件有以下几个优点：一、显示质量高，由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。二、数字式接口，液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。三、体积小、重量轻，液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。四、功耗低，相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。11本系统选用的字符型LCD是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。本次设计选用的是长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器。一般1602字符型液晶显示器实物如图3-1：图2-31602字符型液晶显示器实物图1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.5—5.