毕业设计基于单片机的工业加湿器控制系统设计.doc

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目： 工业加湿器单片机控制系统设计 系 别： 机电工程系 班 级： 08测控技术与仪器2班 姓 名： 尤亚洲 指 导 教 师： 杨旭东 2011年6月7 日工业加湿器单片机控制系统设计 摘 要在纺织、造纸、喷涂、塑料、印刷、医药、烟草等行业，工业加湿器都是必不可少的设备。然而传统的工业加湿器往往采用高压喷雾式加湿器、湿膜加湿器、汽加湿器、离心式加湿器、电热蒸汽加湿器等作为加湿设备。这些加湿器往往具有体积庞大、转换效率不高、造价不菲等缺点，在控制方法上也是半智能的控制方法，需要人工控制，湿度控制精度也不高。本课题即以单片机为核心控制芯片，设计一套基于单片机的工业加湿器控制系统。该系统主要由数字主控单元、加湿器、传感器等单元构成。数字主控单元主要由按键模块、显示模块、湿度采集模块、输出控制等模块构成。本设计采用智能控制，以AT80C51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湿度的显示功能基本实现工业加湿器的智能化。按键显示模块为用户提供了人机交互的通道。用户可以通过键盘输入预先需要设定的相对湿度范围。显示模块能够显示当前相对湿度，和预设相对湿度范围。为保证湿度控制的精度，系统选用了高精度的温湿度传感器 SHT11作为湿度检测单元。在加湿器方面系统采用了国内外使用较多的超声波加湿器。该加湿器在工作时无机械驱动、无噪音干扰、无污染、故障率低、能耗低、雾化效率高、维护简便、可靠，既可以较大空间进行均匀加湿，也可对特殊空间进行局部温度补偿，具有较高的使用灵活性。系统设计完成后，经过多次测试，表明该系统达到了定时排水、自动抽水、高精度湿度控制等智能控制器的基本功能，同时该系统具有成本低、效率高、自动化程度高等特点，达到设计要求。论文对所设计的高精度湿度控制进行了总结，讨论了系统设计的不足和改进思路，为课题今后进一步的深入研究和系统性能的进一步提高奠定了基础。关键词：单片机 相对湿度 温湿度传感器 超声波加湿器Industrial humidifier microcomputer control systemAbstractIn the textile, paper, paint, plastic, printing, medicine, tobacco and other industries, industrial humidifier are essential equipment. However the traditional industrial humidifier often used high-pressure 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 shortcomings, the control method and semi intelligent control method, manual control, humidity control precision is not high. This issue is to single-chip microcomputer as the core control chip, design a set based on the single chip microcomputer control system for industrial humidifier.The system is mainly composed of a digital master control unit, a humidifier, sensor unit. Digital master control unit composed 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 anti-Ganshao, 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 compensation, the use of high flexibility.System after the design is completed, 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 humidifier1引 言1.1课题背景湿度是影响环境质量的重要因素，空气中相对湿度的大小会对环境中的人和物产生相应的影响。研究发现，湿度是衡量空气洁净度的重要指标之一，从而也成为影响产品质量以及人们生活质量的主要因素。随着日益发展的芯片技术领域，医药制药行业，生物工程的深入，对环境的要求也更加严格。湿度对人们的生活环境、工作环境以及工业生产都具有非常重要的意义。因此，加湿成为环境控制的必然要求。在日常工作生活工作环境以及工业生产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在一些工业生产环境中还存在安全隐患。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AT89C51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湿度的显示功能基本实现加湿器的智能化。1.2论文的研究任务与内容本设计为了能够实现对环境湿度监测和控制环境相对湿度范围，设计了基于单片机的智能湿度控制系统，该系统主要由数字主控单元、加湿器、传感器、显示器等单元构成。数字主控单元主要由按键显示模块、湿度采集模块、输出控制等模块构成。本文通过重点研究以下内容来实现系统的设计：(1)通过对各种工作生产生活环境对湿度的必须要求的理解和加湿器的应用，对本设计进行初步的构思。 (2)对系统的总体方案进行了设计。 (3)通过查阅资料以及系统所需，对系统中应用到的原件进行选择，同时选定适宜的加湿器。(4)详细研究分析单片机，针对系统设计要求，重点选择单片机的类型以及型号。 (5)认真学习单片机编程语言，重点掌握起程序编译方法。通过KEIL软件对程序进行编写。(6)通过学习Proteus软件，完成系统硬件图和仿真。(7)最后对设计进行总结。2工业加湿器单片机控制系统系统总体方案2.1工业加湿器单片机控制系统2.1.1工业加湿器单片机控制系统的组成工业加湿器单片机控制系统主要由以下几部分组成：(1)传感器部分传感器部分是本系统主要外界输入部分，通过传感器的将环境中相对湿度导入单片机。(2)按键输入部分按键输入部分能够根据不同的相对湿度要求，设定相对湿度的上下限值。(3)单片机部分单片机部分是本系统的核心部分，它能根据传感器部分输入的相对湿度与设定值进行比对，然后决定是否启动和关闭加湿器。(4)显示部分显示部分不仅能够显示监测环境的实时相对湿度，而且能够显示预先设定的相对湿度的上下限值。(5)加湿器部分加湿器部分是本系统中的加湿工作部分，当检测到环境中相对湿度没有达到相对湿度设定的下限是，加湿器开始工作。(6)声光报警部分声光报警部分为当相对湿度低于下限值时，声光报警启动，给工作人员以提示。2.1.2工业加湿器单片机控制系统工作原理传感器检测到的环境相对湿度传入单片机，与预先设定的相对湿度的上下限进行比对，当环境相对湿度低于预先设定下限时，单片机控制加湿器开始工作，同时声光报警部分工作给予工作人员以提示。当环境相对湿度高于预设相对湿度上限时，单片机控制加湿器停止工作。2.2系统的总体方案本系统经由传感器将检测到的环境相对湿度输入单片机，单片机将其与预先设定的相对湿度上下限值比对进行判断加湿器是否工作，如果相对湿度低于下限值的驱动加湿器工作并进行声光报警，若相对湿度高于设定上限值则驱动加湿器停止工作，并有指示灯亮指示。 在本设计之中，由于各种原因，不能实现出实物，所以，为了在仿真中能体现设计的功能加湿器部分用电动马达代表，马达转动表示加湿器工作，马达不转动表示加湿器不工作。本设计的控制系统框图如图2-1所示：单片机传感器按键显示加湿器声光报警指示灯图2-1 控制系统框图2.2系统的性能特点(1)自动检测室内的湿度(2)当室内湿度小于与设定下限值时，加湿器自动开启，同时声光报警提示工作人员；当室内湿度高于设定上限值是，加湿器自动关闭，同时指示灯亮提示。(3)显示屏显示当前湿度和预设湿度上下限值。(4)通过按键设定和调整湿度预设范围。2.2湿度测量的名词术语湿度：湿度表示空气中水蒸气的含量。湿度又分为绝对湿度和相对湿度两种。绝对湿度：绝对湿度也称为水蒸气密度，它表示水蒸气的质量与总体积的比值，其公式为： (2.1)式中代表绝对湿度，它表示每立方米干燥空气与水蒸气的混合物中所含水分的克数；为水蒸气的压强（单位是Pa）；Tab为干燥空气的温度值（单位是）需要指出，国内也有人将空气中所含水蒸气的压强理解为绝对湿度，这与国外关于绝对湿度的定义不符。相对湿度：相对湿度表示在相同湿度下大气中水蒸气的实际压强与饱和水蒸气的压强之比，通常用百分数表示。相对湿度的英文缩写为RH，其公式为：RH = （T）（T）×100% (2.2) 式中（T）代表温度为T时的水蒸气压强，（T）为温度T下的饱和压强。显然，相对湿度是压强和温度的函数。露点：在水蒸气冷却过程中最初发生结露的温度。若气温低于露点，水蒸气开始凝结。湿度比：它表示水蒸气的质量与干燥空气的质量比。 生产生活中人们常用相对湿度来评定湿度值。3系统硬件设计3.1数字主控单元3.1.1 AT89C51的简介及应用 (1) AT89C51性能及特点：AT89C51是一种鱼MCS51单片机相兼容的，高性能的8位CMOS微控制芯片，采用40引脚DIP封装，片内带有4KB的快闪可编程、擦除只读存储器（FPEROM）。是当前较先进的一种电擦除8位单片机，它与MCS-51指令系统完全兼容 ，片内FPEROM允许对程序存储器在线重新编程。也可以用常规的EPROM编程器编程。具有超强的加密功能。ATMEL公司生产的这种89C51微控制器，将具有多种功能的8位CPU于FPEROM结合在同一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了设计灵活且价格适宜的方案，深受用户欢迎。此外，AT89C51还增加了在零频下工作的静态逻辑方式及空闲和掉电两种可选的省电模式，在空闲模式下，CPU停止工作，但RAM的内容，振荡器停振，关闭芯片的所有其他功能，直到下一次硬件复位为止。(2) AT89C51的主要特性如下：AT89C51与MCS-51产品兼容； 具有4K字节可编程闪烁存储器；寿命：1000写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0Hz-24Hz；·三级程序存储器锁定；128*8位内部RAM；32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；5个中断源 ；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路；可编程全双串行口。（3）AT89C51的管脚说明：VCC：供电电压。   GND：接地。   P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。  P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。   P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。  P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。  XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。  XTAL2：来自反向振荡器的输出。图3-1 AT89C51管脚图3.1.2 系统应用的工作模式本系统中采用 12M 晶振为系统提供时钟信号。单片机最小系统如图所示:图3-2 单片机最小系统3.1.3复位电路单片机的程序稳定性和运行及数据的安全性是设计者在不同的运行环境中所必须考虑的问题，而最易遇到的问题是受干扰而使 CPU 进入死循环，一般情况下设计者会使用软件陷阱和硬件看门狗来避免此类现象的出现，对于一般的运行环境还可以，但本系统是连续运行，而且环境恶劣，这时要使用硬件看门狗来重启 CPU，使程序恢复正常运行。本系统的复位电路为手动复位，复位电路图如下图3-3 复位电路3.2传感器单元3.2.1传感器介绍 设计中传感器选用SHT11温湿度传感器。SHT11是瑞士Scnsirion公司推的一款数字温湿度传感器芯片。该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。其主要特点如下： (1) 高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、AD转换和加热器等功能集成到一个芯片上。(2) 提供二线数字串行接口SCK和DATA，接口简单，支持CRC传输校验，传输可靠性高。(3) 测量精度可编程调节，内置AD转换器(分辨率为812位，可以通过对芯片内部寄存器编程米选择)。(4) 测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能。SHT11引脚图如下：图3-4 SHT11管脚图(1)GND：接地端(2)DATA：双向串行数据线(3)SCK：串行时钟输入(4)VDD：电源端(5-8)NC:空管脚SHT11温湿度传感器工作原理SHT11的湿度检测运用电容式结构，并采用具有不同保护的微型结构检电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电容式湿敏器件的原有特性外，还可抵御外界因素的影响。由于它将温度传感器和湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体，因而精度较高且可精确得出露点，同时不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。CMOSensTM技术不仅将温湿度传感器结合在一起，而且还将信号放大器，A/D转换器，标准数据存贮器，标准I2C总线等电路全部集成在一个芯片上。SHT11传感器内部结构图如图所示图3-5 SHT11温湿度传感器内部结构图 单片机只能接收数字量，但在控制系统中，许多输入量都是非数字信号，在整个测控系统的设计方案中，湿度、压力等用的传感器都是模拟传感器，输出的都是模拟量。A/D 转换模块的作用就是把模拟量变换成单片机能接收的数字量。A/D 变换过程主要包括：采样、量化及编码。采样是使模拟信号在时间上离散化，量化及编码是把采样后的值按比例变换成相应的二进制数码。如 8 位 A/D转换器，采集到 0V 电压则变成 00000000V 数字信号，采集到 5V 电压，则变换成 11111111B 数字信号，其他在 05V 之间的模拟量都可转换成 00HFFH 之间的数字量。通过对数字量的运算比较的结果，再实现对模拟量的测量及控制。3.2.2传感器与单片机的连接SHT11温湿度传感器与单片机AT8C51连接图如下：图3-6 SHT11与单片机连接图SHT11温湿度传感器接口DATA双向串行数据线把传感器检测到的湿度值数字信号导入AT89C51的P2.6口。存储在存储器中。SHT11温湿度传感器接口SCK串行时钟接口与AT89C51的P2.7口相连。3.3按键输入单元设计中按键设计部分如图所示：图3-6 按键连接图 如图所示，S1键与单片机P3.2相连，S2键与P3.1相连，S3键与P3.0相连。S1键按下一次，进入欲设湿度下限值设置状态，预设湿度下限示值闪烁，S2键按下一次预设湿度下限值就加1，S3键按下一次，预设下限值就减1；S1键按下2次，进入预设湿度上限值状态，同理，预设湿度上限示值闪烁，S2键按下一次预设湿度上限值就加1，S3键按下一次，预设上限值就减1。S1键按下3次，预设值上下限值停止闪烁，即相当于确定。说明通过按键完成了对湿度要求范围的设定。3.4LED显示单元3.4.1 LED显示器介绍 LED显示器是由发光二极管组成，其中7个发光二极管按8字形排列，用于显示数字或字母符号，一个发光二极管圆点形状，在右下角用于显示小数点，LED显示器有共阴极和共阳极两种类型。 当发光二极管导通时，相应的一段点亮。对共阴极显示器，将共阴极COM接地，在a-q段加驱动信号，当驱动信号是高电平时，相应段发光；对共阳极显示器，将共阳极COM接地，在a-q段加驱动信号，当驱动信号是低电平时，相应段发光，从而显示相应字符。不同的显示字符其驱动代码是不一样的，发光二极管每段流过5mA的平均电流就可以有较满意的亮度，最大电流不得超过30A。由于发光二极管是电流驱动设备，一般的I/O接口驱动能力都是有限的，在发光二极管与芯片间要接驱动电路。以下是本设计中用到的LED显示器：7SEG-MPX2-CA-BLUE(2个)，7SEG-MPX4-CA（1个）。图3-7 7SEG-MPX2-CA-BLUE图3-8 7SEG-MPX4-CA3.4.1数码管驱动电路数码管驱动使用译码器74LS154和非门驱动，处于常见的TTL驱动，如下：图3-9 数码管驱动电路3.4.2 LED显示器与单片机的连接在单片机应用系统中LED显示器有动态和静态两种显示方式，所谓的静态显示方式就是需要在显示的字符各段通过连续的电流，动态显示方式就是需要显示的字符断续通过电流，对于动态显示，当需要显示多个字符时轮流给每个字符通以电流，由于轮流的速度很快，发光二极管的余辉以及人的视觉暂留等因素，虽然在同一时刻只有一个显示器通电，但人们看起来都是所有的显示器都稳定的显示。动态显示的特点是：单片机既要控制数码管的公共端又要控制各段发光二极管。各数码管的相应显示发光二极管的段选信号都并联起来，接单片机的同一个I/O口，单片机控制数码管公共端信号，称为位选信号，控制数码管各显示字段的信号称为段选信号，需要在哪些数码管上显示，先输出哪位信号，选中该数码管，再输出段选信号，显示一位字符，需要显示每个字符时，用扫描的方法，依次向各段数码管输出位选信号和段选信号，显然每一瞬间只有一个数码管点亮，但由于扫描频率高，所以看上去，就像所有的数码管都同时点亮。 在本设计中，显示部分使用动态显示，单片机的P0，P1口作为显示输出端口，P1口直接与LED显示器相连，P0口加上拉电阻输出原码后经过74HC154译码后输入LED显示器。由此实现湿度值与预设值的显示。电路图如下：图3-10 LED显示器与单片机的连接3.5加湿器单元3.5.1 超声波加湿器原理超声波雾化器是利用电子高频震荡（振荡频率为 1.7MHz 或 2.4MHz，超过人的听觉范围，该电子振荡对人体及动物绝无伤害），通过陶瓷雾化片的高频谐 振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。与加热雾化方式比较，能源节省了 90%。另外在雾化过程中将释放大量的负离子,其与空气中漂浮的烟雾、粉尘等产生静电式反应，使其沉淀，同时还能有效去除甲醛、一氧化碳、细菌等有害物质，使空气得到淨化，减少疾病的发生。超声波加湿器是以超声波转能的方法产生高频震动使水面产生雾化，在雾化过程中产生水雾不断向周围蒸发使空气中保持一定的湿度超声波雾化器基本原理图如图： 首先由变压器经过整流桥产生 48V 左右的直流电压。由 VT、L2、C1、L1、C3、C2、R1 及 RP1 组成高频振荡器，采用电感三点式振荡电路，电路的振荡频率是超声波压电换能振子 B 的固有频率。RP1 可以调节震荡幅度，控制加湿强度。VD5 可以吸收反向电压从而起到保护三极管的作用。L2 和 C1组成的谐振电路不决定振荡器的频率，而是决定振荡幅度，它的谐振频率比电路的振荡频率约低，L1 和 C3 谐振频率大于电路的振荡频率，采用两个谐振回路是为了使电路的振荡频率合成，使振荡频率在大功率下保证稳定工作。图3-11 超声波加湿器原理图3.5.2 超声波加湿器的特点超声波加湿器采用先进的集成机芯全封闭密封技术，具有较强的耐腐蚀性。同其它类型加湿设备相比，超声波工业用加湿器具有下列特点：1、加湿效率高（接近 100%），加湿强度大，产生的雾粒小而均匀，单位时间内可迅速达到要求的相对湿度，节约水源；2、单位加湿量的能耗指标低，超声波加湿器的耗能量只有 0.05kW/(kg.h)，仅相当于其它加湿方式的 1/151/10，日运行费用低；3、体积小，可根据现场条件单独自成系统，既适合新建厂房的配套安装，又可在不破坏原有设备的基础上，对旧厂房进行改造升级；4、加湿均匀，可迅速及大面积地解决工业生产中的实际问题，例如纺织生产中的飞花、断头、静电、毛糙不平和纤维脆弱等问题；5、雾化组件采用集成式雾化机芯，全密封式结构设计达到了防水的目的并且使雾化片更换、维护可在现场立即解决，完全杜绝了早期超声波加湿系统易损坏、寿命短和维修繁琐等问题同时具有自动断电防干烧问题；6、集成雾化机芯自带过水保护装置，可有效地保证雾化机芯在水位过低时自动停止工作，无需另配设备，节约了成本；7、控制方式灵活、方便，有三种控制方式可供选择：开关控制、时序控制和湿度自动控制。在选取时可根据现场环境和人员安排进行灵活的选择、搭配；8、设备采用不锈钢箱体，外观美观大方，耐腐蚀，寿命长；9、设备同时具有固定支架式和可移动式两种安装方式，并可通过管道连接安装在远离加湿场所的区域，既方便了设备安装，又提高了空间的使用效率；10、设备整体设计经过反复试验及检测，结构紧凑，搭配合理，无大功率电机，不是由纯粹的机械能驱动加湿，所以工作时无噪音，对液体的雾化效果高。超声波加湿器结构紧凑、安装方便、控制灵敏、高效节电，与电极（热）式加湿器相比，可节省电能 70%85%左右。3.5.2 本系统中的超声波加湿器考虑到本系统中加湿器实际应用环境和空间面积，本系统选用北京瀚宁空气技术有限公司的 RC-6.0-B 型工业超声波加湿器如图 3-14 所示，该加湿器集式雾化组件，并配有无水保护装置，所产生的雾粒直径只有 3-10m，颗粒均匀，能长时间悬浮于空气当中。加湿器雾化工作时无机械驱动、无噪音干扰、无污染，雾化效率高、故障率低。图3-11 RC-6.0-B型超声波加湿器该加湿器有参数如下：控制方式：开关控制制雾量：6kg电源：220V/50 HZ功率：600W换风量：175m3/h3.5.2加湿器的单片机驱动在设计中本应该采用大功率继电器用单片机接口输出控制加湿器的启停，可是由于各种原因不能做出实物，为了在仿真中方便清晰的实现设计功能，在设计中做了如下处理：如图3-12所示：马达代表加湿器。能够清晰简单地实现功能仿真。图3-12 加湿器驱动电路图3.6声光报警单元在实际生活生产中，有一些行业对湿度的要求很高，必须在一定的湿度范围内进行工作生产，比如干燥的环境容易产生静电。相对湿度 35%以下时，物体上会产生静电，并会经过任何接触它的物体将静电释放至大地，人体也包括在内。走过尼龙地毯时、穿人造质料的鞋子可以在干空气中产生 35000 伏特的静电。在某些要求较高的环境，如计算机房、电子加工车间和集成电路生产车间等，静电放电会损坏元器件，造成设备失效；面粉加工厂、燃气制造厂、油库以及易燃性粉尘浓度较高的生产环境，要保持一定的空气湿度以控制在出现高浓度氧气和其他易爆气体混合物时不产生静电，避免引起爆炸；各类工厂在按既定的加工工艺进行生产的时候，不可避免的受到环境湿度的影响。机械加工、装配、包装以及材料处理都对湿度环境提出一定的要求。在印刷和造纸工业中，湿度影响纸张的性能。纸的含水量变化会造成尺寸变化，严重时会卷曲使加工品报废。 所以，设计的报警部分在当前相对湿度小于最低湿度要求时开始工作，发出声光提示，提醒工作人员注意安全生产。图3-13 声光报警电路图4系统软件设计4.1软件介绍KEIL C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍. Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。4.2系统软件软件作为系统的“灵魂”，在本系统中主要完成对外部信息检测、处理、控制执行机构进行相应的操作，以达到智能化的控制。本系统软件主要分为以下几个单元。4.2.1主控单元主控单元主要完成系统开机后进行初始化，然后启动传感器工作，读取传感器数据送至数码管显示，然后按键处理，记录湿度设置的上下限值，然后单片机进行数据比对，看湿度是否处于上下限值内，不是返回，如果是则启动加湿器，同时进行声光报警。流程图如下所示：系统初始化启动温度传感器读取湿度数据并送数码管显示按键处理，记录湿度设置的上下限值湿度是否处于上下限值内?声光报警并启动加湿或停止加湿结束YN图4-1 主控单元流程图4.2.2湿度检测单元 湿度检测部分主要通过温湿度传感器部分进行，启动加湿器后通过温湿度传感器采集的模拟信号经A/D转换后由单片机输送至显示器。湿度检测流程图如下所示：图4-2湿度检测流程图4.2.3声光报警流单元 声光报警部分是设计中对工作人员的重要信息提示，当单片机检测到湿度值低于设定下限值是，就会启动声光报警。声光报警流程图如下所示：图4-3 声光报警流程图