智能加湿器的设计本科毕业设计.docx

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智能加湿器的设计本科毕业设计

毕业论文声明

本人郑重声明：

1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。

本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。

4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。

论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。

学位论文作者（签名）：

年月

关于毕业论文使用授权的声明

本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。

本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。

同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。

本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。

如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。

本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。

本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：

按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。

在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。

论文作者签名：

日期：

指导教师签名：

日期：

本科毕业设计

智能加湿器的设计

摘要：

在生活中，我们随处可见使用加湿器的场合。

在人们不断追求健康生活方式的今天，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。

首先中介绍了本课题的课题背景、研究意义及预期研究目标。

然后描述了系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图，论述了本毕业设计所用到的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程。

接着阐述了程序的流程和实现过程。

最后对用单片机实现智能加湿控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。

本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。

关键词：

单片机；智能；加湿器；相对湿度；传感器

ABSTRACT：

Indailylife,theuseofhumidifiercanbeseenateverysituation.Today,theincessantlypursuteofhealthylifeway,itisvitalimportanttodevelopakindofautomaticcontrolfunctionhumidifiercanwhichispricemoderateandlowpowerconsumption.

Inthispaper,adesignwasmadeontheintelligentcontrol,besidessomeauxiliarycircuit,thenucleusisAT80S51Single-chipMicrocomputer.Itcanrealizeboildryprotectiontheacousticandopticalalarm,intelligentizeswitch,aswellasindoorhumidityandtemperaturedisplayfunctions.Inthefirstinstance,thesubjectbackground,researchmeaningandexpectedresearchobjectiveswereintroduced.afterwards,theworkingprincipleofthesystemhardwarewassimplydescribedandthesystemblockdiagramofhardwaredesignwasattached.Thehistoryofthedevelopmentofsinglechipmicroprocessorwasintroducedandthehardwareinterfacetechnologyandthefunctionandworkprocessofeachinterfacemoduleusedinthegraduationpaperwerealsodiscussed.What’smore,theprocessandrealizationoftheprogramwereelaborated.Finally,thedesignideasoftheMCUcontrolprinciplerealizedbysinglechipMicrocomputerandsoftwareorhardwaredebuggingarediscussedindetail.Themainideaofthispaperisthesoftwareandhardwarecombination,regardinghardwareasthefoundation,forthewritingpreparationofthefunctionalmodules.

KEYWORDS:

MicroControllerUnit;Intelligence;Humidifier;Relativehumidity;Transducer

1引言

四季更替，每当进入寒冷干燥的冬季，尤其是我国的北方城市由于风沙天气较多，人们很容易皮肤干燥、嗓子干痛。

此时，身边需要一台小型室内加湿器改善我们的生活环境，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。

计算机科学技术，通信技术，控制技术的飞速发展，与人类健康息息相关领域的产品也不可避免的被赋予了数字化理念。

事实上，过往传统的室内加湿器设计完全可以由模拟硬件电路单一实现，现在我们赋予室内加湿器数字化，智能化，自动化。

利用单片机，通过编写模糊控制算法，实现软控制。

代替手动控制，实现自动控制。

室内智能加湿器的工作原理是随着社会的不断发展，人们对个体生命价值的认知不断提升，越来越多的家庭希望利用高科技手段保障身体健康，一种设计合理，技术先进、经济、实用、可靠的室内智能加湿器将会受到社会的欢迎。

本课题研究主要涉及以下方面：

1）通过对控制系统的功能及要求确定总体设计方案

2）系统硬件电路的设计与开发

3）系统软件程序的设计与调试

4）系统性能测试

本设计将采用智能控制，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系统的整体功能结构图

整个室内智能加湿器以单片机为核心，实现对内部功能的控制，实现对温度、湿度、液位的检测，液晶屏的显示，液位保护，声光报警，图2-1中各功能模块的作用阐述如下：

图2-1自动加湿器功能原理图

温度检测：

利用DS18B20数字温度传感器检测环境实时温度

湿度检测：

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

液位检测：

利用BZ0504液位开关检测水槽实时液位。

判断有水时输出0V，无水时5V。

单片机控制：

我们标配的是AT80S51，作为核心部件，实现对内部功能的控制。

液晶显示：

利用1602液晶显示模块。

显示实时的温湿度。

声光报警：

当检测的液位低于安全值时，蜂鸣器响且LED灯闪亮，提醒用户给水槽加水。

2.2系统的整体功能流程图

系统单片机代码采用汇编语言编译，以伟福仿真器V8/L为开发环境。

系统软件实现的功能：

1）通过LCD显示温湿度值及水位；

2）比较监测到的水位，发现低水位时自动掉电并声光报警；

3）根据相对湿度值控制加湿器的开关。

根据监控系统功能要求，系统软件流程图设计如图2-2所示。

初始化开始，然后载入程序，根据显示数据读出干球温度T，湿球温度TS，根据干湿球温度求出相对湿度D，然后读出显示的水位H，判断水位H是否大于最小水位Ho：

若H<=Ho，则声光报警并关闭加湿器，然后显示温湿度，再读出一个干球温度T，湿球温度TS,计算出相对湿度D，读出水位H循环，直至H>Ho成立后，判断相对湿度D与最小湿度Do的大小比较，若D<=Do则开启加湿器，显示温湿度，循环直至相对湿度D<=Do，关闭加湿器，然后显示温湿度过程循环。

图2-2室内智能加湿器的整体功能流程图

2.3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。

在本次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，在开发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[1]。

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[2]。

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

3硬件设计

3.1电路图

单片机是整个系统的控制中枢，它指