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1、基于单片机的高压静电除尘器的设计X X学院单片机原理与应用课程论文课程论文题目基于单片机的空气净化机的设计院系名称专业（班级）计算机科学与技术专业姓名（学号）指导教师2021年5月 日一绪论空气净化器具有滤去尘埃、排除异味及有害气体、双重灭菌、释放负离子等功能。它通过电机使室内空气循环流动，被污染的空气通过机内的空气过滤器后将各类污染物清除或吸附，然后通过装在出风口的负离子发生器，将空气不断电离，产生大量负离子，被轻风送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。目前，国内外空气净化器产品普遍采纳的净化技术要紧有：紫外线净化、光触媒净化、等离子体净化、过滤净化（HEPA）、静电集尘、吸附净化

2、、负离子净化、臭氧净化、分子络合、HIMOP快速净化等方式。高压静电除尘是依照静电荷的异性相吸、同性相斥的原理，利用静电力将空气中带电粉尘吸附沉降下来，以达到除尘的目的。通过该原理设计一款空气净化机从而取代物理除尘和臭氧除尘。二原理高压静电除尘是依照静电荷的异性相吸、同性相斥的原理，利用静电力将空气中带电粉尘吸附沉降下来，以达到除尘的目的。 含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之问所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，现在，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳极板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，那么使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力

3、的作用下，亦向阳极运动，抵达阳极后，放出所带的电子，尘粒那么沉积于阳极板上，从而取得净化的气体。该技术只对颗粒物等大粒子气体有成效，要紧用于除尘。图1-1静电除尘器的工作原理图三硬件设计 显示器键盘时钟电路复位电路电源AT89S51单片机A/D转换器放大电路外部控制电路传感器采集信号图3-1 主电路图框图 如图3-2所示是设计中热敏电阻测量原理电路，由电源、电阻电桥、运放和输出四部份组成。电源部份包括R4、R6、C1、U1B。R4、R6为分压电路，C1要紧滤除Vcc中的纹波，U1B为LM324运算放大器，工作于电压更随方式，其特点是输入阻抗高、输出阻抗低，为后级电桥提供稳固的电流。电桥由R1、

4、R2、R3、R13组成，当外界温度发生转变时，通过调剂R13使电路产生补偿电压，属于电位补偿。运放电路由R7、R8、R9、R10及U1A组成，这是一种灵敏度较高的电桥放大电路，放大倍数由R9/R8取得。输出电阻由R4、R12、R14、D1组成，调剂R14能够调整输出电压幅度。D1要紧用于避免输出负电压，爱惜后级A/D电路。图3-2信号搜集电路如何进行复位呢？只要在单片机的RST引脚上加上高电平，就能够够了，复位时刻很多于5ms。为了达到那个要求，需要在外部设计复位电路。复位电路的实现能够用多种方式，可是从功能上一样分为两种：一种是电源复位，即外部的复位电路在系统通上电源以后直接使单片机工作，单

5、片机的起停通过电源操纵;另一种方式是在复位电路中设计按键开关，通过按键开关触发复位电平操纵单片机的复位。从原理上说，一样采纳高电复位电路。这种复位电路的工作原理是：通电时，电容两头相当于短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电压慢慢下降，降到必然程序，即为低电平，单片机开始正常工作。图3-3单片机的复位电路（1）显示选用的是共阴极七段码LED数码管显示。图3-4共阴极七段码LED数码管芯片引脚在该设计中采纳的LED数码管用的是共阴极接法，其中LED的18号引脚别离接芯片74LS164的AH引脚，用LED数码管实现数字显示。 图3-5单片机的显示和键盘连接图（2）用

6、AT89S51单片机芯片串行口的方式0的输出方式，在串行口外接移位寄放器74LS164，组成键盘和显示器接口，其硬件接口如图3-5（图中只画出三位LED静态显示和16个按键，依照需要能够扩展）。采纳静态显示，软件设计比较简单，节约CPU的资源。1 AT89S5单片机芯片引脚功能说明（1）主电源引脚Vss和Vcc Vss接地。 Vcc正常操作时为+5伏电源。图3-6 AT89S51芯片引脚图（2）操纵或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/PROG和EA/Vpp。 RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上显现两个机械周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位。在Vcc掉电期间，此引脚可接

7、上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以维持内部RAM中的数据。 ALE/PROG正常操作时ALE的功能是（许诺地址锁存）提供并把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE引脚以不变的频率（振荡器的频率）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于按时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲，ALE 端能够驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。关于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（功能）。 外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，在每一个机械周期内两次有效。一样能够驱动八LSTTL输入。EA/Vpp

8、为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当 EA/Vpp为高电平常，访问内部程序存储器，当 EA/Vpp 为低电平常，那么访问外部程序存储器。关于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚上加EPROM编程电源12V（Vpp）。D转换电路设计（1）A/D转换器芯片ADC0809简介。8路模拟信号的分时搜集，片内有8路模拟选通开关，和相应的通道抗击锁存用译码电路，其转换时刻为100s左右。ADC0809的引脚图如图3-7所示。图3-7ADC0809引脚图图中多路开关可选通8个模拟通道，许诺8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据搜集方式。地址锁存与译码电路完

9、成 表3-1 通道选择表CBA被选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器寄存、输出，因此能够直接与系统数据总线相连。 ADDBADDCADDAVCCGNDIN0IN4IN2IN6IN1IN7IN3IN5ALE8位模拟开关地址锁存与译码EOCOEA/D转换器DOD1D2D3D4D7D6D5三态输出锁存缓冲器图3-8ADC0809内部逻辑结构CLKSCTAR（2）.信号引脚ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图3-9所示

10、。对ADC0809要紧信号引脚的功能说明如下：IN7IN0模拟量输入通道。ALE地址锁存许诺信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START转换启动信号。START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应维持低电平。本信号有时简写为ST。图 3-9ADC0809引脚图A、B、C地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。其地址状态与通道对应关系见表3-1。CLK时钟信号。DC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常利用频率为5

11、00KHz的时钟信号。EOC转换终止信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换终止。利用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号利用。D7D0数据输出线。为三态缓冲输出形式，能够和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高。OE输出许诺信号。用于操纵三态输出锁存器向单片机输出转换取得的数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换取得的数据。Vcc电源。Vref参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V)。（3）、AT89S51单片机与ADC0809的接口电路连接要紧涉及

12、两个问题。一是8路模拟信号通道的选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。如图3-11所示模拟通道选择信号A、B、C别离接最低三位地址A0、A1、A2即（、），而地址锁存许诺信号ALE由操纵，那么8路模拟通道的地址为0FEF8H0FEFFH.另外，通道地址选择以作写选通信号，这一部份电路连接如图3-12所示。ALEAT89S51INTWR RD&A0A7IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN0CLK A B CD0 D7EOCADC0809STALEOE74LS373图3-10 ADC0809与AT89S51的连接从图中能够看到，把ALE信号与START信号接在一路了，如此连接使得在信

13、号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换。启动A/D转换只需要一条MOVX指令。在此之前，要将清零并将最低三位与所选择的通道仿佛对应的口地址送入数据指针DPTR中。例如要选择IN0通道时，可采纳如下两条指令，即可启动A/D转换：MOV DPTR , #FE00H ；送入0809的口地址MOVX DPTR , A ；启动A/D转换（IN0）注意：此处的A与A/D转换无关，可为任意值。A0A1A2&ABCALESTART图3-11 ADC0809的驱动ALESTARTA/D启动地址锁存寄存器清“0”图3-12信号的时间配合3-7-1设计中所选择的操纵电机转速的方式在设计中利用的是调剂

14、电机的转速来操纵燃料的进给量，从而操纵燃料产生的烟尘的温度，使得静电除尘器所在环境的温度达到操纵，从而能够使静电除尘器在适合的温度下工作，也提高了工作的效率。在设计中利用的电机转速调剂的方式为转子电路串电阻调速法。设计中的操纵方式利用的是PID操纵方式。3-7-2电机的调速方式（1） 一般三相鼠笼式。这种电机只能通过变频器改变电源频率和电压调速（F/U)。（2） 三相绕线式电机，能够通过改变串接在转子线圈上的电阻改变电机的机械特性达到调速的目的。这种方式常 用在吊车上。长时刻工作大功率的绕线式电机调速不用电阻串接，因为电阻会消耗大量的电能。一般是串可控硅，通过操纵可控硅的导通角操纵电流。相当于

15、改变回路中的电阻达到同上成效 。转子的电能经可控硅组整流后，再逆变送回电网。这种方式称为串级调速。配上好的调速操纵柜，听说能够和直流电机调速相较美。（3） 多极电机。这种电机有一组或多组绕组。通过改变接在接线合中的绕组引线接法，改变电机极数调速。最多见的4/2极电机用（角/双Y)接。（4） 三相整流子电机。这是一种很老式的调速电机，此刻很用了。这种电机结构复杂，它的转子和直流电机转子差不多，也有换向器，和电刷。通过机械机构改变电刷相对位置，改变转子组绕组的电动势改变电流而调速。这种电机用的是三相流电，可是，严格上来讲，其实它是直流机。原理是有点象串砺直流机。图3-13 电机的调速电路（5） 滑

16、差调速器。这种方式其实不是改变电机转速。而是改变和是电机轴相连的滑差聚散器的聚散度，改变聚散器输出轴的转速来调速的。还有如，硅油聚散器，磁粉聚散器，等等，一此聚散机械装置和三相电机配套，用来调速的方式。严格上来讲不算是三相电机的调还方式。可是很多教材常常把它们算作调速方式和一种。四软件系统的设计软件采纳模块化结构。软件要紧完成如下任务：扫描键盘并按要求调出设定值或输入新的设定值，并判定是不是启动，启动时操纵电机的电阻的开关处于闭合状态，然后监视温度的转变，当温度超出设定温度值10时，断开操纵电机电阻的开关让电机的转速减慢，当温度低于设定温度10时，闭合操纵电机电阻的开关。主程序的框图如图4-1

17、所示2键盘显示子程序在设计中的键盘显示利用的方式是静态显示方式。ORG 1000H DSPSER: SETB ; 开放显示输出 MOV R7, #03H ; 送出的显示段码个数 MOV R0, #7FH ; 7FH7DH为显示缓冲区 DSPS1: MOV A, R0 ; 掏出要显示的数据 ADD A, #0DH ; 加上偏移量 MOVC A, A+PC ; 查段码表TAB1 MOV SBUF, A ; 通过串行口将段码送出DSPS2: JNB TI, DSPS2 ; 数据发送完？ CLR TI DEC R0 ; 指向下一个数据单元 DJNZ R7, DSPS1 ; 三个显示器是不是全数显示？

18、CLR ; 三个数据显示完，关闭送显示数据通道 RET KEYS1: MOV A，#00H MOV SBUF, A ; 扫描键盘全数输出0 KSY0: JNB TI, KSY0 ; 数据发送完？ CLR TI PKS1: ACALL DELAY1 ; 挪用延时20ms子程序，键盘去抖 JNB , PKS2 ; 有键闭合吗？PKS2: MOV R7, #08H ; 不是抖动引发的 MOV R6, #0FEH ; 判定是哪个键按下？ MOV R3, #00H NNNNNNYYY开始设堆栈指针工作区清零，送常数开中断调显示子程序减少键？加十处理减十处理置静电除尘器环境温度显示标志正常工作键？以为标志

19、调响应显示子程序静电除尘器的环境温度？温度设置键？增加键？图4-1 主程序框图调键盘分析程序 MOV A, R6 KSY2: MOV SBUF, A KSY3: JNB TI, KSY3 ; 等待串行口发送完 CLR TI JNB , PKONE ; 是第一行的某键按下？ MOV R4, #00H ; 第一行有键按下 AJMP PKS3 DELY1: MOV R3,#228MOV R2,#253MOV R1,#219LOOP1: DINZ R1,$ DINZ R2,LOOP1 DINZ R3,LOOP1 NOP RET 操纵子程序设计中所利用的操纵方式是PID操纵，图4-2所示的是PID操纵的

20、流程程序图。PID:MOV R2,25H ;设定值U送R2 MOV R3,24H ;采样平均值R送R3 LCALL CPL1 LCALL SUM ;求误差ei(K),寄存于R2中 MOV 29H,R2 ;本次误差ei(K)送29H MOV R3,27H ;Ki送R3 LCALL SMUL ;求得Pi MOV 30H,R4 ;Pi的高字节送30H MOV 31H,R5 ;Pi的低字节送31H MOV R2,29H ;ei(K)送R2 MOV R3,2AH ;上次误差ei(K-1)送R3 LCALL CPL1 LCALL SUM ;求得ei(K)-ei(K-1),寄存于R2中 MOV R3,26H

21、 ;Kp送R3 LCALL SMUL ;求得Pp,高字节存R4，低字节存R5 MOV R2,30H ;Pi送R2 R3 MOV R3,31H LCALL DSUM ;求得Pi+PP MOV 30H,R4 ;结果高字节送30H MOV 31H,R5 ;结果低字节送31H MOV R2,29H ;本次误差ei(K)送R2 MOV R3,2BH ;上上次误差ei(K-2)送R3 LCALL SUM ;求得ei(K)+ei(K-2),寄存于R2中 MOV R3,2AH ;上次误差ei(K-1)送R3 LCALL CPL1 ;eiK-1)取补码 LCALL SUM ;求得ei(K)+ei(K-2)-ei

22、(K-1),寄存于R2中 LCALL SUM ;求得ei(K)+ei(K-2)-2ei(K-1),寄存于R2中 MOV R3,28H ;Kd送R3 LCALL SMUL ;求得Pd,高字节存R4，低字节存R5 MOV R2,30H ;取Pi+Pp MOV R3,31H LCALL DSUM ;求得Pi+Pp+Pd,高字节存R4，低字节存R5 MOV R2,2CH ;取上次计算的P(K-1) MOV R3,2DH LCALL DSUM ;求得本次P(K)=Pi+Pp+Pd+P(K-1) MOV 2CH,R4 ;结果高字节存2CH MOV 2DH,R5 ;结果低字节送2DH MOV 2BH,2AH

23、 ;E(K-1)送E(K-2) MOV 2AH,29H ;ei(K)送ei(K-1) RET 计算ei(k),ui(k)更行ui（k1）计算2 ui(k)更行ui（k1）计算ui（k）更新ui（k1）返回图4-2 PID控制框图初始化4汇编源程序见附录五硬件系统与软件系统的调试应用Keil软件调试步骤如下：（1）在Keil软件中点击Projec中的New Project新建一个工程文件（2）在工程的子目录中建一个文件，名为注：在Keil软件中必然要建一个asm类型的文件，现在Keil才能识别程序。（3）输入程序，调试。附录 源程序 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH L

24、JMP T00 ORG 001BH LJMP T100 ORG 0030H MAIN:MOV R0,#7FH MAIN1:MOV R0,#00H DJNZ R0,MAIN1 MOV SP,#60H MOV 08H,#32H MOV 0FH,#20H MOV 10H,#20H MOV TMOD,#11H MOV TH0,#0FCH MOV TL0,#18H SETB TR0 SETB ET0 SETB IT0 SETB EX0 SETB EA SETB BEGIN: DIS00: MOV A,09H MOV B,#64H DIV AB MOV 35H,A MOV A,B MOV B,#0AH D

25、IV AB MOV 36H,A MOV 37H,B MOV A,43H CJNE A,#3aH,OUT01 MOV A,42H CJNE A,#98H,OUT01 MOV 42H,#00H MOV 43H,#00H LCALL SAMP SETB OUT01:JNB ,OUT02 LCALL FILTER CLR SETB MOV R2,25H MOV R3,24H LCALL CPL1 LCALL SUM MOV A,R2 CJNE A,#01AH,OUT04 LJMP OUT05 OUT04:JC OUT05 SETB LJMP OUT06 OUT05:MOV 26H,#12H MOV 2

26、7H,#1H MOV 28H,#1H LCALL PID MOV TH1,2CH MOV TL1,2DH SETB TR1 SETB ET1 LJMP OUT06 OUT02: MOV A,45H CJNE A,#03H,OUT06 MOV A,44H CJNE A,#0E8H,OUT06 MOV 44H,#00H MOV 45H,#00H MOV TH1,2CH MOV TL1,2DH SETB TR1 SETB ET1 OUT06: JB ,OUT07 JNB ,BEG BEG: LJMP BEJINOUT07: ; MOV 24H,#56H MOV R0,24H LCALL TRANSF

27、 MOV 32H,R0 MOV 33H,R1 MOV 34H,R2 MOV 25H,#0FFH MOV R0,25H LCALL TRANSF MOV 35H,R0 MOV 36H,R1 MOV 37H,R2 CLR CLR LJMP BEGIN T100:CLR ET1 PUSH ACC PUSH B PUSH PSW PUSH DPH PUSH DPL CLR POP DPL POP DPH POP PSW POP B POP ACC SETB ET1 RETI KEY1: MOV 30H,#01H MOV A,#01H ADD A,09H MOV 09H,A MOV A,#00H ADD

28、C A,13H MOV 13H,A RET KEY2: MOV 30H,#02H MOV A,#0AH MOV B,09H MUL AB SWAP A ADD A,B SWAP A MOV 09H,A RET KEY3: MOV 30H,#03H CLR C MOV A,#01H XCH A,09H SUBB A,09H MOV 09H,A RET KEY4: MOV 30H,#04H MOV 09H,#00H RET T00:CLR EA PUSH ACC PUSH B PUSH PSW PUSH DPH PUSH DPL CLR RS1 SETB RS0 MOV TH0,#0FCH MOV TL0,#25H MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#00H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#9FFFH MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A MOV A,R0 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#9FFFH MOVX DPTR,A MOV DPTR,#7FFFH MOV A,R7 MOVX DPTR,A INC R0 RR A MOV R7,A CJNE R0,#38H,scan MOV R