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1、I 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 超声波智能加湿器设计超声波智能加湿器设计 院 系 院 系 电气工程学院电气工程学院 专业班级 专业班级 电气电气10101 1 学学 号 号 080303069080303069 学生姓名 学生姓名 李超李超 指导教师 指导教师 签字 起止时间 起止时间 2012013 3 06 24 201 06 24 2013 3 07 07 1212 本科生课程设计 论文 II 本科生课程设计 论文 III 课程设计 论文 报告的内容及其文本格式课程设计 论文 报告的内容及其文本
2、格式 1 课程设计 论文 报告要求用 A4 纸排版 单面打印 并装订成册 2 页边距 上 2 5cm 下 2 5cm 左 3cm 右 2 5cm 页眉 1 5cm 页脚 1 75cm 左侧装 订 3 字体 一级标题 小二号字 黑体 居中 二级 黑体小三 居左 三级标题 黑体 四号 正文文字 小四号字 宋体 4 行距 20 磅行距 5 页码 底部居中 五号 黑体 6 对图题和图中文字要求 图题是 5 号黑体 在图的下方居中图中文字是 5 号宋体 参 照图 2 1 7 对表题和表中文字要求 表题是 5 号黑体 在表的上方居中表中文字是 5 号宋体 参 照表 2 1 本科生课程设计 论文 IV 课程
3、设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电气工程学院 教研室 注 成绩 平时20 论文质量60 答辩20 以百分制计算 学 号080303069学生姓名李超专业班级电气101班 课程设计 论文 题目 超声波智能加湿器设计 课程设计 论文 任务 当监测到室内湿度低于下限报警值时 开启超声波加湿器提高温室内的湿度 直至符 合要求时为止 阈值可自行设定 设计任务 设计任务 1 CPU 最小系统设计 包括 CPU 选择 晶振电路 复位电路 2 湿度传感器选择及接口电路设计 3 超声波湿度控制电路设计以及键盘电路设计 4 程序流程图设计及程序清单编写 技术参数 技术参数 1 室内湿度范
4、围 40 60 2 工作电源 220V 设计要求设计要求 1 分析系统功能 尽可能降低成本 选择合适的单片机 AD 转换器 输出电路等 2 应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图 3 按规定格式 撰写 打印设计说明书一份 其中程序开发要有详细的软件设计说明 详细阐述系统的工作过程 字数应在 4000 字以上 进度计划 第 1 天 查阅收集资料 第 2 天 总体设计方案的确定 第 3 4 天 CPU 最小系统设计 第 5 天湿度传感器选择及接口电路设计 第 6 天超声波湿度控制电路设计 第 7 天 程序流程图设计 第 8 天 软件编写与调试 第 9 天 设计说明书完成 第 10 天 答辩 指
5、导教师评语及成绩 平时 论文质量 答辩 总成绩 指导教师签字 年 月 日 本科生课程设计 论文 V 摘 要 摘要也称内容提要 概括研究题目的主要内容 特点 文字要精练 中文摘 要一般不少于 200 字 外文摘要的内容应与中文摘要相对应 关键词 关键词 1 关键词 2 关键词 3 关键词 4 注意 关键词不少于 2 个 摘要 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
6、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 关键词 单片机 智能 加湿器 相对湿度 传感器 黑体小二 居中 行间距 20 磅 小四宋体 小四黑体 本科生课程设计 论文 VI 目 录 第 1 章 绪论 1 1 1 XXX概况 1 1 2 本文研究内容 1 第 2 章 CPU 最小系统设计 2 2 1 XXX 总体设计方案 2 2 2 CPU 的选择 2 2 3 数据存储器扩展 3 2 4 复位电路设计 3 2 5 时钟电路设计 3 2 6 CPU 最小系统图 3 第
7、 3 章 XXX 输入输出接口电路设计 4 3 1 XXX传感器的选择 4 3 2 XXX 检测接口电路设计 4 3 2 1 A D 转换器选择 4 3 2 2 模拟量检测接口电路图 4 3 3 XXX 输出接口电路设计 4 3 4 人机对话接口电路设计 4 第 4 章 XXX 软件设计 5 4 1 软件实现功能综述 5 4 2 流程图设计 5 4 2 1 主程序流程图设计 5 4 2 2 模拟量检测流程图设计 5 4 2 3 xxx 流程图设计 5 4 3 程序清单 5 第 5 章 系统设计与分析 6 5 1 系统原理图 6 5 2 系统原理综述 6 本科生课程设计 论文 VII 5 3 硬
8、件仿真图 6 5 4 软件调试结果 6 第 6 章 课程设计总结 7 参考文献 8 本科生课程设计 论文 1 第 1 章 绪论 1 1 xxx 概况 结合设计题目概述所设计装置的用途功能以及现状等等 用途功能 超声波加湿器是采用超声波高频振荡的原理 将水雾化为一至五 微米的超微粒子 通过风动装置 将水雾扩散到空气中 从而达到均匀加湿空气 的目的 现状 现有生产五个系列的产品 其基本单元均为组合或者说集成式超声波雾化器 其整体还有电源系统 供水系统 水雾输送系统等 另根据不同的使用场所 不同形式 不 同要求设计的不锈钢机体 组装为不同的超声波工业加湿设备 现有生产五个系列的产品 所具有的差别主要
9、是在应用领域不同 控制方式不同 雾化量不同等几个方面 首先 应用 领域五个系列多种领域 其次 每个领域有侧重不同的控制方式 第三 每个场所有不同的 加湿量 1 2 本文研究内容 根据任务书内容进行描述 要完成的功能以及设计的内容 系统软件实现的功能 1 通过 LED 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 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
10、 通过实 本科生课程设计 论文 2 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 本科生课程设计 论文 3 第 2 章 CPU 最小系统设计 2 1 XXX 总体设计方案 根据任务书中的设计要求以及设计内容 画出总体方案框图 并简要说明各模块 功能 对图题和图中文字要求 图题是 5 号黑体 在图的下方居中图中文字是 5 号宋体 参照图 2 1 对表题和表中文字要求 表题是 5 号黑体 在表的上方居中表中文字是 5 号宋体 参照表 2 1 电子式互感器电子式互感器 采集器采集器 合并单元 智能终端 过程层交换机 图 2 1 过程层原理框图 表 1 1
11、 变电站情况 项目名称本期规模 变压器2 台 35kV 进线2 回 10kV 出线6 回 10kV 电容器组2 台 35kV 外桥接线电气主接线 10kV 单母分段接线 本科生课程设计 论文 4 图 1 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
12、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 CPU 的选择 根据设计要求以及设计内容 说明 CPU 的型号 并简要介绍所选择 CPU 的内部资 源以及引脚结构图 单片机 温度传感器 1 温度传感器 2 1602LCD 显示屏 水位传感器 加湿器开关 声光报警器 本科生课程设计 论文 5 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
13、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 图 2 1 AT89S51 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 数据存储器扩展 结合设计题目说明扩展数据存储器必要
14、性 阐明控制的数据存储器型号 并简要 概括其性能 再加上 CPU 与数据存储器的硬件原理图 扩展数据存储器电路常用 RAM 芯片 Intel 6116 2KB 6264 8KB 62256 32KB 等 RAM 是用来存放各种数据的 MCS 51 系列 8 位单片机内部有 128BRAM 存 本科生课程设计 论文 6 储器 CPU 对内部 RAM 具有丰富的操作指令 但是 当单片机用于实时数据采 集或处理大批量数据时 仅靠片内提供的 RAM 是远远不够的 此时 我们可以 利用单片机的扩展功能 扩展外部数据存储器 实训 6 的参考程序 1 就是一个扩 展 RAM 的使用实例 常用的外部数据存储器
15、有静态 RAM Static Random Access Memory SRAM 和动态 RAM Dynamic Random Access Memory DRAM 两种 前者读 写速度高 一般都是 8 位宽度 易于扩展 且大多数与相 同容量的 EPROM 引脚兼容 有利于印刷板电路设计 使用方便 缺点是集成度 低 成本高 功耗大 后者集成度高 成本低 功耗相对较低 缺点是需要增加 一个刷新电路 附加另外的成本 MCS 51 单片机扩展片外数据存储器的地址 线也是由 P0 口和 P2 口提供的 因此最大寻址范围为 64KB 0000H FFFFH 一般情况下 SRAM 用于仅需要小于 64KB
16、 数据存储器的小系统 DRAM 经常用 于需要大于 64KB 的大系统 2 4 复位电路设计 阐述复位电路的重要性 画出复位电路原理图 说明复位条件以及复位过程 复位电路的基本功能是 系统上电时提供复位信号 直至系统电源稳定后 撤 销复位信号 为可靠起见 电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号 以防电 源开关或电源插头分 合过程中引起的抖动而影响复位 图 3 3 所示的 RC 复位电 本科生课程设计 论文 7 路可以实现上述基本功能 图 3 为其输入 输出特性 但解决不了电源毛刺 A 点 和电源缓慢下降 电池电压不足 等问题 而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能 力变差 左边的电路为高电平复位有效 右边为低电平 Sm 为手动复位开关 Ch 可避免高频谐波对电路的干扰 图 3 3 上电及手动复位电路图 2 5 时钟电路设计 阐述时钟电路的重要性 画出时钟电路原理图 说明复电容参数值以及晶振频率 时钟电路用于产生 MCS 51 单片机工作时所必须的时钟控制信号 MCS 51 单片机的内部电路在时钟信号的控制下 严格的执行指令进行工作 在执行指令 时 CPU 首先要到程序存储器中取出所需
