空气净化系统设计毕业论文

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1、江苏理工学院毕业设计说明书（论文）JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科毕业设计（论文） 空气净化系统设计 学院名称： 电气信息工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 10电子2W 学 号： 10311210 姓 名： 路 超 群 指导教师姓名： 戴霞娟 指导教师职称： 讲 师 二一四 年 五 月空气净化系统设计摘要：随着社会经济水平持续向前发展，人们对生活质量的需求日益提高，对自身所处的生活环境越来越关注，不断出现的空气污染事件极大的推动了公众对空气净化器的需求与了解。该空气质量净化系统主要由水过滤、风扇净化、负离子净化等部分组成，风扇将外部环境空气带入系

2、统中，烟雾传感器对空气进行检测，通过水过滤和负离子净化后回到外部环境，达到净化功能。本设计在总结前人对于这方面课题研究的成果基础上，对空气质量净化系统进行了优化设计。关键字：水泵；水位检测；负离子；电机；烟雾传感器The System Design of Air purificationAbstract：Along with the social economic level and sustained development，the quality of peoples life demand is increasing day by day,more and more attention

3、to their living environment, the growing air pollution event has been heavily promoted public demand for air purifiers and understanding.Air purifier is to point to to adsorption, break down, or transformation of various pollutants in the air, improve the indoor air cleaner products.The water qualit

4、y purification system is mainly composed of air filter,smoke sensor to test the air， fan of purification, negative ions purify parts.Fan to the external environment of air into the system, through the water after filtration and negative ions purify the return to the external environment, to achieve

5、purification function. In the design for this aspect on the basis of research results, optimized design of air purification system.Keywords： water pump; detection of water level;anion;electrical machine;Smoke sensorI目 录序 言1第一章 课题分析与方案论证21.1课题任务分析21.2 设计方案2第二章 硬件电路52.1单片机最小体统52.2电源模块72.2.1 芯片介绍72.2.2

6、 电路设计72.3 水过滤模块82.3.1 芯片介绍82.3.2 电路设计92.4烟雾传感器模块102.5负离子模块112.6 Altium Designer软件设计说明12第三章 软件设计143.1软件总流程图143.2各子程序设计153.2.1 延时子程序153.2.2 按键检测子程序153.2.3 电机调速子程序163.2.4 水过滤子程序183.2.5 负离子净化子程序183.2.6 空气质量判断子程序193.2.7 智能净化子程序20第四章 软硬件联合调试214.1 硬件调试214.2 软件调试214.3 软硬件联合调试224.4 指标测量及结果224.4.1 指标测量及分析224.

7、4.2 存在问题24第五章 总结与展望25参考文献26致 谢28附录一 硬件原理图29附录二 元器件清单32附录三 程序清单33附录四 硬件实物图46- 2 -序 言国家空气净化器相关标准中把空气净化器定义为“从空气中分离和去除一种或多种污染物的设备。对空气中的污染物有一定去除能力的装置。主要是指房间内使用的单体式空气净化器以及集中空调通风系统内的模块式空气净化器。空气净化器又称“空气清洁器”、空气清新机、净化器，是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物（一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等），有效提高空气清洁度的产品，以清除室内空气污染的家用和商用空气净化器

8、为主。常规型净化器的机器内的微风扇（又称通风机）使室内空气循环流动，污染的空气通过机内的空气过滤器（两次过滤）后将各种污染物清除或吸附，然后经过装在出风口的负离子发生器（工作时负离子发生器中的高压产生直流负高压），将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。本说明书共分为5章，第一章课题分析与方案论证；第二章对硬件进行了详细的说明；第三章对系统的软件进行了分析；第四章对软硬件进行分别调试和联合调试，说明调试过程中出现的问题，并对问题做出了分析；第五章总结与展望，总结本次设计中心得，从中吸取知识更好地面对未来。第一章 课题分析与方案论证1.1课题任务分

9、析本课题要求设计一个空气净化系统，具体要求如下：（1）实时监测空气质量；（2）能实现水过滤、风机净化、负离子净化等多种净化方式；（3）风机净化要能实现速度调节；（4）能实现自动净化和手动净化两种方式；（5）对水过滤能监控，缺水警报。 根据要求，本次设计需要用到风机、水泵、负离子发生器、烟雾传感器、开关电源等外围器件。风机将外部环境空气抽入空气净化器中，首先活性炭过滤，然后空气送入净化环节；水泵将水从进水口抽入，出水口放在过滤网上，这样在水落下的时候能过滤空气中的颗粒；最后空气到达负离子发生器附近，负离子发生器中的高压产生直流负高压，将空气不断电离，产生大量负离子，被风扇送出，形成负离子气流，这

10、样就能达到清洁、净化空气的效果。 1.2 设计方案 根据本次课题的内容及课题任务的要求，空气净化系统主要由控制系统、烟雾传感器、电源模块、风机净化模块、负离子净化模块、水过滤模块、水位检测模块、蜂鸣器报警模块构成。根据原理，设计了两种方案，如下所示。方案一：采用STC89C52单片机为核心，主要由烟雾传感器、电源模块、风机净化模块、负离子净化模块、水过滤模块、水位检测模块、蜂鸣器报警模块等外围电路构成。其设计框图如图1所示 。 图1-1 方案一的设计框图方案二：采用FPGA芯片为核心，主要由烟雾传感器、电源模块、风机净化模块、负离子净化模块、水过滤模块、水位检测模块、蜂鸣器报警模块等外围电路构

11、成。其设计框图如图2所示。图1-2 方案二的设计框图方案一优点：1、采用STC89C52贴片式芯片，具有P1、P2、P3、P4四个8位并行端口，I/O口够用。 2、输出PWM波的C51程序简单、误差小。 3、STC89C52贴片式芯片价格便宜。缺点：1、芯片没有内部晶体震荡电路和复位电路，需要外接。方案二 优点：1、FPGA芯片有内部晶体震荡电路和复位电路，不需要外接。缺点：1、FPGA芯片及下载器价格相对较贵。 2、低电路速度，信号传播延迟较长。 3、FPGA的编程信息需存放在外部存储器上 ，需外部存储器芯片 ，保密 性差。综上所述，方案一的优点多于方案二，且缺点较少，故选择方案一。第二章

12、硬件电路本系统硬件设计电路包括：独立的单片机最小系统；电源模块，将电源适配器输出的24V直流转化成5V直流；水过滤模块，单片机I/O口输出控制水泵的开关；烟雾传感器模块，采用TPM-300E传感器将外部空气质量转化成数字量；负离子模块；串行通信采用RS-232标准。2.1单片机最小体统STC89C52单片片内包含8KB的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256B的随机存取数据存储器（RAM），片内配置有通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。STC89C52单片机功能强大，应用领域广泛。本设计采用的是STC89C52RC的贴片芯片，有44个引脚，相比直插式的多了P4的I/O口

13、。单片机最小系统的设计是本设计的核心,通过其外围电路实现了数据的处理及各种控制功能。它要正常工作必须具备3个条件：首先供电要正常，其次是复位电路和晶振电路要工作正常。其硬件原理图如图2-1所示。图2-1 单片机最小系统1、电源与接地端 STC89C52单片机贴片PQFP-44封装的38脚为电源端，接+5V的电源；16脚为接地端。EA悬空为高电平（+5V）。2、复位电路复位电路使单片机初始化操作，作用是使CPU和系统中其它部件在通电的瞬间都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。本系统采用上电复位电路，在RESET端接一个电容至Vcc(+5V)和一个电阻至接地端。这样电源上电就会在RESET端出现一段时间的高电平，至使器件复位。3、晶振电路图中Y1为12MHz晶振，C5、C6为20pf瓷片电容。晶振主要是决定所产生的时钟频率，电容C5、C6的作用有两个：其一是使振荡器起振，其二是对振荡器的频率f起微调作用。4、I/O口P0口：是8位双向I/O口，也是地址/数据总线的复用口。内部不带上拉电阻，故在程序校验时，需要外接上拉电阻。P1口：内部带上拉电阻，可用作8位双向I/O口。P2口：内部自带上拉电阻，可用于8位数据传输。在特定情况下，P2口亦可用作地址总线的高8位。P3口：内部自带上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口除了作