智能加湿器的设计
目录
摘要 ....................................................................................................................................... II ABSTRACT .......................................................................................................................... III
1 引言 (1)
2 设计方案 (2)
2.1 系统的整体功能结构图 (2)
2.2系统的整体功能流程图 (2)
2.3实现方式 (4)
3硬件设计 (5)
3.1 电路图 (5)
3.2 功能描述 (6)
3.3 单片机 (6)
3.4 DS18B20传感器 (7)
3.5 1602显示屏 (9)
3.6 复位电路 (9)
3.7 液位定位及光电开关 (10)
4 软件设计 (11)
4.1 DS18B20流程设计 (11)
4.2 1602字符型LCD流程设计 (14)
5 系统调试 (29)
6 总结 (33)
参考文献： (34)
附录：1602LCD简介 (35)
致谢 (38)
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：In daily life, the use of humidifier can be seen at every situation. Today, the incessantly pursute of healthy lifeway, it is vital important to develop a kind of automatic controlfunction humidifiercan which is price moderate and low power consumption.
In this paper, a design was made on the intelligent control, besides some auxiliary circuit, the nucleus is A T80S51 Single-chip Microcomputer. It can realize boil dry protection the acoustic and optical alarm, intelligentize switch , as well as indoor humidity and temperature display functions. In the first instance, the subject background, research meaning and expected research objectives were introduced. afterwards, the working principle of the system hardware was simply described and the system block diagram of hardware design was attached. The history of the development of single chip microprocessor was introduced and the hardware interface technology and the function and work process of each interface module used in the graduation paper were also discussed. What?s more, the process and realization of the program were elaborated. Finally, the design ideas of the MCU control principle realized by single chip Microcomputer and software or hardware debugging are discussed in detail. The main idea of this paper is the software and hardware combination, regarding hardware as the foundation, for the writing preparation of the functional modules.
KEY WORDS: Micro Controller Unit; Intelligence; Humidifier; Relative humidity ; 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A T80S51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：
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
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
显示温湿度
初始化 载入程序 读干球温度T 读湿球温度TS 求出相对湿度D
读水位H
判断H>Ho 是否成立
开启加湿器
判断D >D0是否成立
声光报警并关闭加
是
否
是
否
关加湿器
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，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定的功能。硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。这种设计方法可以降低系统设计的复杂性[3]。系统电路原理图如图3-1所示。本系统主要硬件设计包括电源电路、蜂鸣器电路、晶振电路、复位电路、LCD显示电路以及温度传感器电路。
图3-1系统电路原理图
控制电路的核心器件是由美国Atmel公司生产的AT89S51单片机，属于MCS-51系列。AT80S51是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有2K在系统可编程Flash存储器，采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术；片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器；在单芯片上，拥有灵巧的8位
CPU和在系统可编程Flash，使得A T80S51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案；价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强。因此广泛应用于工业控制和嵌入式系统中。
3.2 功能描述
参考舒适性空调的相对湿度采用40%—65%的要求，在功能设计过程中以40%为最适相对湿度参考值。单片机一方面通过监测加湿器内部的水位，达到加湿器防干烧的功能，即只有在水位在水位下限以上时加湿器才能通电工作。另一方面通过处理两个温度传感器测得的干湿球温度得到室内相对湿度，并和人体最适相对湿度做比较。在水位符合要求的前提下，若室内相对湿度高于人体最适值则控制加湿器不动作，反之则对加湿器通电开始加湿，直到室内空气达到最适湿度时断电。另外，单片机通过和声光报警器以及1602LCD显示屏相连，还具有了温湿度及水位的显示功能。总之，在现有的加湿器内加入此单片机将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。
3.3 单片机
T80C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机[4]。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，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容[5]。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AT80S51是一种高效微控制器，AT80C2051是它的一种精简版本。A T80S51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3-2所示
图3-2 A T89S51芯片引脚图
AT80S51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
3.4 DS18B20传感器
传感器是一种按一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理的测量器件或装置，用于满足系统信息传输、存储、显示、记录及控制等要求。在本系统的开发过程中主要用到了DS18B20数字温度传感器，这种传感器提供9-12位摄氏温度测量i fu b…有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失}fu改变的报警功能[6]。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)。它的测温范围为一55-}- + 125 0C，并目…在一10-}-+850C精度为士5 0C。除此之外，DS18B20能直接从单线通讯线上汲取能量，除去了对外部电源的需求。每个DS 18B20都有一个独特的64位序列号，从}fu允许多只DS18B20同时连在一根单线总线上;因此，很简单就可以用一个微控制器去控制很多覆盖在一大片区域的DS18B20。这一特性在HV AC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。
在测温操作方面，DS18B20的核心功能是它的直接读数字的温度传感器。温度传感器的精度为用户可编程的9, 10, 11或12位，分别以0. 5 0C , 0 . 2 5 0C , 0. 12 5 0C 和0. 06250C增量递增。在上电状态下默认的精度为12位。DS18B20启动后保持低
功耗等待状态;当需要执行温度测量和AD转换时，总线控制器必须发出「44h〕命令。在那之后，产生的温度数据以两个字节的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中，DS18B20继续保持等待状态。当DS18B20由外部电源供电时，总线控制器在温度转换指令之后发起“读时序”，DS18B20正在温度转换中返回0，转换结束返回1。如果DS18B20由寄生电源供电，除非在进入温度转换时总线被一个强上拉拉高，否则将不会由返回值[7]。DS18B20数字温度传感器内部结构如图3-3所示
图3-3 DS18B20数字温度传感器内部结构
此款温度传感器输出串行通信信号，电路图见图3-4.
图3-4 DS18B20温度传感器接线图
3.5 1602显示屏
利用滑动变阻器调节背光灯与显示字符的对比度，利用三极管的及P2.7控制背光的暗与灭[8]。接线原理见图3-5。
图3-5 1602接线原理图
3.6 复位电路
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3-6所示的RC复位电路可以实现上述基本功能。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[9]。上电及手动复位电路图如图3-6所示
图3-6 上电及手动复位电路图
3.7 液位定位及光电开关
由于开发过程时间紧迫，暂时未购买到合适的液位监测传感器，因此在实际开发过程中采用三个开关进行代替，按下按钮表示水位到达相应的水位。另外为了直观的看出控制输出信号的转台，开发过程中将光电开关改为一发光二级管并与电阻串联接地[10]。见图3-7。
图3-7 水位计光电开关替代元件
4 软件设计
4.1 DS18B20流程设计
每个DS18B20温度传感器的流程图设计如图4-1：
DS18B20复位
跳过ROM匹配
启动温度转换
DS18B20复位
跳过ROM匹配
读取温度
温度处理
图4-1 DS18B20模块程序流程图
传感器DS18B20复位，跳过ROM匹配后启动温度转换，DS18B20复位然后跳过ROM匹配，再读取温度后进行温度处理，保留一位小数。读取数据及传送程序如下[11]：
READ_TEMP: ;读1820内部温度子程序.
CALL RESET
JB 70h,EXT1
CALL SKIP_ROM
CALL TEMP_CONV ;温度AD变换
CALL DELAY_600MS
CALL RESET
CALL SKIP_ROM
CALL TEMP_GET ;发取温度的命令CALL READ ;接收...
EXT1:
RET
SKIP_ROM:;跳过ROM检测
MOV A,#0CCH ;#0CCH为跳过rom命令CALL WRITE
RET
RECALL_EPROM:;重调Eprom
MOV A,#0B8H
CALL WRITE
RET
TEMP_CONV:
MOV A,#44H ;AD变换
CALL WRITE
RET
TEMP_GET:
MOV A ,#0BEH;读18b20命令
CALL WRITE
RET
;********* 18B20基本时序子程序RESET: ;初始化子程序
SETB P1.2
NOP
CLR P1.2 ;拉低
MOV R3,#150 ; *4=600US
CALL DELAY_BY_R3
SETB P1.2;拉高
MOV R3,#15 ; 60US
CALL DELAY_BY_R3
MOV R3,#60 ;4个周期*60=240US内检测
A1: JNB P1.2,A2 ;检测到低平信号
DJNZ R3,A1;如果没有应答的低电平信号,返回A1重新检测,超时后下一行, SETB 70h ;DS1820不存在.
JMP A3
A2: CLR 70h
MOV R3,120;240US;等恢复时间2*120=240us
DJNZ R3, $
A3:
RET
WRITE:
MOV R2,#8;一个字节为8位
CLR C ;C位清0 C位用来放A的一位数据,用移位的方法放入C
B1: SETB P1.2
NOP
CLR P1.2
MOV R3,#4 ;16US
CALL DELAY_BY_R3
RRC A;把A中的数送入C
MOV P1.2,C ;把C送入总线
MOV R3,#12;48US(一位数据的发送:60us CALL DELAY_BY_R3 SETB P1.2 ;拉高1us结束一位 NOP DJNZ R2,B1 RET READ: MOV R1,#4 ;接收4个字节数据依次是1.低位2.高位.3.高限4.低限 MOV R0,#28H;低位放28H;高位放29h (1. 28H,2. 29H 3. 2AH 4. 2BH ) C0: MOV R2,#8;一字节数据8位 C1: CLR C ;清除C SETB P1.2 NOP NOP CLR P1.2 ;拉低. NOP ;1us秒后拉高? SETB P1.2 MOV R3,#4 ;16us后采数据 CALL DELAY_BY_R3 MOV C,P1.2 ;读出18b20的数据 RRC A ;移入A MOV R3,#12;48US恢复时间 CALL DELAY_BY_R3 DJNZ R2,C1 ;一个字节收完 MOV @R0,A ;移入存储位 INC R0 ;下一位;29h DJNZ R1,C0 ;全部取完吗?没有重复 RET 4.2 1602字符型LCD流程设计 1602字符型LCD流程设计如下：显示器1602初始化后延时15ms，显示模式设置，再延时5ms，显示关闭，延时5ms显示清屏，再延时5ms显示光标移动设置延时5ms显示开及光标设置，然后显示位置设置，延时，显示温度各位数值[12]。 1602初始化 延时15ms 显示模式设置 延时5ms 显示关闭 延时5ms 显示清屏 延时5ms 显示光标移动设置 延时5ms 显示开及光标设置 显示位置设置 延时 显示温度各位数值 图4-2 1602液晶驱动程序流程图 LCD控制及显示子程序如下：DISPLAY: MOV A,R1 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A CALL WRITE_DA TA_TO_LCD INC R1 DJNZ R0,DISPLAY RET WRITE_NOT_CHECK_BUSY: SETB E NOP NOP CLR RS ;写入控制命令的子程序CLR RW CLR E RET ENABLE: SETB E NOP NOP CLR RS ;写入控制命令的子程序CLR RW CLR E ACALL TEST_BUSY SETB E RET TEST_BUSY: SETB E NOP NOP MOV P0,#0FFH ;判断液晶显示器是否忙的子程序 CLR RS SETB RW CLR E NOP SETB E JB P0.7,TEST_BUSY ;如果P0.7为高电平表示忙就循环等待RET WRITE_DATA_TO_LCD: SETB E NOP NOP SETB RS ;RS=1 CLR RW ;RW=0 ;准备写入数据 CLR E ;E=0 ;执行显示命令 ACALL TEST_BUSY ;判断液晶模块是否忙? SETB E ;E=1 ;显示完成,程序停车 RET ;**********数据转换******* DATA_CONV: ;数据转换 MOV A,28H ;低字节 ANL A,#0FH;去除高位 MOV B,#6;乘6得到实际数值的100倍. MUL AB MOV B,#10 DIV AB MOV 33H,A;小数位高 MOV 32H,B; 小数位低 MOV A,28H MOV C,29H.0 ;29h高位的低4字节 2010年第11期 科技论坛 简易智能加湿器设计 宋元平 （同济大学通信与电子工程系，浙江温州325000 ）1概述 1.1超声波加湿器的工作原理。超声波加湿器是利用超声波发生器产生频率为25KHz 以上的正弦或脉冲波，通过换能器将电能转换为高频机械振动产生的机械能，并将其传播到介质（清水）中。超声波在水中疏密相间向前辐射，使水产生无数微小气泡，这些气泡破裂即产生大量水雾喷出，实现空气加湿。 1.2课题主要研究内容。1）显示当前湿度：采用湿度传感器对当前湿度实时检测，并把模拟量转化为数字量，交给单片机系统处理，计算出当前的相对湿 度，在LED 数码管上显示出来。2 ）预设湿度：可以通过键盘手动设置期望的湿度值，单片机将采集到的湿度值与湿度设定值相比较。当环境湿度测量值低于设定值时，单片机控制驱动使加湿器进入加湿状态，开加湿器；当环境湿 度测量值高于键盘设定值时，键值清零，从新设值。3 ）自动开关：为了确保安全，设计自动开关，控制加湿器的工作状态。当加湿器的雾化池中无水或水量 不足时，开关自动断开，防止加湿器 “干烧”而损坏。2系统结构 2.1智能加湿器系统方框图及说明。如图1所示，系统以凌阳16位单片机SPCE061A 为核心，实现室内空气的数据处理、监控和维护功能。智能加湿器控制系统可分为四个部分：一是信号采集部分，包括采集空气中的湿度和扫描键盘。二是信息处理部分，主要功能是将采集的信息转换成计算机可识别 的标准量信息进行处理，输出决策指令。 三是数据显示部分，主要显示环境湿度测量值和键盘预设湿度值。四是控制部分，控制加湿器的工作状态。 2.2信号采集部分。1）数据采集部分主要是由湿度传感器构成，适用 湿度范围： 1～100%RH 。本设计选择湿敏电阻EYHS77。湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分子而导致本身电 阻值发生变化这一原理 而制成的。湿敏电阻的特点是基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜， 当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。2）键盘扫描：由于本设计需要的按键不是很多，所以选择最简单的独立式键盘，共有6个按键，分别控制预设湿度的十位加减、个位 的加减、 确定键和清除键。2.3信号处理部分。相对湿度计算：湿敏电阻的阻值是随着空气中湿度的变 化而变化的，在电路中表现为电压的变化，经过A/D 转换成数字量。 根据电压与湿度的变化曲线，计算相对湿度。 图2是用湿度计测出的相对湿度与电阻值的关系曲线，把湿敏电阻与湿度计的传感器放在同一环境中，分别对不同湿度的空气进行测试，为了减少误差，共测试了5组数据，计算其平均值。由 图可知，在低湿的环 境，灵敏度不高，阻值变化很小，在高湿的环境，即相对湿度在70%以上就变化的非常快。 为了更加准确的计算相对湿度，根据以上的曲线进行分段处理，处理后的直线和计算如图3所示： 直线的表达式为：W=16.9*R+15.2 电阻与电压的关系 为： 3.26*R/（47+R ）=V 计算出对应的电压值，然后画出相对湿度与电压的关系线如图4所示： 其表达式为：W =233.33*V+18 A/D 转换后的值就是电压的数字量，它们的关系是： V=AD*3.3/1023代入上式后得：W=233*（AD*3.3/1023 ）+18其中：W 表示相对湿度，AD 表示电压A/D 转换后的值。 后面几段的处理方法与此方法相同，以此类推，不再细述。 2.4数据显示部分。LED 显示模块：显示模块是用四位的LED 数码管显示，共有两块，分别显示环境湿度测量值和键盘预设湿度值。在单片机和数码管之间 加三极管驱动，增加数码管的亮度。在 IO 口的分配上，IOB0-7负责输出显示环境湿度测量值的数码管的段码，IOA8-15负责输出显示键盘预设值的数码管的段 码， IOB8-15负责选通八位数码管的位码。 2.5控制输出模块。在控制输出模块，IOA7作为输出控制口，与外接的继电器相连，作为开关信号，控制加湿器的工作状态。 当预设湿度高于当前湿度时，按下确定键后，继电器的开关吸合，加湿器开始加湿；当预设湿度低于当前湿度，即使按下确定键，也不去控制加湿器工作，只有湿度值小于预设湿度值，才控制加湿器开始工作；当湿度到达预设湿度，开关断开，停止加湿。3系统编程摘要：介绍一种以SPCE061A 单片机为核心的湿度控制系统， 实现对空气湿度的自动检测及显示。用湿度传感器采集空气中的湿度信号。被采集的模拟信号通过A/D 转换后再根据传感器的湿度阻值曲线计算湿度值，并将其显示在数码管上。 关键词：SPCE061A 单片机；加湿器；超声波 Abstract:This thesis introduces a humidity control system ，taking single-chip microcomputer SPCE061A as the core ，achieve the air humidi －ty automatic detection and display.Get the humidity signal in the air with the humidity sensor.The analog signal collected from humidity sensor through the A/D transformation and then according to sensor's humidity resistance number curve computation humidity value ，and displayed on the LED digital tube. Key words:SPCE061A microprocessor ；humidifier ；ultrasonic wave 图1 系统框图图2 相对湿度与阻值的关系图3相对湿度在25%-60%范围内 阻值与湿度的关系a 图4相对湿度在25%-60%范围内电压与湿度的关系 图5主程序流程图（下转287页） 图6中断服务子程序流程图 《数字电子技术》课程设计报告 8路智力抢答器 设计与制作 设计要求： 1、可同时供8名选手或8个代表队参加比赛； 2、主持人控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答 的开始； 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能； 4、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由 主持人设定； 5、具有报警功能。 成绩：评阅人： XX科技学院理学院 8路智力抢答器 设计与制作 8路智力抢答器是一种用数字电路技术实现由主持人控制、定时抢答、报警功能的装置。他是在规定的时间内进行抢答。一旦有人抢答，显示器上会同时显示抢答时间和抢答选手号码。当超出规定时间时，即使抢答，不会显示选手号码。 8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时序电路。通过此次设计与制作，进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 一、设计要求 （一）设计指标 1、计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、 2、 3、 4、 5、 6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0——S7。 2、给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管行显示出选手的编号， 同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 4、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30s）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响。 5、参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 6、如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。 （二）设计要求 1、画出电路原理图（或仿真电路图）； 2、元器件及参数选择； 3、电路仿真与调试； （三）制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 （四）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 二、原理框图 抢答器系统原理框图如下所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时 基于51单片机的空气智能加湿器的设计 目录 1 任务来源意义及目的 (2) 2 设计方案 (2) 2.1 总体设计 (2) 2.2 实现方式 (3) 2.3 理论基础 (3) 2.3.1 单片机 (3) 2.3.2 DS18B20传感器 (4) 2.3.3 1602LCD液晶显示屏 (5) 3 硬件设计 (6) 3.1 设计方案 (6) 3.2 电路图 (7) 3.3 信号分析 (8) 3.4 功能描述 (8) 3.5 复位电路 (8) 3.6液位定位及加湿器的光电开关 (9) 3.7 1602显示屏 (10) 4 软件设计 (11) 4.1整体设计及说明 (11) 4.2 DS18B20流程设计 (12) 4.3 1602字符型LCD流程设计 (15) 5 系统调试 (17) 6 总结 (17) 致谢 (18) 附录一：1602LCD简介 (20) 附录二 LCD控制及显示子程序 (24) 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 1 任务来源意义及目的 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。 2 设计方案 2.1 总体设计 智能加湿器需满足以下要求： 1)相对湿度低于40％时自动加湿； 2)用户可以设置系统温湿度报警值； 3)由5V稳压直流电源供电，提供温湿度调节控制信号，实现自动控制； 4)检测得到的数据可以通过显示模块显示。 硬件设计不仅要满足系统需求，还要满足功能和外形尺寸要求。 根据设计要求确定了系统的总体方案，包系统由两个DS18B20温度传感器一个水位传感器、单片机、1602LCD液晶显示屏、声光报警器、以及一个光电耦合开关等部分组成。系统功能原理图如图1-1所示，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。另外，水位传感器还能监测水位，单片机根据水位高低控制声光报警装置。自动加湿器包括加湿模块、报警模块、自动断电模块。 目录 第一章概述 (1) 1.1 智能抢答器的简要介绍 (1) 1.2 抢答器的控制要求 (1) 1.3 抢答器的控制特点分析 (2) 第二章硬件电路设计 (2) 2.1 PLC机型的选择步骤与原则 (2) 2.2 LED显示器的设计 (4) 2.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 (4) 2.4 IO分配表 (5) 第三章程序设计 (5) 3.1 梯形图设计 (5) 3.2 程序运行过程分析说明 (8) 第四章组态简介 (9) 4.1组态王的简单介绍 (9) 4.2关于组态的设计 (10) 4.3组态王的运行结果 (12) 总结 (13) 文献参考 (14) 皖西学院2013届本科课程设计报告 第一章概述 1.1 智能抢答器的简要介绍 抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。在各类竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一名选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答过程中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。利用PLC来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使有两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题；而且其控制方便、灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可以改变竞赛抢答器的抢答的方案。 1.2 抢答器的控制要求 （1）竞赛抢答器能使4个队同时参加竞赛抢答。 （2）设裁判队为裁判台，参赛队为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯，并设有开始按钮SB0和复位按钮SB5；参赛台设有按钮。1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4。 （3）智能抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下开始按钮SB0后30s内抢答，并由数码管显示时间。如提前抢答，抢答器将发出“违规”信号。30s时间到，如无队抢答，则抢答器给出时间已到信号，该题作废。在有队抢答的情况下，抢答器发出“抢答”信号，数码管开始计时显示，并由数码管显示出抢到题的参赛队号。抢到题的队必须在30s内答完题，如30s内还没答完，则作超时处理。赛场还设有时间数码显示器和显示抢到答题队号的数码显示器。 （4）在某个题目结束后，裁判员按下裁判台上的复位按钮SB5，抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答做好准备。 表1-1各硬件与座位的对应关系 存档编号 华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 毕业设计 题目基于单片机的智能加湿器设计 学院机械学院 专业测控技术与仪器 姓名 学号 指导教师 完成时间 教务处制 存档编号 独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 毕业设计（论文）作者签名：指导导师签名： 签字日期：签字日期： 毕业设计（论文）版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权华北水利水电大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。 毕业设计（论文）作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期： 目录 摘要.................................................................... II Abstract ................................................................. II 第1章绪论 (1) 1.1 智能加湿器的选题背景和意义 (1) 1.2 智能加湿器市场发展现状及前景 (1) 1.3 设计任务内务 (2) 第2章系统硬件设计 (3) 2.1 系统设计思路 (3) 2.2 单片机最小系统模块 (3) 2.2.1单片机介绍 (3) 2.2.2 单片机最小系统 (6) 2.3 传感器部分 (7) 2.3.1 DHT11数字温湿度传感器简介 (8) 2.3.2 传感器电路 (10) 2.4 液晶显示部分 (11) 2.4.1 1602字符型液晶显示屏简介 (11) 2.4.2 1602LCD电路 (13) 2.2.4 键盘部分 (15) 2.3 系统电路工作原理 (16) 第3章系统软件设计 (17) 3.1 主程序设计 (17) 3.2 湿度检测控制模块设计 (18) 3.3 液晶显示模块 (19) 第4章仿真和实物制作 (20) 4.1 仿真 (20) 4.2 实物制作 (23) 4.2.1硬件焊接 (23) 4.2.2硬件问题及解决办法 (23) 河北科技师范学院 本科毕业设计全自动加湿器的硬件设计 院（系、部）名称：机电科学与工程系 专业名称：电气工程及其自动化 学术声明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。 本人签名：日期： 指导教师签名：日期： 摘要 随着人们生活水平的提高，人们对身体健康关注度也越来越高。室内的温度，湿度的情况影响着人们身体的舒适度，同时也会间接的影响着人们的心情。普通的加湿器只能起到一味的加湿作用并且为手动控制，无法满足当代快节奏的人类的需求。通过对不同温度的情况中湿度的控制，可以提高人们身体的舒适度。采用单片机来对湿度进行控制，不仅具有控制方便、灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。本设计通过单片机AT89S52控制数字温度传感器DS18B20和电容式相对湿度传感器HS1101，实现对室内温度和相对湿度的测量，并且在液晶显示器LCD1602上实时显示室内环境的温度和相对湿度，用LC震荡电路对水位进行监控，当水位较低时进行报警。使用DAC0832实现DA转换，连接雾化器，用单片机控制雾化器，从而调节室内湿度。 关键词：湿度控制；单片机；电路 Abstract with the growth of living standard ,we take more and more care of the health. The temperature and humidity have influence on the comfort level of the body and will influence the mood indirectly. If you do not control it by finger the common humidifier can will humidify all the time and can not satisfy our fast living pace. If it control the humidity based on the temperature, it will improve the living comfort level. The humidity control system based on MCS is very convenient and can improve the control quality largely. The design uses a AT89S52 , a temperature sensor DS18B20 and a humidity HS1101,it can measure and display the temperature and the relative humidity with the LCD1602. Besides it uses the LC shaking circuit monitoring the water level, it will alarm when the water is not enough. And according to DAC0832,it enforces the DA transition and connects atmoizer ,then regulate the relative humidity. Keywords: Humidity control；microcontroller；circuit 四人智力抢答器课程设计 报告 Prepared on 22 November 2020 数字电子技术课程设计报告 设计课题: 四人智力竞赛抢答器 学院: 专业: 电子信息工程 班级: 2010级电信(1)班 姓名: 学号: 日期 2012年 12月9日——2012年12月23日指导教师: 摘要 在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。 通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的，主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况，再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。电路由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路主要由74LS175，即4D触发器来构成抢答锁存器，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路，并且在设计中加入了报警电路，以提示选手和观众。 经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误，可实现设计所要求功能。 关键词：四人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器 目录 1 设计任务及要求 (1) 2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图 (1) 方案比较 (1) 系统框图 (3) 3单元电路设计、参数计算和器件选择 (3) 抢答电路设 (3) 定时电路设计 (6) 报警电路设计 (9) 4完整的电路图及电路的工作原理 (10) 完整电路图 (10) 工作原理..............................................................................11 5经验体会. (12) 参考文献 (12) 附录A：系统电路原理图 (13) 附录B：元器件清单 (14) 前言 若说20世纪是计算机的时代，那21世纪必然是机器人的时代。 第一台数字计算机的诞生引发了20世纪的电子工业革命。如今，计算机特别是单片微型计算机（简称单片机）得到了迅猛发展。单片机以其高性价比、高速度、体积小、可重复编程和方便功能扩展等优点，在实践中得到了广泛的应用。 目前，在市场上的众多产品中均能看到单片机的身影。单片机也成为电子爱好者的必修课程，它渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批智能化控制领域的科学家与工程师。 孩子们学习单片机，学习机器人，在学中玩，从玩中学，获得了不少的收获，如果让他们把学习到的知识应用到生活中去，制作出实实在在的单片机应用产品，那一定会更加的有意思。 目录 教学目标 (2) 教学内容 (2) 一、什么是湿度？ (2) 二、湿度的意义和用途 (2) 三、加湿器的概念及分类 (5) 四、加湿器的工作原理 (8) 五、加湿器的妙用 (9) 六、家用加湿器 (9) 七、Mini CPU控制板 (10) 八、电源管理板 (10) 九、空气湿度传感器 (11) 十、液晶显示屏 (11) 小试牛刀1 (12) 十一、超声波雾化头 (13) 小试牛刀2 (13) 十二、整体系统 (14) 十三、故障处理 (15) 十四、课后拓展 (15) 十五、制作心得 (17) 教学目标： 1、了解加湿器的概念及分类； 2、了解超声波雾化头的原理； 3、了解湿度传感器的原理及应用； 4、认识电源管理板、液晶显示器。 教学内容： 一、什么是湿度？ 表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。 二、湿度的意义和用途 空气湿度在许多方面有重要的用途，在大气学、气象学和气候学中它主要是理论中的一个重要值，而在实际应用上的作用比较小。 ▲气象学和水文学 下雨的时候，空气湿度是非常大的在气象学和水文学中湿度是决定蒸发和蒸腾的重要数据。它对不同的气候区的产生起决定性的作用。大气中的水蒸气在水循环过程中也是必不可少的。通过水蒸气水可以很快地在地球表面运动。水在大气中形成降水、云和其它现象， 三门峡职业技术学院 信息工程系 毕 业 设 计 论 文 毕业设计题目：基于51单片机的空气智能加湿器设计专业：计算机应用技术（嵌入式方向） 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 摘要-------------------------------------------------------------- 1目录-------------------------------------------------------------- 2第一章任务来源意义及目的------------------------------------------- 3第二章设计方案---------------------------------------------------- 4 2.1 总体设计---------------------------------------------------- 4 2.2 实现方式---------------------------------------------------- 4 2.3 理论基础---------------------------------------------------- 5 2.3.1 单片机---------------------------------------------------- 5 2.3.2 DS18B20传感器--------------------------------------------- 5 2.3.3 1602LCD液晶显示屏----------------------------------------- 6第三章硬件设计---------------------------------------------------- 8 3.1 设计方案---------------------------------------------------- 8 3.2 电路图------------------------------------------------------ 8 3.3 信号分析---------------------------------------------------- 9 3.4 功能描述---------------------------------------------------- 9 3.5 复位电路---------------------------------------------------- 9 3.6液位定位及光电开关------------------------------------------ 10 3.7 1602显示屏------------------------------------------------- 10 3.8 DS18B20温度传感器------------------------------------------ 11 第四章软件设计--------------------------------------------------- 11 4.1整体设计及说明---------------------------------------------- 11 4.2 DS18B20流程设计-------------------------------------------- 13 4.3 1602字符型LCD流程设计------------------------------------- 15 第五章系统调试--------------------------------------------------- 17 第六章总结------------------------------------------------------- 18 参考文献----------------------------------------------------------- 19 致谢------------------------------------------------------------- 20 附录一 LCD控制及显示子程序--------------------------------------- 21 学年论文 （课程论文、课程设计） 题目：四路智力竞赛抢答器 作者：戎飞 所在学院：信息科学与工程学院 专业年级：电信 09-1 指导教师：王建英 职称：讲师2011 年 06 月 24 日 四路智力抢答器 摘要 抢答器很广泛的用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种数字式抢答器，能使四个队同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，4个参赛台，分别为A号、B 号、C号、D号参赛台.抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。 数字抢答器由抢答电路,定时电路,报警电路,时序电路组成。优先编码电路,锁存器,译码电路将参赛选手的输入信号在显示器上输，通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,用控制电路和报警电路实现报警功能。以上几部分组成主体电路，从而构成数字抢答器。 关键字抢答电路定时电路报警电路 DXP Multisim 引言 当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。那么也就必然离不开抢答器，而现在的抢答器朝着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场本文设计 的抢答器，电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠，具有较高的推广价 值。 而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般要 进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判 定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。抢答器 在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器 的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。 正文 一、设计内容及要求 1、设计内容 设计一台供4名选手参加比赛的数字抢答器。 2、设计要求 （1）抢答器同时供4名选手比赛，分别用4个按钮S0 ～ S3表示。 （2）设置一个复位和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 （3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 （4）抢答器具有定时抢答功能。当主持人启动“开始”键后，定时器进行倒计时，同时扬声器发出短暂的声响。 （5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 （6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示0。 本科毕业设计（论文） 题目基于单片机的智能 加湿器设计 姓名 ****** 专业电子科学与技术 学号 ********* 指导教师 **** 郑州科技学院电气工程学院 二〇一五年五月 目录 摘要............................................................................................................................. I Abstract ....................................................................................................................... II 1 绪论.. (1) 1.1 选题背景和意义 (1) 1.2 发展现状及前景 (2) 1.3 设计任务 (3) 2 系统硬件设计 (5) 2.1 总体设计 (5) 2.2 单片机模块 (6) 2.2.1 单片机介绍 (6) 2.2.2 单片机的特点 (7) 2.2.3 单片机最小系统 (9) 2.3 传感器模块 (10) 2.3.1 温湿度传感器选择方案 (10) 2.3.2 DHT11数字温湿度传感器 (11) 2.3.3 传感器电路 (14) 2.4 液晶显示模块 (15) 2.4.1 显示器的设计方案 (15) 2.4.2 1602字符型液晶显示屏 (15) 2.4.3 1602LCD电路 (18) 2.5 报警电路模块 (19) 2.6 按键模块 (20) 2.6.1 输入设计方案 (20) 2.6.2 按键电路 (20) 2.7 系统电路工作原理 (21) 3 系统软件设计 (23) 3.1 主程序设计 (23) 3.2 温湿度检测控制模块设计 (24) 课程设计 课程名称_数字电子技术课程设计 题目名称四人智力竞赛抢答器 学生学院 专业班级 学号 学生__ _________ 指导教师 四人智力竞赛抢答器课程设计报告 一、设计题目 题目：四人智力竞赛抢答器 二、设计任务和要求 1）设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。 2）设计要求 (1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。 (2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。 (3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 (4)抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。 (5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。 (6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1H z的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。 三、原理电路和程序设计 1．数字抢答器总体方框图 如下图所示为总体方框图。电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，优先判断，编号锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再将数字显示在显示器上同时产生音响。接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，而当主持人将开关置“开始”状态，即当主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，选手在定时时间抢答，如有选手抢答，倒计时停止。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示零。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。 主持人 1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 本课题的研究意义： 加湿器在加湿、抑菌方面发挥着越来越重要的作用在家庭或者室内工作场所中，为人们创造出一个更佳舒适的生活、工作、学习环境。可是很多人都没有意识到加湿给人们带来的好处，在国内只是少部分人在使用，随着社会突飞猛进的发展，对于一个十三亿人口的中国来说，这是一个巨大的商机，对于设计者来说这是一个很好的机会，如何真正的让设计的产品在这个行业中占有一席之地是设计师的重任。如何让更多的人都有可能来使用加湿器？同时让已经在用的消费者更安心享受加湿器给他们带来的舒适与安逸保持下去？这都是设计者研究的方向。现在的消费者除了加湿功能外，还希望加湿器的造型更具有个性化、时尚化、多元化等。为了满足消费者的需求，必须在产品造型上有所创新发展，才能迎合受众越来越高的消费心理，作为设计师必须设计出更加优秀的产品面向消费者。 国内外研究现状、水平和发展趋势： 目前，市场上加湿器主要可分为热加湿加湿型、超声波加湿型、纯净加湿型三种。超声波加湿器是使用一个换能器把电能转换为机械能，在水中以一种很快的震荡使水雾化，散布到空气中来，通过这种方式达到加湿的目的。此类加湿器的主要优点是较为省电，缺点是加湿量小，受益范围不大。保养频繁，容易形成空气二次污染，，对人健康不利容易发生呼吸道感染等疾病。纯净型加湿器工作原理是使用一个类似毛巾的高吸水性物品来先吸收水分，同时让风机不断强制循环空气来带走水分，散发到空气中。主要优点是省电，由于强制空气循环起到部分净化空气作用。缺点是价格较高，噪声大。热加湿加湿器将水烧开，使水变为蒸汽散发到室内，从而达到加湿的目的。此类加湿器有个最大优点，就是肯定是无菌加湿，纯净度极高，同时受益的范围较为广阔。缺点是耗电量大。因此，总结以上特点，市场上销售的加湿器主要是超声波加湿器和纯净加湿器。 由于加湿器行业发展迅速，为了保障消费者正常权益，保障市场稳定有序发展，2009年11月1日，《加湿器》正式实施，标准就加湿量、噪声、蒸发芯（器）使用寿命、软水器性能及使用寿命、显示控制等功能进行了规定。另外，该标准即适用于家用和类似用途的加湿器，也适用于在公共场合使用的加湿器，但是不适用于在经常发生腐蚀性和具有爆炸性气体（如粉尘、蒸汽和瓦斯气体）的特殊环境场所使用的加湿器。 2008年，尽管全球经济衰退，但是进入秋冬季节广受关注的加湿器市场增长形势依旧良好，呈现逆市增长的态势。2009年，是受“后金融危机”深刻影 湖北师范学院 本科生科研项目立项申报书 项目名称基于51单片机的智能加湿器的设计 项目类别科技发明制作 申报人胡金波指导老师姜晓伟 学院机电与控制工程学院专业电气工程及其自动化年级13级申报日期2014年5月 共青团湖北师范学院委员会 项目 名称 基于51单片机的智能超声波式加湿器 项目类别 A.科研论文√ B.科技发明制作 项目起始时间2014年 5 月 预计完 成时间 2015年 5 月 项目负责人简况姓名胡金波性别男年龄19 学院机电个人 简历 高中始 2009—2013年就读于黄冈市英山一中 2013年至今就读于湖北师范学院机电与控制工程学院 现担任智能爱好者协会宣传部成员 从事科 研经历 与成果 参加“自控之路从LED开始”获得三等奖 参加工程制图比赛优秀奖 参加科技知识竞赛获得最佳风采奖 参加“卓越杯”智能设计大赛二等奖 独立完成心形流水灯、摇摇棒、点阵屏、光立方的制作 自学单片机、keil、proteus 专长及 拟发展 方向 专长：C语言和单片机编程 发展方向：PLC编程和PCB电路板制作 项目主要姓名学院姓名学院 胡金波机电与控制工程学院徐德华机电与控制工程学院 成员王东升机电与控制工程学院 项目研究论证报告 一、项目意义 部分地区干燥的空气影响着人们生活的质量，干燥的空气会加速生命的衰老并导致灰尘在空中浮动，容易导致呼吸道疾病及流感的爆发，一台空气加湿器可以驱除干燥，美容护肤，消除静电，预防流感，并可以辅助睡眠，由此可见此类产品存在的价值很大。 市场上传统的加湿器加热方式都以热加热为主安全性不高，其他声波加湿器都是手工控制，不能实现智能控制。 基于以上情况，设计一款智能加湿器既能实现安全控制又能实现智能化控制。以满足现代健康生活的需求。 二、项目可行性 1、总体设计 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。 ○1使用51系列单片机 ○2检测环境湿度读入单片机 利用HS1101外围接555振荡电路，输出为一方波，电路的输出频率与湿度值有确定关系，通过测量555电路的输出频率，换算得到湿度。 频率-湿度对应表； 湿度10 20 30 40 50 60 70 80 90 频率7224 7100 6976 6853 6728 6600 6468 6330 6186 ○3人机交换 利用ST7920、ST7921驱动的12864M汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，方便人们读出其中的数据 ○4使用成品的超声波加湿器 ○5供电方式 通过一个电压转换电路将电池的9V电压转换成适合单片机和加湿器使用的5V电压，来为整个装臵供电。 关于智能加湿器方案内容的解读 方案内容解读 （中文学名：赛亿科技；英文学址：ｗｗｗ．ｓａｉｙｉｍｃｕ．ｃｏｍ） 【内容摘要】适相对湿度做比较。在水位符合要求的前提下，若室内相对湿度高于人体较适值则控制加湿器不作动作，反之则对加湿器通电开始加湿，直到室内空气达到较适湿度时断电。另外，单片机通过和声光警报器以及1602LCD显示屏相连，还具有了温湿度及水位的显示功能。总之，在现有的加湿器内加入此单片机将实现加湿器的防干烧、声光警报、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】智能加湿器方案 适相对湿度做比较。在水位符合要求的前提下，若室内相对湿度高于人体较适值则控制加湿器不作动作，反之则对加湿器通电开始加湿，直到室内空气达到较适湿度时断电。另外，单片机通过和声光警报器以及1602LCD显示屏相连，还具有了温湿度及水位的显示功能。总之，在现有的加湿器内加入此单片机将实现加湿器的防干烧、声光警报、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。 一、智能加湿器导读 现代人都比较注重皮肤保养，并且现在卖的较好的护肤产品并不是彩妆而是平常保养的水和乳还有喷雾，主要是现在空气干燥，达不到我们皮肤的舒适值，所以干燥没有活力，这时候我们就需要一款智能加湿器了，下面就有对智能加湿器的介绍。 二、智能加湿器的介绍 加湿器是一种增加房间湿度的家用电器。加湿器可以给指定房间加湿，也可以与锅炉或中央空调系统相连给整栋建筑加湿。在选购加湿器时，最好能选用超声波加湿器，而且使用时不要放在床头或沙发旁等靠近人体的位置，以减小辐射对人体的伤害。 三、智能加湿器的选择 智能家用加湿器哪种好呢?市面上的加湿器很多种，类似奥芯方案技术公司研发的加湿器方案就很不错。主要的分别为超声波加湿器、热雾加湿器、纯净型加湿器。其他什么负离子加湿器、净化加湿器等都是在这些加湿器的基础上添加相应的功能的。下面简述一下这几种加湿器吧。 1、超声波加湿器，是通过超声波原理将水高频振荡打成水雾加湿的。这类加湿器较常见，价格也相对便宜，不过如果你家里有孕妇小孩的话，可以选择纯净型加湿器，因为水雾有时会产生危害，具体可以搜搜相关新闻之类的。 2、热雾加湿器，是通过加热形成热雾加湿，此类加湿器一般在秋冬寒冷季节使用。 3、纯净型加湿器，是通过物理蒸发加湿的，笔者认为是目前为止市场上较好的加湿。无辐射白粉，不生水垢，不挑水质。笔者自己家就在用奥芯方案平台研发的无雾加湿器方案，十分不错。 小结分享： 赛亿科技有限公司创立于深圳，是电子行业应用设计方案的知名品牌。赛亿科技有限公司是一家专门提供设计方案的研发机构，这是一家专业从事品牌电子元器件代理及消费性电子产品开发设计，生产服务的高科技机构。其控股及衍生公司总注册资金达捌仟万人民币。其中电子应用设计方案是赛亿科技有限公司核心的业务。简易智能加湿器设计_宋元平
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