毕业设计全自动加湿器的硬件设计

1、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 生 姓 名：郭旭生 学 生 学 号： 9310080305 指 导 教 师：程辉 2012年 5 月 27 日河北科技师范学院教务处制学 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

2、：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

3、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Abstractwith 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.

4、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

5、 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 e

6、nough. And according to DAC0832,it enforces the DA transition and connects atmoizer ,then regulate the relative humidity. Keywords: Humidity control；microcontroller；circuit目 录摘要IAbstractI目录II1绪论11.1课题研究背景与意义11.2研究现状分析和发展前景11.3技术指标12总体设计12.1系统整体设计12.2系统整体设计框图23硬件的设计23.1 微控制器模块23.1.1 AT89S52的介绍2控制电路53

7、.2 温度测量模块63.2.1 温度传感器概述63.2.2 DS18B20介绍63.2.3 DS18B20与单片机的连接73.3 湿度测量模块73.3.1 湿度概述73.3.2 湿度传感器概述83.3.3 HS1101湿度传感器介绍8湿度检测电路的连接83.4 LCD显示模块103.4.1 液晶概述103.4.2 1602的介绍10电路的连接113.5 D/A转换电路113.5.1 DAC0832的介绍11雾化器的选择12工作电路图的连接123.6水位报警电路133.6.1 LC震荡电路的介绍13谐振电路143.6.3 RC正弦波振荡电路15电路的连接173.7电源的设计18结论19参考文献2

8、0致谢211绪论1.1课题研究背景与意义随着科技发展的加快，人们生活水平的提高，人们对自身的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。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，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。全自动温湿控制器可以明显的改善人们的室内生活的环境，从而提高人们的生活质量。1.2研究现状分析和发展前景当下的生活中，普通插电

9、试的加湿器在市场上可以很容易的见到，在家庭，医院，工作单位等地方也得到广泛的应用。在工业生产中，大型的自动控制的加湿器也已经的到广泛的使用，并且技术发展已经趋于完全。在生活中人们对全自动洗衣机，全自动微波炉等并不陌生，但是家用的全自动温湿控制器并没有得到广泛的使用和发展。人们对于全自动加湿器的概念并不是很清晰，对于全自动加湿器的，人们对全自动加湿器的自动和方便等优势也没有明显的体会。“全自动”在以后快节奏的当代人生活中将会成为不可缺少的名词，而全自动温湿控制器也将成为人们不可或缺的家用电气。在今后的生活中，全自动温湿控制器的研制，大量的生产，普及已经成为不可阻挡的趋势。1.3技术指标（1）实现

10、对室内温度的测量，分辨率为0.5；（2）实现对室内相对湿度的测量，误差不大于±3%RH；（3）实现室内温度和相对湿度的本地显示；（4）水位的检测和报警；（5）通过单片机对当前的湿度进行控制。2总体设计2.1系统整体设计硬件以微控制器为核心，外接晶振、复位电路、电源、温度测量电路、湿度测量电路、LC震荡电路、LCD显示电路和D/A转换电路组成。本项目通过单片机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

11、。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。2.2系统整体设计框图图1 系统设计图3硬件的设计3.1 微控制器模块单片机又称单片微控制器，它是将 CPU、存储器、输入/输出接口、定时/计数器等集成在一块芯片上，是目前销量最大、应用面最广、价格最便宜的微型计算机。鉴于系统对速度和成本的要求，本系统采用51系列单片机，具体选择美国ATMEL公司生产的AT89S52为控制器。3.1.1 AT89S52的介绍AT89S52是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公

12、司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S52单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。主要性能：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。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

13、AT89S52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。AT89S52具有以下标准功能：与MCS-51单片机产品兼容，1000次擦写周期，全静态操作：0Hz33Hz，三级加密程序存储器，三个16位定时器/计数器，八个中断源，全双工UART串行通道，低功耗空闲和掉电模式 ，掉电后中断可唤醒，双数据指针，掉电标识符，8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停

14、止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。端口介绍：P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能

15、驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。 引脚号第二功能： P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7

16、 SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信

17、号。 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 端口引脚第二功能： P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断0) P3.3 INT1(外中断1) P3.4 TO(定时/计数器0) P3.5 T1(定时/计数器1

18、) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通) 此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄

19、存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端

20、状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.1.2控制电路图2 控制电路控制电路设计中采用的是单片机系统，该系统必须要是工作在一个最小系统（指单片机的可以的最小配置系统）。AT89S51的最小系统包括了外界时钟电路和复位电路，选定一定数量的IO口作为控制口控制外部的各种器件和数据的输出。根据功能选择一定的单片机端口添加外围的器件，具体电路如图2所示。XTAL

21、1(19脚)和XTAL2(18脚)是外接时钟引脚。当采用片内时钟振荡方式时，需要在这两个脚外接石英晶振和振荡电容，石英晶振的频率在0-24MHZ之间，典型值为11.0592MHZ或12MHZ，振荡电容的值一般取10pf-30pf，典型值为30pf。这里石英晶振频率采用11.0592M，振荡电容采用30pf。RST（9脚）是复位引脚。当输入连续两个机器周期以上的高电平时为有效，用来完成单片机的复位初始化操作。其复位有自动上电复位和人工按钮复位两种。其实图3中的复位电路既能上电自动复位又能人工按钮复位。上电时，电容两端相当于是短路，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

22、慢慢下降，降到一定程度，即为低电平，单片机开始正常工作；当按下按钮时，RST端为高电平，由于按键按下释放时间在数毫秒，所以能够使单片机复位。EA(31脚)是控制单片机读取内部程序储存器和外部程序储存器的。当EA接高电平时，单片机读取内部程序储存器。当EA接低电平时，单片机直接读取外部ROM。由于89S52有内部程序存储器，所以该引脚接高电平。3.2 温度测量模块3.2.1 温度传感器概述温度传感器是各种传感器中最常用的一种，早期使用的是模拟温度传感器，如热敏电阻。随着科技的进步，现代温度传感器已经走向数字化，外形小，接口简单，广泛应用在生产实践的各个领域。美国DALLAS半导体公司推出的数字化

23、温度传感器DS18B20采用单总线协议，即与单片机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外部元件，直接将环境温度转化为数字信号，以数字码方式串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口。3.2.2 DS18B20介绍DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化为串行数字信号供处理器处理。DS18B20温度传感器特性如下：（1）适应电压范围宽，电压范围在3.0-5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。（2）独特的单线接口方式，它与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理

24、器与DS18B20的双向通信。（3）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测量。（4）在使用中不需要任何外围器元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。（5）测温范围-55+125，在-10+85时精度为±0.5。（6）编程分辨率为9-12位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温。（7）在9位分辨率时，最多在93.75ms内把温度转换为数字；在12位分辨率时，最多在750ms内把温度转换为数字。（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，

25、具有极强的抗干扰纠错能力。（9）负压特性。电源极性接反时，芯片不会因发热而烧坏，但不能正常工作。其应用范围很广，有：冷冻库、粮仓、储罐、电信机房、电力机房、电缆线槽等测温和控制领域。 轴瓦、缸体、纺机、空调等狭小空间工业设备测温和控制。 汽车空调、冰箱、冷柜以及中低温干燥箱等。 供热、制冷管道热量计量、中央空调分户热能计量等。3.2.3 DS18B20与单片机的连接DS18B20有两种封装：三脚TO-92直插式（用的最多、最普遍的封装）和八脚SOIC贴片式。在此，我们选用三脚TO-92直插式封装的DS18B20芯片。它有三个脚，分别为电源正极VDD、信号输入输出DQ和电源负极GND。DS18B

26、20是以单总线的方式与单片机相连接的。单总线技术是采用单条信号线，既可传输时钟，又可传输数据，而且数据传输是双向的，因而这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等优点。单总线适用于单主机系统，能够控制一个或多个从机设备。单总线通常要求外接一个约为5K的上拉电阻。本系统中采用10K的上拉电阻。本系统DS18B20的 DQ与单片机P2.2相连。3.3 湿度测量模块3.3.1 湿度概述湿度是指大气中的水蒸气的含量， 通常采用绝对湿度和相对湿度两种表示方法。绝对湿度是指在一定温度和压力条件下，每单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量，单位g/m³,一般用符号AH表示

27、。相对湿度是指气体（通常为空气）的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度的百分比，一般用符号%RH表示。相对湿度给出大气的潮湿程度，它是一个无量纲，在实际应用中多使用相对湿度这一概念。3.3.2 湿度传感器概述湿度传感器是能够感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将湿度转化成有用信号的器件。由湿度引起湿度传感器物理或化学变化的种类，可将湿度传感器分为电容式、电阻式和湿涨式。电容式是其高分子材料吸湿后引起介电常数发生变化；电阻式是其高分子材料吸湿后引起电阻率发生变化；湿涨式是其高分子材料吸湿后引起体积发生变化。通常对湿度传感器有下列要求：在各种气体环境下稳定性好，响应时间短，

28、寿命长，有互换性，耐污染和受温度影响小等。3.3.3 HS1101湿度传感器介绍本系统选用HS1101湿度传感器来测量湿度，HS1101是法国Humirel公司推出的一款电容式相对湿度传感器，该传感器广泛应用于办公室、家庭、汽车驾驶室和工业控制系统等，对空气湿度进行监测。与其它湿度传感器相比，它有着显著的优点：（1）无须校验的完全互换性（2）长期饱和状态，瞬间脱湿（3）适应自动装配过程，包括波峰、焊接、回流焊等（4）具有高可靠性和长期稳定性（5）特有的固态聚合物结构（6）响应时间快（7）适用于现行电压输出和线形频率输出两种电路HS1101湿度传感器在电路构成上等效于一个电容器件，采用侧面开放式

29、封装，只有两个引脚，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大，但不允许直流方式供电。3.3.4湿度检测电路的连接将HS1101的电容量的变化量准确地转变为单片机易接受的信号的方法，常用有两种：一种是将HS1101置于运放与电容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大，再由A/D转换为数字信号，供单片机处理；另一种是将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，共单片机直接采集和处理。本系统采用555振荡电路的形式。HS1101与TLC555组成的振荡电路如图所示。此电路为典型的555非稳态电路。HS1101作为可变电容接在TRIG（2脚）与TH

30、RES（6脚）两引脚上。电源电压工作范围是+3.5V-+12V，本系统采用+5V。R3是为了防止输出短路的保护电阻。R4是做内部温度补偿，引入温度效应，使它与HS1101的温度效应相匹配。R4必须为1%精度,最大温度效应小于100ppm的电阻。由于不同型号的555的温度效应不同，所以R4必须与相应型号的555芯片相匹配。为了保证在55%RH的典型湿度值为6660Hz(25)，R2也必须做修正。对于TLC555，R4取909k,R2取576k。为了使输出方波占空比接近50%，应使R2>>R1，本系统R1取49.9k。图3 湿度检测电路该振荡电路输出的方波的频率fout=1/(R1+2

31、R2)C2根据HS1101使用手册，该振荡电路输出的方波频率范围是60337351Hz,所对应的相对湿度为1000%R。表1给出了一组相对湿度与电压频率的对应值。表1 相对湿度与电压频率的典型值%RH0102030405060708090100Hz73517224710069766853672866006468633061866033输出电压频率与湿度关系为：其中，fout(55)是指在55%RH的典型湿度值时的电压输出频率值，在25下，该值为6660Hz。本系统要求湿度精度为3%RH，可以用下式计算fout与RH的关系：输出方波的占空比D为：D=(R1+R2)/(R1+2R2)由此可计算出振

32、荡电路输出的方波的占空比为52%。3.4 LCD显示模块3.4.1 液晶概述液晶（Liquid Crystal）是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始广泛应用在轻薄型显示器上。液晶显示（Liquid Crystal Display,LCD）的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背部灯管构成画面。为叙述简便，通常把各种液晶显示器都直接叫做液晶。各种型号的液晶通常是按照显示字符的行数或液晶点阵的行、列数来命名的。比如：1602的意思是每行显示16个字符，一共可以显示两行；类似的命名还有0801、0802、1601等，这类液晶通常都是字符型液晶，即只能显示A

33、SCII码字符，如数字、大小写字母、各种符号等。还有另一类液晶属于图形型液晶，如12232，它的意思是液晶由122列、32行组成，即共有122×32个点来显示各种图形，我们可以通过程序控制这122×32个点中的任何一个点显示或不显示。类似的命名还有12864、19264、192128、320240等，根据客户需要，厂家可以设计出任意数组合的点阵液晶。液晶体积小、功耗低、显示操作简单，但是它有个致命的弱点，其使用的温度范围很窄，通用型液晶正常工作温度范围为0-+55，存储温度范围为-20- +60，即使是宽温级液晶，其正常工作温度范围也仅为-20- +70，存储温度范围为-3

34、0- +80。3.4.2 1602的介绍1602引脚说明：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶

35、模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。1602液晶主要技术参数如下表所示。表2 1602液晶主要技术参数表参数大小显示容量16×2个字符芯片工作电压工作电流2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压5.0V字符尺寸2.95×4.35（W×H）mm3.4.3电路的连接在设计1602与单片机的接口时，我们将D0-D7八个数据口与P0口相连，但必须注意单片机AT89S52的P0口不带上拉电阻，所以必须附加10K的上拉电阻。由于我们只对液晶进行写液晶指令和数据，而不进行对液晶的读操作，所以R/W（5脚）应接低电平，即接

36、地。L0(三脚)为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。RS端和E端分别与单片机的P3.0 和P3.1脚相连接。BLA(15脚)加10欧姆的电阻起到限流保护的作用。3.5 D/A转换电路概念：D/A转换为把数字信号转换为信息基本相同的模拟信号而设计的处理过程。3.5.1 DAC0832的介绍DAC0832是用先进的CMOS/SiCr工艺制成的双列直插式单片8位D/A转换器。它可以直接和单片机CPU相接口。它采用二次缓冲方式(有两个写信号/WR1、/WR2)，这样可以在输出的同时，采集下一个数字量，

37、以提高转换速度。而更重要的是能够在多个转换器同时工作时，同时输出模拟量。它的主要技术参数如下：分辨率为8 位，电流建立时间为1us，单一电源5V15V直流供电，可双缓冲、单缓冲或直接数据输入。LE=“1”，Q输出跟随D输入，/LE=“0”，D端输入数据被锁存。表3DAC0832引脚DAC083引脚引脚功能DI0DI7数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存的数据会出错)。ILE数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。/CS选片信号输入线，低电平有效。/WR1输入锁存器写选通输入线，负脉冲有效(脉宽应大于500ns)。当/CS为“0”、ILE为“1”、/WR1为“0”时，DI0D

38、I7状态被锁存到输入锁存器。/XFER数据传输控制信号输入线，低电平有效。/WR2DAC寄存器写选通输入线，负脉冲(宽于500ns)有效.当/XFER为“0”且/WR2有效时，输入锁存器的状态被传送到DAC寄存器中。Iout1电流输出线，当输入为全1时Iout1最大。Iout2电流输出线，其值和Iout1值之和为一常数。Rfb反馈信号输入线，改变Rfb端外接电容器值可调整转换满量程精度。Vcc电源电压线，Vcc范围为+5V+15V。VREF基准电压输入线，VREF范围为10V+10V。AGND模拟地DGND数字地3.5.2雾化器的选择表4 HA-012基本资料产品型号HA 012尺 寸R：45

39、mm H：38mm电 压DC：12 12W雾 化 量100ML/h ±10%雾 化 片16由于DAC0832的输出为直流，所以可以选择直流雾化器的一种。由于此设计为家用的雾化器，因此最好选择雾化量在100ML/H-300ML/H之间的雾化器。通过查找资料HA-012为符合条件的雾化器。3.5.3工作电路图的连接DAC0832的输出是电流，有两个电流输出端(Iout1和Iout2)，它们的和为一常数。使用运算放大器，可以将DAC0832的电流输出线性地转换成电压输出。DAC0832的Iout2被接地，Iout1接运放LM324的反相输入端，LM324的正相输入端接地。第一个运放的输出电

40、压Vout之值等于Iout1与Rfb之积，Vout 的极性与DAC0832的基准电压VREF极性相反。Vout =VREF×（输入数字量的十进制数）/256。如图，1引脚和2引脚控制0832进行读数据操作，进行读入数据后，由输出端输出，由于VREF参考电压为5V，所以第一个运算放大器的输出电压在0-5V之间，因为加湿器最高可用12V的电压，所以需要对输出电压进过反向放大，得到与之符号相反的电压。由于单片机比较得出的数值不断变化，所以可以通过输出电压的大小来控制雾化器喷雾量。图4 D/A转换电路3.6水位报警电路3.6.1 LC震荡电路的介绍LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网

41、络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，电路中的选频网络由电感和电容组成。常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路，它们的选频网络采用LC并联谐振回路。 LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振

42、荡。不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电IC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。LC振荡电路工作原理：开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L

43、2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件：整个电路的电阻R=0（包括线圈、导线），从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。 电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。 LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生

44、的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。 充放电过程：充电完毕（放电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕（充电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 谐振电路由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。在电子和无线电工程中，经常要从许多电信号

45、中选取出我们所需要的电信号，而同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤出，为此就需要有一个选择电路，即谐振电路。另一方面，在电力工程中，有可能由于电路中出现谐振而产生某些危害，例如过电压或过电流。所以，对谐振电路的研究，无论是从利用方面，或是从限制其危害方面来看，都有重要意义。 谐振与谐振条件：由电感L和电容C串联而组成的谐振电路称为串联谐振电路，电路中R为电路的总电阻，即R=RL+RC，RL和RC分别为电感元件与电容元件的电阻；Us 为电压源电压，为电源角频率。该电路的输入阻抗X=L-1/C。 可见，当X=L-1/C=0时，即有=0，即Xl与Xc相同。此时我们就说电路发生了谐振。而电路达到谐振的

46、条件即为 X=L-1/C=0 电路的固有谐振频率0称为电路的固有谐振角频率，简称谐振角频率，因为它只由电路本身的参数L，C所决定。电路的谐振频率则为X=1/2LC 谐振时电路的特性：振阻抗Z0为纯电阻，其值为最小，即Z0=R。 电流与电源电压同相位。 电流的模达到最大值，即I=I0=US/R0 ，I0称为谐振电流。 L和C两端均可能出现高电压 3.6.3 RC正弦波振荡电路自激振荡的引起,主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成,由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容,这样在级间都存在R-C相移网络,当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加

47、相移.此外,在运放的外部偏置电阻和运放输入电容,运放输出电阻和容性负载反馈电容,以及多级运放通过电源的公共内阻,甚至电源线上的分布电感,接地不良等耦合,都可形成附加相移.结果,运放输出的信号,通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移,且若反馈量足够大,终将使负反馈转变成正反馈,从而引起振荡.产生自激震荡的原因及条件(负反馈为例)，在中频区中，电路中各个电抗性原件的影响均可忽略。引入负反馈后，放大电路的净输入信号将减小，因此，。可是在高频区或低频区，电路中各种电抗性元件的影响不能再被忽略。A，F是频率的函数，它们的幅值和相位都会随频率而变化。相位的改变，是反馈输入与原输入不再同相，产生附加相移

48、。可能在某一频率下，AF的附加相移达到180度。使这时，负反馈输入与输入必然由中频区的同相变为反相，使放大电路的净输入信号由中频时的减小变为增大，放大电路就由负反馈变为正反馈。当正反馈增强，以致净输入为负的输入时，即为负的AF*输入时，即AF=-1时，即使输入端不加输入信号，输出端也会产生输出信号，电路产生自激震荡，这时电路会失去正常的放大作用。RC自激震荡原理与上述负反馈自激震荡原理基本相同，区别为RC正弦波震荡电路使用的为正反馈。在RC震荡中电路中为了产生正弦波，必须在放大电路里加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波，这是由

49、于很难控制正反馈的量。如果正反馈量大，则增幅，输出幅图5 RC正弦波振荡电路度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反馈量不足，则减幅，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。为了获得单一频率的正弦波输出，应该有选频网络，选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由R、C和L、C等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路的组成包括放大电路，正反馈网络，选频网络，稳幅电路。振荡条件是=1幅度平衡条件|=1相位平衡条件jAF = jA+jF = ±2npRC串并联网络的电路如图所示。RC串联臂的阻抗用Z1表示，RC并

50、联臂的阻抗用Z2表示。反馈系数令即幅频特性相频特性当时，此时 ，当f=f0时的反馈系数，且与频率f0的大小无关，此时的相角jF=0°。即调节谐振频率不会影响反馈系数和相角，在调节频率的过程中，不会停振，也不会使输出幅度改变。稳幅过程RC正弦波振荡电路的稳幅作用是靠热敏电阻实现的。R3是负温度系数热敏电阻，当输出电压升高，R3上所加的电压升高 ，即温度升高，R3的阻值降低，负反馈增强，输出幅度下降。放大倍数降低。本设计总电路图中RC正弦波产生电路中的电容电感值为一组固定的实验数值，该电路输出频率1000HZ，幅值测得为2.2V。符合本设计的要求。3.6.4电路的连接上图由一个LC震荡电

51、路和一个电压比较器组成。在图中运放构成的电压比较器，加上限幅措施，起到过压保护的作用，防止强的输出信号或干扰有可能损坏某个部件，同时提高响应速度。工作原理的介绍:可变电感在水位下，液面有漂浮的线圈，当液面下降，线圈随着液面下降，线路中的电感随之改变。在开始一段范围使LC发生谐振，反向输入端输入电压为0，通过电压图6 LC震荡电路比较，输出为高电平。当液位即将降到最低时，使LC震荡电路退出谐振，这是反向输入端输入高电平大于正向输入端的电压，这时输出为低电平。单片机通过接收到的信号的变化，从而控制P2.4口的发光二极管，起到报警的作用。3.7电源的设计如图所示，用变压器进行降压后在通过一个桥式整流

52、电路将交流电整流为直流电。最后分别通过5V，12V，-12V的稳压模块LM7805，LM7812和LM7912得出稳定的电压值。电路中靠近引脚处的接入电容C1，C3用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激震荡和抑制电路引入的高频干扰，C2是电解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。D是保护二极管，当输入短路时，给输出电容器C2一个放电通路，防止C2两端电压作用于调整管的be结，造成调整管的be结击穿而损坏。图7 电源电路结论本设计通过单片机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控制，当到达低水位的时候有发光二极管显示，使用DAC0832实现D/A转换，输出电压连接到放大器进行放大，是电压达到雾化器稳定工作的额定电压，从而调节湿度。 本课题软件和硬件相结合，我负责硬件部分的设计，在做毕业设计的过程中，