简易智能加湿器设计

1、简易智能加湿器设计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)民营科技2010年第11期摘要: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:Thisthesisintroducesahumiditycontrolsystem,takingsinglechipmicrocomputerSPCE061Aasthecore,achiev

2、etheairhumidityautomaticdetectionanddisplay.Getthehumiditysignalintheairwiththehumiditysensor.TheanalogsignalcollectedfromhumiditysensorthroughtheA|DtransformationandthenaccordingtosensorShumidityresistancenumbercurvecomputationhumidityvalue,anddisplayedontheLEDdigitaltube.Keywords:SPCE061Amicmproee

3、ssor:humidifier:ultrasonicwave1彤隧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

4、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没定值时,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l所示,系统以凌阳16位单片机SPCE061A为核,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

5、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:1100%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图1系统框图阻值发生变化这一原理而制成的.湿敏电阻的将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,利用这一特陛即可测量湿度.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

6、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.相对湿度电阻值曲线图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平均阻值l感器放在同一环境中,l_十垫堕星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2相对湿度与阻值的关系图可知,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50的直线和计算如图3所so一20刀:10直线的表达式为:w

7、=.16.9R+15_2电阻与电压的关系为:326R/(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所婴皿示:其表达式为:W=23333V+18A/D转换后的值就是电压的数字量,它们的关系是:V=AD*3.3/10230580620730871O014151265值图3相对湿度在25%一60%范围内阻值与湿度的关系a25%一一60%Rti相对湿度电压值线一目度*电压值0030040050.06007008010l8电压值图4相对湿度在25%一60%范围内电压与湿度的关系代人上式后得:w_233*(AD*3.3/1023)+18其中:w表示相对湿度,AD表示电压A/D转

8、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,IOA815负责输出显示键盘预设值的数码管的段码,IOB815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IIO口的初始化ll开mQ4一IIGttZ中断和mQ6-TllMB2中断I等待I图5主程序流程图开关信号,控制加图6中断

9、服务子程序流程图湿器的工作状态.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(下转287页)瓣瓣瓣蓦;勰勰糍糍詈r由建筑?规划?设计建筑装修工厂化浅谈巩波民营科技2010年第11期摘要:随着建筑装修工厂化的引入,其发展是一个值得探讨的问题,现对工厂化建筑装修流程,优势和注意事项做简要分析,以供参与.关键词:建筑装修;工厂化;发展建筑装修工厂化最早出现在西方国家,1998年左右开始被引入国内.建筑装修工厂化就

10、是将建筑大部分装修项目在工厂内通过流水线作业进行生产,然后到现场组装与安装.,随着社会经济的发展,我国建筑装修工厂化的步伐越来越快,建筑装修工厂化与原始气息的手工装修相比,有着非常明显的优势.符合现代社会工业发展方向.工厂化的生产改变了原有的传统工艺,使得装修施工工艺工业化,集成模块装配化.1工厂化建筑装修流程1.1工程设计.建筑装修工厂化工程的设计,在传统装修设计的基础上,需要考虑工厂设备的加工能力,考虑工业化的需要及安装结构的需要.工厂流水线式生产要求生产部件标准化,规格化,部件结构统一化,合理化.工程设计要考虑到装修集成化,工厂化产品与非集成化工厂产品一体设计.考虑工厂化产品与非工厂化产

11、品的配置,施工与协调.这样可以使装修设计风格统一协调.1.2现场隐蔽工程.工厂化,集成化产品的安装需要工程现场准备好一定的隐蔽工程.如木龙骨,多层板,细木工板,木砖等.根据不同的设计及不同的产品,隐蔽工程形式上的选择直接影响到工程的成本,进度,安装质量及使用寿命,是一项必须重视的工作组成部分.1.3工厂化生产.1)材料选择.装修材料种类繁多,就饰面材料来说薄木贴面能保留木材的优良特性并保持天然花纹的真实感如樱桃木,胡桃木等,薄木贴面有较大的灵活性,可以根据设计图案任意拼接,并且不受木材纹理一致性的约束可以产生突出的装饰艺术效果,是一种非常好的饰面材料.2)设备选择.在设备的选择方面:有多套方案

12、.根据装修工厂化特点,我认为关键设备采用德国,意大利进口设备,其它次要设备采用台湾或国产设备.这样既可保证产品加工精度又可降低投资成本.3)生产流程的组织.集成化,工厂化装饰木制产品的加工,其工艺过程不是一道工序,而是通过多个机械设备或多个工作位置连续加工完成的.加工工件沿着一次排列的机械设备或工作位置移动进行加工生产就是生产流水线.组织流水生产可提高产品加工过程的连续性,协调性和均衡性,便于采用先进的工艺和高效率的技术装备,充分利用设备的加工时间提高劳动生产率,并可缩短产品的生产周期.1.4现场安装.建筑装修工厂化的产品在工厂内无论品质多么高,都属于半成品,只有安装完毕才是完整的产品.这就要

13、求现场安装必须保证高品质,保证安装合理,完整,完美.一支高品质的安装队伍是整个工程环节中非常重要的组成部分直接关系到工程的品质保证.2建筑装修工厂化的优势2.1减少对环境的污染.建筑装修工厂化对比传统装修明显减少了噪音污染,甲醛,苯,二甲苯释放等化学污染.2.2产品质量稳定,品质提升.工厂机具加工的产品可以保证产品质量的稳定性,先进的设备提升了产品的品质.现场手工制作产品的生产,工作面很难展开,手工刷油漆质量无法与工厂化相比.2-3工期缩短,成本降低.工厂化最大的优势是生产效率高,加工速度块.施工现场与工厂可同步进行,极大的缩短了施工工期,降低了工程成本.3建筑装修工厂化的几点注意事项3.1存

14、在着集成化,工厂化装修的大规模生产与个性化的矛盾.这个矛盾带有一定的普遍性,这一问题需要我们一起来共同努力.3-2存在着土建施工预留孔洞等尺寸的非标准化与装修尺寸要求精细化的矛盾.3-3工厂化装修的理论水平还比较低,还没有形成一套基本的理论体系.总之,集成化,工厂化装修的市场需求非常大,集成化,工厂化装修的概念已逐渐深入人心,前景非常广阔.(上接11页)在本设计中,主要有四个子模块,分别是MD转换模块,键盘扫描模块,数据显示模块和开关控制模块.过程中需要用到中断.系统的主程序流程图如图5所示.3.1本设计用到的中断源.本设计中应用了两个中断源IRQ4_1024HZ和IRQ6_TIMB2.A仍转

15、换子程序和湿度显示程序是在IRQ4-1KHz中调用的,在IRQ6-TIMB2中则调用键盘扫描和键值数据显示子程序,中断服务子程序的流程如图6所示.3.2A/D转换模块的程序流程.ADC工作方式分为手动和自动两种.当ADC工作在自动方式下,外部模拟电压信号由LINEIN即IOA0-6输入,但是芯片内部只有个A/D转换器,每次只能选择其中的一个通道进行转换,通道选择通过设置PADCMUXCtrl单元完成,A/D转换后的10位数结果被送人缓冲器P_ADCMUX_Data.当10位A/D转换完成时,PADCMUXCtrl单元的bl5(RDY)位被置1,此时,读取P_ADCMUXData单元可以获得10

16、位的A/D转换数据,从改单元读取数据后,又会使RDY自动清零来重新开始A/D转换.3.3软件调试.1)A/D调试:A/D采样的是模拟信号,即电压值,经过A/D转换成数字量,为了确保A/D转换的过程是否正确,对其进行了调试,输人多个电压值,如0V,0.5V,2V,3.5V.当输入大于3.3V的直流电压时,单步执行程序,在调试窗口的变量(watch)窗口,看到转换后的值为1023,2V的转换值为618,证明A/D转换的参考电压为3.3V,2V的A/D理论计算值为620.而测量值618对应的湿度值是:72.18,理论值620对应的湿度值为72.20.误差只有0.02,而显示值的精度精确到小数点后一位

17、,在精度的范围内不影响准确度.2)中断调试:本设计使用了两个中断,即IRQ41KHz中断和IRQ6-TIMB2中断,为了判断中断是否执行,在中断服务子程序中设置断点,快速运行后,PC跳到中断处,执亍相应的程序,说明中断的设置成功.参考文献【lJ1张永铨,巨永平,等.透湿膜加湿器的性能研究lJl都州大学(工学版),1997.27(4).21钱亮_力口湿器及其种类【JJ.中外轻工科技,2000(4).3汪敏.凌阳16位单片机实验与实践【MJ.第1版.北京:北京航空航天大学出版社.2007.侯媛彬,袁益民,等.凌阳单片机原理及其毕业设计精选【_M涕1版.北京:科学出版社,2006.网宋新新.空气加湿

18、器及其控制技术IJJ.机电设备,2001(2).63耿峥.空气加湿器市场规模稳步扩张有望打破垄断全局叨.现代家电,2007(23).刘宝亮.环境电器:小东西有大市场N.中国经济导报,2008-0918.8黄飞,毛钢元.基于凌阳16位单片机的温度控制系统叨.淮阴工学院,2007(10).【9衣红钢,等.凌阳16位单片机实验板的研究叨疾验技术与管理,2006(4).1O3赵世强,等.凌阳16位单片机SPCE061A的最小系统及开发田.国外电子元器件.2003(5).11胡绪洲,等咖湿器的可调湿度测控器电路设计IJJ.半导体,1997(3).12I朱海星.加湿器工作原理简介Jl物理教师,2006(10).【13高立艾,等基于SPCE06IA单片机的温室温湿度控制系统的设计.农机化研究.2008(7).【14雷如意.湿敏传感器的原理与应用叨.新技术新工艺,1994(1).151张广云,等.基于SPCE061A的智能温室数据采集和控制系统的研究【JJ.自动化技术与应用,2007.26(12)