加湿器控制系统

南 京 理 工 大 学

毕 业 论 文

作 者: 教学点: 专 业: 题 目:

潘嘉琦

学 号： 514308140522

南京理工大学继续教育学院溧阳函授站

电气工程及其自动化 改进型加湿器控制系统

指导者： 丁 盛 讲 师

(姓 名) (专业技术职务)

评阅者：

(姓 名) (专业技术职务)

年 月

南 京 理 工 大 学

毕业设计（论文）评语

学生姓名： 潘嘉琦 班级、学号： 514308140522 题 目： 改进型加湿器控制系统 综合成绩：

指导者评语： 论文选题符合专业培养目标和自身发展方向，能够达到综合训练目标且有一定创新性。研究方向难度较大，工作量较大，圆满完成了毕业设计论文任务书规定的工作。 文章篇幅完全符合学院规定，内容完整，语言表达流畅，层次结构安排科学，文题相符，论点突出，论述紧扣主题，有很强的个人见解。 该生查阅文献资料能力较强，能较为全面收集关于选题资料，写作过程中能系统运用所学知识全面分析问题，综合运用知识能力较强。 写作较为规范，格式完全符合规范要求；其时效性较强；无抄袭现象，原创价值高. 建议评定成绩为:优秀。 可以提交答辩。 指导者(签字)：________________ 年 月 日 毕业设计（论文）评语

评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日 答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月 日 毕 业 论 文 中 文 摘 要

【摘要】我的设计是加湿器的设计，之所以选择加湿器是因为随着人们生活水平的提高，人们越来越重视生活的质量和工作环境的质量，因湿度不足造成的空气干燥，不仅有损于人的健康和舒适性而且还会降低生产效率和改造产品不合格造成各种各样的不良影响，加湿器的作用正在被人们逐渐重视起来。 加湿器在未来将会有一个非常广阔的市场前景。该系统主要能够完成以下功能：采集空气中的湿度状态，并送入主控模块，主控模块根据现有的湿度判断是保持原来状态还是进行加湿以及加湿量的大小，和加湿速度等；能够通过水位传感器测试水位的状态，从而通过主模主控模块控制进水，排水预报，警报警的，具有良好的人际交互性能够通过控制面板比较，方便的进行湿度设定加湿量的设定。 【关键词】 加湿器 控制系统 单片机 温度检测 毕 业 论 文 外 文 摘 要

Title Improved humidifier control system Abstract My design is the design of the humidifier, humidifier was chosen is because of with the improvement of people's living standard, people more and more attention to the quality of the quality of life and working environment, due to lack of humidity caused by air drying, not only loss to human health and comfort, but will also reduce the production efficiency and product prices, resulting in a variety of adverse effects and the role of humidifier are being gradually pay attention to people. The humidifier has a very broad market prospect in the future. The system is mainly to complete the following functions: acquisition in the air humidity, and sent to the main control module, main control module is determined according to the existing humidity is maintains the original condition or humidification and humidification amount size and humidifying speed; can be through the water level sensor test the water level of the state, and through the main control module control water, drainage, alarm, alarm; has a good human-computer interaction to through the control panel is convenient to temperature setting, set the amount of humidification. The technology of single chip computer system to improve the function of the humidifier, which not only has the function of automatic control, and can be adjusted automatically according to the demand of the users. Keywords : Humidifier , Control system , singlechip Temperaturemeasurement

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法。这一方面是对当前湿度测控技术的更新，另一方面也为人们的家庭生活更加舒适提供了条件。此外，对于生产智能控制器的厂商来说，他们在推广应用这项成果中，将会获得可观的经济效益。

第2章 方案论证

2.1显示部分

方案一：动态显示

动态显示，此种显示的优点是使用硬件少，价格低，线路简单。但占用单片机时间长，只要单片机不执行显示程序，就立刻停止显示。

方案二：静态显示

静态显示，虽然使用元件多且线路比较复杂，但是显示占用机时少，显示可靠，用起来比较方便，适合于单片机长时间做其它工作不管理显示的情况。鉴于上述原因，选择方案一。

2.2温湿度检测部分

方案一：温度的检测方法，一般采用热敏元件，如热电阻、热敏电阻、温敏二极管、温敏三极管等测温元件。热敏电阻的工作原理：热敏电阻的阻值随温度的升高而成非线性急剧变化，一般具有负的温度系数，其阻值随温度升高而急剧减小，只有少数具有正的温度系数。热电阻的工作原理：热电阻的阻值随温度的升高而增大并且阻值随温度按照近似的线性关系缓慢变化。

湿度的检测方法，一般采用湿敏元件检测湿度，分为湿敏电阻和湿敏电容两种情况。常用的有高分子电阻式湿度传感器、高分子电容式湿度传感器等。高分子电阻式湿度传感器的工作原理：由于水附在有极性基的高分子膜上，在低湿度下，因吸附量少，不能产生荷电离子，电阻值较高。当相对湿度增加时，吸附量也增加，集团化的吸附水就成为导电通道，高分子电解质的正负离子主要起到载流子作用，另外，由吸附水自身离解出的质子、水和氢离子也起电荷载流子作用，使高分子湿度传感器的电阻值下降。高分子电容式湿度传感器的工作原理：高分子材料吸水后，元件的介电常

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数随环境的相对湿度的改变而改变，元件的介电常数是水与高分子材料两种介电常数的总和。当被测的气态水分子通过多孔的上电极扩散至感湿膜表面，被极性官能团所吸收，引起湿敏电容器介电常数的改变，从而改变了湿敏电容器的容量值。

但湿、热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测要求精度高的温湿度是不适用的。

方案二：采用集成温湿度传感器。集成温湿度传感器测量精度高，能把温度转化成数字，测得的温湿度值的存储在自带RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。

基于温湿度传感器的以上优点，决定选择方案二

2.3控制部分

方案一： 基于DSP设计的温湿度控制系统，因为DSP有强大的高速运算能力， 以及其片内集成的丰富控制外围部件和电路，所以简化了电路的硬件设计，可以实现各种控制算法和控制策略，但是成本较高。

方案二： 基于单片机的温湿度控制系统，因为软件完成众多的数据处理和存储的任务，简化了传统常规仪表的电子线路，增加了功能，提高了准确性和可靠性。

基于本次论文不需要如此高的精度，决定选择方案二。 总体方案

利用单片机AT89C51作为本系统的总体模块，配以温度传感器AD590和和湿度 传感器HM1500组成的数据采集模块，A/D转换模块（ADC0809），MAX7219构成的的数码管显示模块，键盘控制模块等组成。

第3章 温湿度控制系统的硬件设计

本系统的硬件由AT89C51,湿度传感器、温度传感器、温湿度显示、执行机构等组成。数据采集主要完成数据的采集、A/D（ADC0809）转换、线性处理；AT89C51单片机是系统的核心部分，主要完成系统参数和控制参数的设定，传感器标定曲线的确定以及数据的输入、处理、存储、输出、显示、等功能。系统硬件配置如图3-1所示。

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图3-1 系统框图

3.1系统的组成及工作原理

本系统原理结构框图如图3-1所示，它是主要包括数据采集与单片机处理、输出等，由数据采集和单片机组成的控制系统。其中数据采集由相应的传感器(如温度传感器、湿度传感器)、89C51单片机、模拟量输入输出通道、开关量输出通道所组成。系统既可以独立完成各种信息的采集、预处理及存储任务，又可接受人对控制参数设置，启动加湿装置，从而按不同要求调控湿度环境。

本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。 （一） 信号采集 由AD590、HM1500组成

（二） 信号分析 由 A/D 转换器 ADC0809、单片机 89C51 基本系统组成； （三） 信号处理 由显示器和报警系统等组成

3.2 温度传感器的选择

方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元 件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测 量。

铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质 中使用稳定性差。在工业中用于-50～180℃测温。

方案二：采用AD590 ，AD590是美国AD公司生产的二端式集成温度一电流传

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感器，该器件体 积小、重量轻、性能稳定，它的测温范围在-55℃～+150℃之间，而且精度高。M档在测温范围内 非线形误差为±0.3℃。电源电压范围为4～30 V。当电源电压在5～10 V之间，电压稳定度为1％ 时，其误差只有±0.1℃。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。 使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，借口也 很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很

强的抗外界干扰能力。 AD590的测量信号可远传百余米。综合比较方案一与方案

二、方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。

温度传感器 AD590：集成温度传感器 AD590 是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。 一、主要特性

AD590 是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡， AD590 的后缀以 I，J，K，L，M 表示。AD590L，AD590M 一般用于精密温度测量电路，其电路 外形如图 3-2 所示，它采用金属壳 3 脚封装，其中 1 脚为电源正端 V＋；2 脚为电流输出端 I0；3 脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如图 3-2 所示

（a）封装 (b)基本应用电路

图 3-2 （D）AD590 外形（图 1）及电路符号（图 2）

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1、流过器件的电流（μA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： I T/T=1μA /K 式中：IT—— 流过器件（AD590）的电流，单位μA。 T——热力学温度，单位 K。

2、AD590 的测温范围-55℃- +150℃。

3、AD590 的电源电压范围为 4V-30V。电源电压可在 4V-6V 范围变化，电流 IT变化 1μA， 相当于温度变化 1K。AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，因而器件反接也不会损坏。

2 AD590 的工作原理: 在被测温度一定时，AD590 相当于一个恒流源，把它和 5～30V 的直流电源相连，并在输出端 串接一个 1kΩ 的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将 会有 1mV／K 的电压信号。其基本电路如图 3-3 所示。

图 3-3 AD590 内部核心电路

图 3-3 是利用ΔUBE特性的集成 PN 结传感器的感温部分核心电路。其中 T1、T2 起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流 I1 和 I2 相等；T3、T4 是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但 T3 实质上是由 n 个晶体管并联而成，因而其结面积是 T4 的 n倍。T3 和 T4 的发射结电压UBE3和 UBE4经反极性串

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