課程設(shè)計(jì)--異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除“電工與電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)報(bào)告書（參考提綱）選題 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 趙亮專業(yè)班級(jí) A1503指導(dǎo)教師 李天鷹，王青院系名稱 電氣與能源工程學(xué)院2016年12月1.課程設(shè)計(jì)選題：異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.課程設(shè)計(jì)摘要 本設(shè)計(jì)變頻器由兩部分組成：主電路和控制電路，其中主電路通常采用交-直-交方式，先將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?整流，濾波)，再將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電（逆變）。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器單相逆變電路。3.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)組成原理系統(tǒng)調(diào)速思路交-直-交變頻器是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接變頻器，交-直-交變頻器是目前廣泛應(yīng)用的通用變頻器。它根據(jù)直流部分電流、電壓的不同形式，又可分為電壓型和電流型兩種：（1）電流型變頻器電流型變頻器的特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感器作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)來緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓波形接近正弦波，由于該直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較大，故稱電流源型變頻器。（2）電壓型變頻器電壓型變頻器的特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容器作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)來緩沖無功功率，直流環(huán)節(jié)電壓比較平穩(wěn)，直流環(huán)節(jié)內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻器。由于電壓型變頻器是作為電壓源向交流電動(dòng)機(jī)提供交流電功率，所以其主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行幾乎不受負(fù)載的功率因數(shù)或換流的影響，它主要適用于中、小容量的交流傳動(dòng)系統(tǒng)。與之相比，電流型變頻器施加于負(fù)載上的電流值穩(wěn)定不變，其特性類似于電流源，它主要應(yīng)用在大容量的電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)以及大容量風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速中。由于交-直-交型變頻器是目前廣泛應(yīng)用的通用變頻器，所以本次設(shè)計(jì)中選用此種間接變頻器，在交-直-交變頻器的設(shè)計(jì)中，雖然電流型變頻器可以彌補(bǔ)電壓型變頻器在再生制動(dòng)時(shí)必須加入附加電阻的缺點(diǎn)，并有著無須附加任何設(shè)備即可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的四象限運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，但是考慮到電壓型變頻器的通用性及其優(yōu)點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)中采用電壓型變頻器系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)工作原理主電路通常采用交-直-交方式，先將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?整流，濾波)，再將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電（逆變）（2） 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1.交直電路設(shè)計(jì)選用整流管組成三相整流橋，對(duì)三相交流電進(jìn)行全波整流。整流后的電壓為=1.35=1.35380V=513V。濾波電容濾除整流后的電壓波紋，并在負(fù)載變化時(shí)保持電壓平穩(wěn)。當(dāng)變頻器通電時(shí)，濾波電容的充電電流很大，過大的沖擊電流可能會(huì)損壞三相整流橋中的二極管，為了保護(hù)二極管，在電路中串入限流電阻，從而使電容的充電電流限制在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)充電到一定程度，使閉合，將限流電阻短路。在許多下新型的變頻器中，已有晶閘管替代。電源指示燈HL除了指示電源通電外，還作為濾波電容放電通路和指示。由于濾波電容的容量較大，放電時(shí)間比較長（數(shù)分鐘），幾百伏的電壓會(huì)威脅人員安全。因此維修時(shí)，要等指示燈熄滅后進(jìn)行。為制動(dòng)電阻，在變頻器的交流調(diào)速中，電動(dòng)機(jī)的減速是通過降低變頻器的輸出頻率而實(shí)現(xiàn)的，在電動(dòng)機(jī)減速過程中，當(dāng)變頻器的輸出頻率下降過快時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要回饋到直流電路中，使直流電路電壓（稱泵升電壓）不斷上升，導(dǎo)致變頻器本省過電壓保護(hù)動(dòng)作，切斷變頻器的輸出。為了避免出現(xiàn)這一現(xiàn)象，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，和的作用就是消耗掉這部分能量。如圖3.1所示，當(dāng)直流中間電路上電壓上升到一定值，制動(dòng)三極管導(dǎo)通，將回饋到直流電路的能量消耗在制動(dòng)電阻上2.直交電路設(shè)計(jì)選用逆變開關(guān)管組成三相逆變橋，將直流電逆變成頻率可調(diào)的交流電，逆變管在這里選用IGBT。續(xù)流二極管的作用是：當(dāng)逆變開關(guān)管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，雖然電壓突然變?yōu)榱悖怯捎陔妱?dòng)機(jī)線圈的電感作用，儲(chǔ)存在線圈中的電能開始釋放，續(xù)流二極管提供通道，維持電流在線圈中流動(dòng)。另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，續(xù)流二極管為再生電流提供通道，使其回流到直流電源。電阻，電容，二極管組成緩沖電路，來保護(hù)逆變管。由于開關(guān)管在開通和關(guān)斷時(shí)，要受集電極電流和集電極與發(fā)射極間的電壓的沖擊，因此要通過緩沖電路進(jìn)行緩解。當(dāng)逆變管關(guān)斷時(shí)，迅速上升，迅速降低，過高增長的電壓對(duì)逆變管造成危害，所以通過在逆變管兩端并聯(lián)電容（）來減小電壓增長率。當(dāng)逆變管開通時(shí)，迅速下降，迅速升高，并聯(lián)在逆變管兩端的電容由于電壓降低，將通過逆變管放電，這將加速電流的增長率，造成IGBT的損壞。所以增加電阻，限制電容的放電電流。可是當(dāng)逆變管關(guān)斷時(shí)，該電阻又會(huì)阻止電容的充電，為了解決這個(gè)矛盾，在電阻兩端并聯(lián)二極管（），使電容充電時(shí)避開電阻，通過二極管充電。放電時(shí)，通過電阻放電，實(shí)現(xiàn)緩沖功能。這種緩沖電路的缺點(diǎn)是增加了損耗，所以適用于中小功率變頻器。因本次設(shè)計(jì)所選用的電動(dòng)機(jī)為中容量型，在此選用此種緩沖電路。二,變頻器主電路設(shè)計(jì)的基本工作原理1.整流電路整流電路是把交流電變換為直流電的電路。本設(shè)計(jì)中采用了三相橋式不控整流電路，主要優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，功率因數(shù)接近于1，由于整流電路原理比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)中不再做詳細(xì)的介紹。2.逆變的基本工作原理將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的過程稱為逆變。完成逆變功能的裝置叫做逆變器，它是變頻器的主要組成部分，電壓性逆變器的工作原理如下：（2）三相逆變電路三相逆變電路的原理圖見圖3.3所示。圖3-3中，組成了橋式逆變電路，這6個(gè)開關(guān)交替地接通、關(guān)斷就可以在輸出端得到一個(gè)相位互相差2/3的三相交流電壓。當(dāng)、閉合時(shí)，為正；、閉合時(shí)，為負(fù)。用同樣的方法得：當(dāng)、同時(shí)閉合和、同時(shí)閉合，得到,同時(shí)閉合和、同時(shí)閉合，得到。為了使三相交流電、在相位上依次相差2/3；各開關(guān)的接通、關(guān)斷需符合一定的規(guī)律，其規(guī)律在圖3.3b中已標(biāo)明。根據(jù)該規(guī)律可得、波形如圖下圖所示。 結(jié)構(gòu)圖 開關(guān)的通斷規(guī)律波形圖觀察6個(gè)開關(guān)的位置及波形圖可以發(fā)現(xiàn)以下兩點(diǎn)：各橋臂上的開關(guān)始終處于交替打開、關(guān)斷的狀態(tài)如、。各相的開關(guān)順序以各相的“首端”為準(zhǔn)，互差2/3電角度。如比滯后2/3，比滯后2/3。上述分析說明，通過6個(gè)開關(guān)的交替工作可以得到一個(gè)三相交流電，只要調(diào)節(jié)開關(guān)的通斷速度就可調(diào)節(jié)交流電頻率，當(dāng)然交流電的幅值可通過的大小來調(diào)節(jié)。*（3）異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 流程圖設(shè)計(jì) 源程序設(shè)計(jì)（4）異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)調(diào)試 三相異步電動(dòng)機(jī)的“理相”測(cè)試。 三相異步電動(dòng)機(jī)的Y/接線方法及其通電運(yùn)轉(zhuǎn)操作和轉(zhuǎn)速測(cè)試（用紅外線轉(zhuǎn)速表測(cè)）。 三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速測(cè)試（對(duì)應(yīng)所選頻率點(diǎn)分別測(cè)試電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與線電壓且分析規(guī)律及特性特征并列表記錄測(cè)試數(shù)據(jù)然后畫出相應(yīng)的曲線。 調(diào)試正弦波發(fā)生器（正弦波振蕩器）即調(diào)試你所設(shè)計(jì)組裝的正弦波發(fā)生器且論述正弦波發(fā)生器的組成原理，并著重分析正弦波發(fā)生器的選頻電路（即文氏電橋）的頻率特性（幅頻特性與相頻特性）與文氏電橋RC參數(shù)的關(guān)系，以及文氏電橋輸出電壓與正反饋電壓之間的關(guān)系（大小關(guān)系與相位關(guān)系：要詳細(xì)導(dǎo)出文氏電橋輸出電壓與正反饋電壓關(guān)系式的復(fù)數(shù)表達(dá)式（即F=Uf/UO）并且將其幅頻表達(dá)式和相頻表達(dá)式分離出來而且畫出它們的曲線圖）。能驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻電源設(shè)施的調(diào)試（即具有逆變器設(shè)施并且功率足夠大的變頻電源設(shè)施的調(diào)試；或具有功率放大設(shè)施的變頻電源設(shè)施的調(diào)試）。三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的總體調(diào)試。4. 課程設(shè)計(jì)說明 對(duì)你在該課程設(shè)計(jì)中涉及到的一些重要的或特殊的理論方法、或保密技術(shù)、或被實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)的并且具有理論價(jià)值與實(shí)際意義的創(chuàng)新點(diǎn)、或限于篇幅等原因不便在正文中說明的理論與技術(shù)，在此處應(yīng)做簡(jiǎn)明扼要的注釋說明。5. 課程設(shè)計(jì)總結(jié) （1）總結(jié)你在該課程設(shè)計(jì)中所做的主要工作，取得的重要成果成效；該選題還需要繼續(xù)研發(fā)推進(jìn)的工作。 （2）總結(jié)你完成該課程設(shè)計(jì)所采用的理論方法與技術(shù)手段。 （3）簡(jiǎn)明扼要的小結(jié)你完成該課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)、希望與建議。參考文獻(xiàn)目錄（寫在摘要之前）摘 要本設(shè)計(jì)的硬件包含控制器、溫度和濕度感應(yīng)器和數(shù)字顯示電路，顯示方法使用1組8位共陰極LED數(shù)碼管。測(cè)量溫度和濕度控制電路是由溫濕度傳感器，實(shí)際測(cè)得的值超過了預(yù)先設(shè)定好的數(shù)值后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部電路，軟件部分是溫濕度C程序。DHT11溫濕度傳感器的設(shè)計(jì)包含一組電阻元件和一組NTC溫度測(cè)量元件，和8位微控制器的連接。關(guān)鍵詞：檢測(cè)；傳感器；單片機(jī) ；DHT11此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流目 錄摘 要I目 錄I1、引 言32、總體設(shè)計(jì)概述42.1系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)介42.2總體設(shè)計(jì)框圖42.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能43、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1主控模塊設(shè)計(jì)63.1.1基本特性63.1.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)63.1.3外部晶振時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)63.2DHT11傳感器模塊接口設(shè)計(jì)73.31602液晶顯示器模塊設(shè)計(jì)93.3.11602液晶顯示屏簡(jiǎn)介93.3.21602液晶顯示模塊103.4閾值設(shè)置模塊113.5報(bào)警模塊113.5.1蜂鳴器的介紹113.5.2蜂鳴器的組成原理113.5.3有源蜂鳴器114、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134.1總體程序框架流程圖134.21602液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)134.3傳感器模塊程序設(shè)計(jì)145、系統(tǒng)分析與調(diào)試155.1程序下載軟件說明155.2所遇問題及解決辦法155.2.1硬件問題及解決方法155.2.2軟件所遇問題及解決方法15結(jié) 論17致 謝17參考文獻(xiàn)19附 錄201、引 言日常生活中溫度與濕度是非常重要的，比如自家房間里濕度太低就需要用加濕器來增加濕度，若溫度低于或高于人體舒適溫度時(shí)則可以開空調(diào)來調(diào)整溫度。在一些制藥、食物等行業(yè)中溫濕度測(cè)量也非常重要，否則會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生不良影響。采用DHTxx系列單芯片傳感器，能夠同時(shí)測(cè)溫濕度，且輸出的溫濕度數(shù)字信號(hào)經(jīng)校準(zhǔn)。它采用的技術(shù)是工業(yè)COMS過程微加工工藝，可以保證產(chǎn)品具有很高的可靠性和長久的運(yùn)行能力。該傳感器包含一組聚合物電容濕度測(cè)量元件和一組能隙式測(cè)量元件，并與14位A/D器還有串連接口電路在一個(gè)芯片上相互鏈接。擁有快速反應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)，性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。DHT11數(shù)字溫濕度感應(yīng)器與單片機(jī)AT89C52相連外圍電路是相對(duì)簡(jiǎn)單。本次設(shè)計(jì)以DHT11數(shù)字溫濕度傳感器為例，介紹基于單片機(jī)的家用數(shù)字溫濕度計(jì)的設(shè)計(jì)。2、總體設(shè)計(jì)概述2.1系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包含溫度測(cè)量、濕度測(cè)量、顯示測(cè)量值和簡(jiǎn)單測(cè)量設(shè)置。硬件這里有五個(gè)模塊，即AT89C52、閾值設(shè)置、警報(bào)、傳感器、顯示。傳感器使用的是DHTII數(shù)字型溫濕度傳感器,通過DHTII檢測(cè)出當(dāng)前環(huán)境溫濕度，把測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給AT89C52單片機(jī)并且進(jìn)行分析和處理，并把所測(cè)數(shù)據(jù)分別存入一組數(shù)據(jù)組當(dāng)中方便以后使用。這里，為了顯示精確，系統(tǒng)就是每5秒刷新一次數(shù)據(jù)然后發(fā)送給單片機(jī)那里去。這樣一來最新檢測(cè)出來的溫濕度值和閾值就可以通過液晶顯示模塊給顯示出來。屏幕分別由兩部分組成，上半部分是用來顯示濕度，下半部分是用來顯示溫度，兩部分的后兩位是用來顯示閥值的。在正常工作的時(shí)候不需要查看或修改閥值時(shí)能通過按鈕將閥值隱藏起來，須要調(diào)節(jié)閥值的時(shí)候，再將閥值顯示出來，這樣一來就容易做出相應(yīng)的修改，創(chuàng)造了一個(gè)整潔明了的操作界面。蜂鳴器報(bào)警模塊能夠自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前數(shù)值若數(shù)值超過檢測(cè)值時(shí)就會(huì)發(fā)出聲音來提醒。這個(gè)系統(tǒng)采用的是有源蜂鳴器，只要溫度或者濕度超過了給出的正常范圍它都會(huì)發(fā)出一個(gè)固定頻率的聲音來報(bào)警，如果溫度和濕度都超出正常范圍以外，須要馬上調(diào)整溫濕度。可用空調(diào)和加濕器來改變房間內(nèi)部的溫濕度。修改閾值需要通過三個(gè)按鈕來修改。這樣每次修改閥值就方便了很多，不必再去源代碼里修改了，就能省去很多步驟。2.2總體設(shè)計(jì)框圖在保證系統(tǒng)各項(xiàng)功能達(dá)到的使用要求的前提下，減少開銷。方案按照上述要求策劃，如下圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)從圖2-1可以看出，上面有各種不一樣的模塊都有它的用處。在本設(shè)計(jì)方案中，外圍模塊采用并行控制，把那些不必要的程序全部刪除，程序看起來簡(jiǎn)單明了，也對(duì)提高控制精度有幫助，既能采集溫濕度還可以顯示出來。2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能（1）實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示溫度和濕度。而且每過一段時(shí)間就刷新數(shù)據(jù)，刷新間隔為5秒。（2）人工設(shè)置報(bào)警閾值。必須使用三個(gè)開關(guān)才能控制溫濕度閾值的大小，使用簡(jiǎn)單、容易操作。（3）當(dāng)溫濕度超過安全值時(shí)就可以主動(dòng)報(bào)警。讓蜂鳴器發(fā)出響聲，提醒用戶做出響應(yīng)的修改。3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主控模塊設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)要用到的主控模塊是以AT89C52為核心的操控系統(tǒng)。工作之時(shí)將P1插口作為與液晶的數(shù)據(jù)傳送口，P2插口作為與傳感器DHTII通訊的數(shù)據(jù)口，P2. IP2.3作為閾值模塊中三個(gè)按鍵的接口，P2. 4P2.6作為劃分于液晶的RS、R/W和E端相互插在一個(gè)地方，能夠讓屏幕顯現(xiàn)出來你要的圖像，P2.7插上蜂鳴器，這樣就能操控報(bào)警模塊正常工作了。3.1.1基本特性AT89C52屬于低功耗、高性8能的8位單片機(jī)芯片（擁有1000次擦寫周期），內(nèi)部有可修改的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM），使用CMOS技術(shù)工藝，采用非易失存儲(chǔ)器（NURAM）技術(shù)生產(chǎn)，以及兼容MCS-52，能夠在系統(tǒng)內(nèi)部修改程序。3.1.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)MCS-52復(fù)位輸入引腳RST能讓MCS-52初始化，程序就能在原始位置開始運(yùn)行，電路MCS-52開始運(yùn)行時(shí)，在引腳上出現(xiàn)兩個(gè)周期以上高電平時(shí)，就能夠啟動(dòng)復(fù)位操作。只要RST一直保持現(xiàn)狀，MCS-52就一直復(fù)位，只有RET變成低電平之后，MCS-52才開始執(zhí)行其它程序，系統(tǒng)采用復(fù)位按鈕來實(shí)現(xiàn)復(fù)位。如圖3-1所示。 圖3-1 復(fù)位電路3.1.3外部晶振時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)能夠通過兩種方法產(chǎn)生AT89S52的時(shí)鐘，一個(gè)是利用用內(nèi)部振蕩器電路：另一個(gè)為外部使用，這篇論文就是選用前一種方式，MCS-52內(nèi)部有構(gòu)成振蕩器的放大器，放大器的輸入角是xtal1放大器的輸出角是xtal2，放大器和反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器組成了一個(gè)自激振蕩器。AT89S52有一個(gè)內(nèi)部振蕩器，只能外接元件，才可以變成時(shí)鐘。C1和C2相互并聯(lián)與外接晶振一起連接到放大器的反饋電路當(dāng)中。因?yàn)樾枰獪?zhǔn)確計(jì)算，采取了12M赫茲的晶振，電容就使用30PF。如圖3-2所示。圖3-2 晶振電路的設(shè)計(jì)3.2DHT11傳感器模塊接口設(shè)計(jì)DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一種溫度和濕度復(fù)合傳感器，輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過校正。它使用了溫度和濕度傳感技術(shù)和數(shù)字化收集技術(shù)，能保證傳感器可以長時(shí)間運(yùn)行并且保持穩(wěn)定。傳感器里面有一個(gè)電阻型測(cè)濕元件和一個(gè)NTC溫度測(cè)量元件，與8位單片機(jī)相互連接。如圖3-3所示。圖3-3 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器(1)引腳介紹：Pinl: (VDD)，電源引腳，供電電壓為35. 5V。Pin2: (DATA)，串行數(shù)據(jù)，單總線。Pin3：(NC)，空腳，請(qǐng)懸浮。Pin4：(VDD)，接地端，電源負(fù)極。(2)接口說明：看當(dāng)時(shí)使用的情況才能知道需要連接的長度是多少，長度小于20米那么就要用5 k電阻，大于2 0米則選的上拉電阻。如圖3-4所示。圖3-4 DHT11典型應(yīng)用電路(3)數(shù)據(jù)幀的描述：DATA用于微處理器與DHT11之間相互連通數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)同步的，連接的時(shí)間應(yīng)該在4秒，小數(shù)和整數(shù)組成一個(gè)完整數(shù)據(jù)鏈，具體格局如下所示，小數(shù)部分以后還可以擴(kuò)展開來?，F(xiàn)在讀出為零。(4)電氣特性：VDD=5V，T=25，除非特殊標(biāo)注表3-1 DHT11的電氣特性參數(shù)條件mintypmax單位供電DC355.5v供電電流測(cè)量0.52.5MA平均0.21MA待機(jī)100150UA采樣中期秒1次注：采樣周期間隔不得低于1秒鐘。（5）時(shí)序描述：等操控者給出一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，DHTII就會(huì)從原來的模式轉(zhuǎn)換為高速模式等到主機(jī)的信號(hào)結(jié)束之后，DHTII會(huì)隨之發(fā)送信號(hào)，送出40位數(shù)據(jù)，因此用戶就可以讀取的數(shù)據(jù)了。第一次信號(hào)傳給機(jī)器是一組溫濕度數(shù)據(jù)，如果沒有收到發(fā)出來的一條數(shù)據(jù)，DHTII的溫度，濕度，不做修改，采集數(shù)據(jù)后變換成低速模式。如圖3-6所示。圖3-6 通訊初始化要求圖總線為低電平，說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線拉高80us，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每- bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始，高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1格式見下面圖示如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則DHTII沒有響應(yīng)，請(qǐng)檢查線路是否連接正常當(dāng)最后- bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHTII拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。如圖3-7和3-8所示。 圖3-7 讀信號(hào)時(shí)序圖 圖3-8 寫信號(hào)時(shí)序圖3.31602液晶顯示器模塊設(shè)計(jì)液晶顯示的原理是利用液晶的物理特征，通過控制電壓來進(jìn)行顯示區(qū)域的控制，接通電源后液晶就可以顯示。3.3.11602液晶顯示屏簡(jiǎn)介1602顯示屏能夠一次性顯示16*02，及32個(gè)字符（16列2行）。（1） 引腳說明見表3-2： 表3-2 1602引腳說明引腳作用VSS電源地vcc電源正極，4.5-5.5V，通常使用5v電壓。V0LCD對(duì)比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為0-5v。RSMCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。R/W讀寫控制端。R/W為高電平時(shí)，讀取數(shù)據(jù)；R/W為低電平時(shí)，寫入數(shù)據(jù)。ELCD模塊使能信號(hào)控制端。寫數(shù)據(jù)時(shí)，需要下降沿觸發(fā)模塊。DBO-DB78位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。如果MCU的1/0口資源緊張的話，該模塊也可以只使用4位數(shù)據(jù)線D4-D7接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用4位數(shù)據(jù)傳送方式。BLALED背光正極。需要背光時(shí)，BLA串接一個(gè)限流電阻接VDD，BLK接地。BLKLED背光地端。（2）顯示地址1602字符液晶顯示可分為上下兩部份各16位能夠顯示，同時(shí)處于不一樣的字符顯示地址：如表3-3所示。表3-3 1602液晶顯示地址顯示字符1234567第一行地址00H01H02H03H04H05H06H第二行地址40H41H 42H43H44H45H46H顯示字符89101112第一行地址07H08H09H0AH0BH第二行地址47H48H49H4AH4BH（3）Proteus仿真 Proteus仿真LM016L的使用，1602按照數(shù)據(jù)手冊(cè)的使用說明書可能無法使用，你就需要測(cè)試使用下面方法： 數(shù)據(jù)手冊(cè)將先從1602內(nèi)部做D0 D7開始介紹，你能使用PO口直接帶動(dòng)。在Proteus里L(fēng)M016L可能沒有，需要人為添加上拉電阻。不需要使用排阻，應(yīng)該使用普通電阻。碰到檢測(cè)不到忙信號(hào)時(shí)，采用延時(shí)法把忙信號(hào)帶過去。3.3.21602液晶顯示模塊液晶顯示的原理是利用液晶的物理特征，通過控制電壓來進(jìn)行顯示區(qū)域的控制，有電就顯示，這樣就能顯示畫面了。液晶顯示器厚度薄、適合用大規(guī)模的集成電路來直接驅(qū)動(dòng)、容易顯示出各種顏色，它經(jīng)常被用在電視，單反，手機(jī)等的許多地方。如圖3-9所示。圖3-9 1602顯示模塊原理圖3.4閾值設(shè)置模塊 圖3-10 閥值設(shè)置模塊原理圖從圖3-10可以看出。K1與P2.1連接；K2與P2.2連接；K3與P2.3連接。按照上圖可以看出其閾值設(shè)置分成三個(gè)模塊，分別是濕度設(shè)置模式、溫度設(shè)置模式和關(guān)閉閾值顯示模式。通過按鈕K1可選擇各種模式，按一下K1就是濕度模式，按兩下K1就是溫度模式，按三下K1就是關(guān)閉閾值。在濕度和溫度設(shè)置模式下才可以用K2和K3按鈕，K2為閾值增長、閾值減小則是K3。閾值設(shè)置模塊部分，設(shè)置合理，操作簡(jiǎn)單，無需重復(fù)設(shè)置。3.5報(bào)警模塊3.5.1蜂鳴器的介紹蜂鳴器是一個(gè)電子發(fā)聲元件，供電采用的是直流電壓，經(jīng)常被用在各種機(jī)器上的或者是電子產(chǎn)品上用來充當(dāng)發(fā)聲器元件。有兩個(gè)種分別是壓電式和電磁式。字母“H”或“HA”表示。3.5.2蜂鳴器的組成原理（1）振蕩器，壓電器，阻抗匹配和共鳴箱組成壓電蜂鳴器。振蕩器由各種二極管或集成線路構(gòu)成的。當(dāng)通電后（1.5I5V DC工作電壓），振動(dòng)器開始運(yùn)做，輸出音頻信號(hào)1.52.5赫茲，阻抗匹配器帶動(dòng)蜂鳴片發(fā)聲。蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鉛鎂鈮酸鹽壓電陶瓷材料做成。在陶瓷片材料的表面鍍有銀電極，經(jīng)過特殊處理，然后用銅片或鐵片黏在一路。（2）由外殼、磁鐵、線圈、振蕩器組成電磁式蜂鳴器。通電后，振動(dòng)器發(fā)出的聲音信號(hào)電流然后通過電磁線圈，電磁線圈產(chǎn)生出電磁場(chǎng)，電磁線圈和磁鐵的相互作用下產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)聲。3.5.3有源蜂鳴器直接連接到額定功率的電源上（新蜂鳴器已在標(biāo)簽上注明）有源蜂鳴器可以是連續(xù)的發(fā)聲。如圖3-11所示。圖3-11 蜂鳴器原理圖 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候采取的就是有源蜂鳴器，蜂鳴器連接控制器，就可以發(fā)出聲音。但由于控制器電流太小不能帶動(dòng)蜂鳴器，還需要外接電源來提供電力。4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1總體程序框架流程圖我在對(duì)所要設(shè)計(jì)的課題有了跟加深入的了解之后，須要先建立程序流程圖，再對(duì)程序進(jìn)行進(jìn)一步劃分模塊，使其達(dá)到理想當(dāng)中功能，最后再把子模塊全部結(jié)合起來，組成最終程序。圖4-1 主程序流程圖4.21602液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)軟件流程圖及調(diào)試結(jié)果如圖4-2所示。 圖4-2 1602液晶顯示模塊程序流程圖及液晶調(diào)試結(jié)果顯示4.3傳感器模塊程序設(shè)計(jì)DHT11傳感器模塊的軟件流程圖及實(shí)物調(diào)試結(jié)果如圖4-3所示。圖4-3 DHT11傳感器模塊程序流程圖圖4-4DHT11傳感器實(shí)物圖5、系統(tǒng)分析與調(diào)試5.1程序下載軟件說明軟件操作界面如下圖所示：本設(shè)計(jì)是在Keil C環(huán)境下開發(fā)的，Keil C軟件支持C語言的編程及調(diào)試，運(yùn)用方便，當(dāng)需要編程時(shí)這就是是做課程設(shè)計(jì)的首選。Keil C是我們比較熟悉的軟件了，直接就可以使用，進(jìn)行程序的編寫，生成十六進(jìn)制文件以備燒寫用。 程序燒寫使用的是Easy 5IPro中的并行數(shù)據(jù)燒寫模式進(jìn)行燒寫。軟件運(yùn)行界在完成對(duì)程序的調(diào)試及燒錄之后，還需要對(duì)其進(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對(duì)應(yīng)的接口，完成供電及下載。下載完畢，連接好各引腳連線，并開始供電后、稍帶幾秒等1602液晶屏能正常顯示當(dāng)前溫濕度了之后。觀察當(dāng)前溫濕度的變化。并且針對(duì)與自己設(shè)定的限值相比較。若當(dāng)前溫度沒有超標(biāo)，即沒有超過限值?？梢杂檬治孀HTII傳感器，令其溫度的顯示超標(biāo)。測(cè)試能否達(dá)到報(bào)警，經(jīng)過測(cè)試，完全可行。因而簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的控制。濕度控制原理跟溫度一樣。5.2所遇問題及解決辦法5.2.1硬件問題及解決方法硬件就相對(duì)于軟件來說解決問題的速度要比軟件來的快一些，因?yàn)樵跍y(cè)試當(dāng)中能夠檢查出來，所以一般是不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。（1）單片機(jī)EA端沒接高電平。液晶仿真完成以后，這是剛在實(shí)物板上開始調(diào)試的時(shí)候犯的第一個(gè)很低級(jí)的錯(cuò)誤。當(dāng)然這個(gè)問題首先要?dú)w結(jié)為不是我們做的最小系統(tǒng)，因此沒有顧及到這個(gè)問題，這導(dǎo)致了我們?cè)诜抡鏁r(shí)候好用的程序在實(shí)物板上偶爾會(huì)好用一次。 最后在老師的點(diǎn)撥下，我們找到了這個(gè)原因，以后上電的時(shí)候單片機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)工作，而且讀程序的時(shí)候每次都是從片內(nèi)的最低位開始執(zhí)行。（2）蜂鳴器沒聲音。后來在加了報(bào)警裝置的時(shí)候，沒有問老師我們拿的蜂鳴器是有源還是無源，這樣子這個(gè)問題友困擾了我們一小段時(shí)間。當(dāng)時(shí)以為是無源的，就用了高低電平來驅(qū)動(dòng)，而且還測(cè)試了控制引腳輸出電壓的變化，最終沒有響。后來無意間將蜂鳴器直接連接正負(fù)極，竟然發(fā)聲了，此時(shí)才意識(shí)到我們忽略了它是有源蜂鳴器。但是并沒有就此解決了該問題因?yàn)榉澍Q器的引腳輸出電流還不足以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，后來又加了一個(gè)NPN的三極管來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。5.2.2軟件所遇問題及解決方法本設(shè)計(jì)大部分時(shí)間都花在了軟件調(diào)試上了，畢竟軟件調(diào)試沒有硬件那樣直。（1）下載程序的時(shí)候，對(duì)此次的燒寫軟件Easy 5IPro不熟習(xí)。以前在學(xué)校里面并沒使用有操作過這個(gè)軟件，就算是在下載下來的那會(huì)兒還非出現(xiàn)了各種各樣的笑話雖然現(xiàn)在想想還是自己的知識(shí)太少了。當(dāng)然弄懂這一系列難題也是非常簡(jiǎn)單的只需要看看就回了哪怕以前買有看到過的東西也可以去找老師過來看看，老師過來說給我們聽，我再按照老師說的一步一步做給他看，等到我全部做完給他看之后各種各樣的問題居然非?？斓牡慕鉀Q了。（2）顯示時(shí)不穩(wěn)定，一直在很快地變化。由于剛開始的時(shí)候程序里邊一直是在采集數(shù)據(jù)然后顯示，單片機(jī)一直做這個(gè)事，這樣就會(huì)導(dǎo)致顯示不穩(wěn)定，尤其是濕度變化特別快，基本上穩(wěn)定不了。 當(dāng)然解決問題的方法就是隔固定時(shí)間以后采集一次，而不是一直采集。剛開始的時(shí)候想的是用延時(shí)程序來做，因?yàn)檫@樣思想比較簡(jiǎn)單，但是這樣的弊端同時(shí)也顯現(xiàn)出來了，那就是他占用單片機(jī)資源，使得單片機(jī)始終在執(zhí)行無用的語句來耗時(shí)，所以最后跟閾值設(shè)置模塊結(jié)合考慮以后用了定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)5s的定時(shí)。結(jié) 論在這段做結(jié)業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間里我本身感覺非常大的便是：真的去動(dòng)手做和你在那里想象是兩碼事。一模一樣的程序在我做的機(jī)器上操作的時(shí)候有反應(yīng)，為什么一放到什物上就不可以沒反應(yīng)了，后來我在想這個(gè)問題并且進(jìn)行分析，其實(shí)是可以使用的，但是仿真系統(tǒng)畢竟不是真實(shí)的，出現(xiàn)了錯(cuò)誤的反應(yīng)，只能說明這個(gè)仿真就是仿照而已，只能作為參考而已。從老師給我這個(gè)難題，后來我上網(wǎng)，去閱覽室翻閱各種各樣的相關(guān)信息，大腦想象準(zhǔn)備各種各樣的元器件然后開始做研究，研究完了書本上的知識(shí)那就再去用實(shí)際行動(dòng)來把它給搞出來，實(shí)驗(yàn)里面的各種代碼軟件的調(diào)試，不對(duì)的再修改，這我所學(xué)的全部書本上的知識(shí)和真正自己動(dòng)手去做的能力，相比以前的我有了非常大提高。非常了解并知道單片機(jī)里面還分有的硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程方法。與此同時(shí)，我還對(duì)一些其他相關(guān)的裝備有了更加具體的了解，還有好多以前在生活中并沒有看見過的東西，現(xiàn)在都會(huì)用了！但是可能是我們的操作水平和理論知識(shí)基礎(chǔ)不夠，在這個(gè)上也有了各種各樣的瑕疵，讓它看著不怎么好。舉個(gè)例子，溫度和濕度的靈敏度還是比較不好的，當(dāng)然了這也是由于傳感器不夠靈敏的原因，設(shè)計(jì)出來的硬件也不夠美觀，在將來我走向社會(huì)后有能力了我再去定制一個(gè)專用電路圖這樣就更加好看了也容易看的懂。溫濕度控制已經(jīng)成為了21世紀(jì)熱門研究話題之一。無論是從生產(chǎn)還是生活，與我們?nèi)祟惗际窍⑾⑾嚓P(guān)的。而智能化的控制溫濕度已經(jīng)發(fā)展成為一種必然。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高以及社會(huì)的進(jìn)步。我們不可能一直墨守陳規(guī)，不能在恪守以前利用人力資源來控制溫濕度的方法。不僅浪費(fèi)大量的人力資源、財(cái)力資源，并且控制系統(tǒng)也更加單一化。而采用自動(dòng)控制的辦法、既節(jié)省了人力資源，更體現(xiàn)了與時(shí)俱進(jìn)的思想、世界在進(jìn)步、而這種進(jìn)步就該體現(xiàn)在各個(gè)方面。致 謝這篇論文寫完了，我的指導(dǎo)老師我要感謝。老師的態(tài)度認(rèn)真、敬業(yè)、知識(shí)多，使我學(xué)到了很多知識(shí)。謝謝老師在日常工作中抽出時(shí)間來為我講問題答題目，老師悉心指教我的不足我接受老師的指導(dǎo)，在我寫論文的過程中給我提出了許多寶貴的意見和建議，讓我順利的完成了所有的工作。并且得到其他幾位老師和同學(xué)的關(guān)心與幫助在此一塊感謝。在馬上就要離開學(xué)校時(shí)，我還要謝謝曾經(jīng)上過您課的各位老師，謝謝我系的各位老師對(duì)我的教育，謝謝你們讓我的大學(xué)生活的很充實(shí)。留下了種種不能忘記的事情感謝你們！祝各位身體健康，萬事如意！參考文獻(xiàn)1.李光飛，樓然苗，胡佳文等.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,20042.劉文濤.單片機(jī)語言C51典型應(yīng)用設(shè)計(jì)J.人民郵電出版社，20013.靳桅，潘育山，鄔芝權(quán).單片機(jī)原理及應(yīng)用M.成都：西南交通大學(xué)出版社，20024.凌玉華.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.長沙：中南大學(xué)出版社,20065.劉華東.單片機(jī)原理與應(yīng)用J.電子工業(yè)出版社,20036.高鵬，安濤，寇懷成等.電路設(shè)計(jì)與制版Protel99入門與提高J.人民郵電出版社,20047.王守剛.電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程J.北京希望電子出版社，20008.姚四改.Protel99SE電子線路設(shè)計(jì)教程M.上海：上海交通大學(xué)出版社，2000附 錄#includereg51.h#includestdio.h#includeintrins.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint temp;float f_temp;sbit DQ=P37;sbit A=P22;sbit By=P23;sbit C=P24;uchar code 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