超聲波霧化器設(shè)計

1、物理與電子工程學(xué)院單片機課程設(shè)計報告書設(shè)計題目： 超聲波霧化器設(shè)計專 業(yè)： 自動化班 級：14接本學(xué)生姓名： 鄭磊學(xué) 號：20140343110指導(dǎo)教師： 王承林2014年11月16 日物理與電子工程學(xué)院 xxxxm本科課程設(shè)計物理與電子工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè):自動化班級：2014接本1學(xué)生姓名鄭磊學(xué)號20140343110課程名稱單片機原理及接口a 術(shù)設(shè)計題目超聲波霧化器設(shè)計設(shè)計目的、 主要內(nèi)容 (參數(shù)、方法)及要求檢測電路硬件的設(shè)計：完成檢測所需光電信號轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計及探測機理的分析； 顯示電路硬件的設(shè)計：完成以單片機等為核心的信號處理及顯示硬件電路的設(shè)計； 系統(tǒng)軟件設(shè)計采用 C語言完

2、成相關(guān)信號處理運算等軟件的設(shè)計。工作量2周時間，每天3學(xué)時，共計42學(xué)時進度安排第1天：查閱資料，整理資料第2-3天：整理報告，確定初稿第4-14天：完成程序，整理交稿主要參考 資料1 .孫曉霞.超聲波霧化噴嘴的研究進展M.北京：電子工業(yè)出版社，20042 .周國雄，夏國榮，周凱，等.基于無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理的自動報站系統(tǒng)J .微 計算機信息，2008, 24 (1-1 ) : 179-1813 .蔣輝平，周國雄.單片機原理與應(yīng)用設(shè)計M .北京：北京航空航天大學(xué) 出版社，2007指導(dǎo)教師 簽字教研室主任簽字摘要提出一種基于單片機的超聲波霧化器的智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用 AT89S52為控制器，其中

3、超聲渡霧化器為系統(tǒng)核心器件， 可實現(xiàn)室內(nèi)空氣迅速升 溫、增濕，凈化空氣。實際運行情況表明，該系統(tǒng)具有溫濕度實時顯示及設(shè)定功 能、無需人工干預(yù)溫濕度自動調(diào)節(jié)，能實現(xiàn)自動進水、排水等眾多功能。系統(tǒng)控 制簡便快捷，抗干擾能力強，具有十分廣闊的市場前景。關(guān)鍵詞：超聲波霧化器；單片機；智能控制1 .弓I言22 .課程設(shè)計的目的3.3 .分類和用途3.4 .相關(guān)文獻和書目3.5 .相關(guān)工具和軟件的準(zhǔn)備 3.6 .說明4.7 .注意事項4.8 .特別提醒4.9 .單片機的選用5.10 .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 5.11 .硬件電路設(shè)計 6.12 .軟件設(shè)計 .7.13 .運行情況.8.14 .結(jié)語9.15 .總

4、結(jié)9.16 .附錄.10.物理與電子工程學(xué)院 xxxxm本科課程設(shè)計引言冬天來臨，如何營造一個舒適溫暖的洗浴環(huán)境成了人們普遍關(guān)注的問題； 在某些氣候干燥的地區(qū)，保持室內(nèi)濕度也是一個大問題。目前，市場上也有很多種類的加溫加濕產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品在不同程度上存在著一些不足：（i）相對北方而言，南方無集中供暖設(shè)備，進入浴室洗浴之前人們普遍使用的如浴霸、壁掛式熱吹風(fēng)機等產(chǎn)品，而使用浴霸加熱，并不能從根本上提高室內(nèi)空氣環(huán)境的溫度。 并且該產(chǎn)品存在輻射，光線太強等缺點，長期處于該環(huán)境下，容易引起頭暈?zāi)垦！?失眠、食欲不振等現(xiàn)象。（2）根據(jù)調(diào)查，空氣干燥，空氣中懸浮物、粉塵過多易 于病菌的迅速傳播，處于這種環(huán)

5、境中，人們易感冒、皮膚過敏，肌體免疫力下降， 同時體內(nèi)水分也加速流失，皮膚顯得很干燥。目前市面上的產(chǎn)品多為單純的加濕 器，不能同時解決加溫加濕問題。 基于此，采用超聲波加濕器處理熱水將會是一 個有效的辦法，由于水的比熱相當(dāng)大而空氣比熱很小， 用較少的水與空氣進行熱 交換就可以使較多量多的空氣升溫， 對調(diào)節(jié)氣溫起著巨大的作用。而且超聲波加 濕器加濕強度大，加濕均勻，加濕效率高，節(jié)能、省電。為此筆者設(shè)計了一種基 于超聲波霧化器的智能控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)是在基于快速節(jié)能的前提下，實現(xiàn)室內(nèi) 環(huán)境快速加溫加濕，且具有保溫保濕的作用171課程設(shè)計的目的超聲波霧化器利用電子高頻震蕩(振蕩頻率為 1.7MHz或

6、2.4MHz,超過人 的聽覺范圍，該電子振蕩對人體及動物絕無傷害)，通過陶瓷霧化片的高頻諧振， 將液態(tài)水分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學(xué)試劑。與加熱霧化方式比較，能源節(jié)省了 90%。另外在霧化過程中將釋放大量的負離子， 其與空氣中漂浮的煙霧、粉塵等產(chǎn)生靜電式反應(yīng)，使其沉淀， 同時還能有效去除 甲醛、一氧化碳、細菌等有害物質(zhì)，使空氣得到凈化。2分類和用途超聲波霧化器采用高效集成電路，超小型一體化的獨特結(jié)構(gòu)設(shè)計，重要部件 采用高品質(zhì)的霧化片。加濕器、熏香器、美容機、消毒機、浴缸造霧機、盆景、 工藝品的廣泛用途。超聲波霧化器系列產(chǎn)品，從單噴頭到多噴頭、從不穩(wěn)定的法蘭安裝結(jié)構(gòu)式

7、到 高性能的投入式、從水的霧化器到耐二氧化氯等強氧化劑的霧化器，從鋅合金外 殼到黃銅和不銹鋼外殼，選擇霧化器產(chǎn)品型號，合理調(diào)整霧化器的參數(shù)和工藝。3.相關(guān)文獻、書目的準(zhǔn)備1 .孫曉霞.超聲波霧化噴嘴的研究進展M.北京：電子工業(yè)出版社，20042 .周國雄，夏國榮，周凱，等.基于無線數(shù)據(jù)收發(fā)原理的自動報站系統(tǒng)J .微 計算機信息，2008, 24 (1-1 ) : 179-1813 .蔣輝平，周國雄.單片機原理與應(yīng)用設(shè)計M .北京：北京航空航天大學(xué) 出版社，20074 .相關(guān)工具軟件的準(zhǔn)備I.Keil開發(fā)軟件2.Proteus仿真軟件3.Office4數(shù)學(xué)公式編輯器5 .說明在正確的使用情況下，

8、霧化片的使用壽命約3000小時，且極易更換。其使用壽命還與水的質(zhì)量有關(guān)，如果霧化片上沉積了水垢，請用柔布清洗。根據(jù)不同的的水質(zhì)和使用目的，可以選用不同的霧化片，如水質(zhì)較硬的地區(qū)選用覆不銹鋼 的霧化片，要求耐酸的使用環(huán)境選用玻璃釉面的霧化片。霧化器具有斷水自動保 護功能，當(dāng)水位低于水位開關(guān)時，霧化器會自動停止工作。霧化器工作時，請勿 把手置于霧化片上方，因高頻震蕩，手會有刺痛的感覺，但這不是電的沖擊或漏 電。霧化器的正確使用步驟為：將霧化器放入裝了水的容器內(nèi)一霧化器的電源連 接線接入變壓器一再將變壓器的插頭接入電源即可。6 .注意事項1、提倡病號用面罩做霧化，不用咬嘴（以防止呼出氣流進入霧化器內(nèi)

9、，銹蝕 霧化器內(nèi)部元件）。2、請勿使霧化吸入器受到任何強烈的沖撞，例如從高處摔落本產(chǎn)品。3、請勿把產(chǎn)品放在高溫、低溫、高壓或陽光直射的地方。4、請勿弄折送氣管。5、在每次開機前水槽中必需加足蒸儲水。檢查藥杯底膜片是否漏水，以防 止藥液進入水造成浪費，另外藥液侵蝕晶片。6、當(dāng)藥液瓶內(nèi)存在藥液時，請勿搬運或存放產(chǎn)品。7、每次使用完畢，將水槽中水完全放掉，擦干霧化器，晶片用軟布擦干， 發(fā)現(xiàn)晶片上有水垢，用晶片專用清洗液浸泡3min-5min,然后擦干，以延長壽命。8、請勿將霧化吸入器放置于嬰兒或無意識患者觸及的地方。9、請勿使用苯、稀釋劑和易燃化學(xué)藥品來清洗產(chǎn)品。10、關(guān)于廢棄的本體、附件和可選部件

10、的處理方法，請遵照當(dāng)?shù)卣囊?guī)定 執(zhí)行。7特別提醒不要在霧化片表面沒水時，將霧化器接入電源，因為電路啟動的脈沖電流在 霧化片沒有水的狀態(tài)下會燒壞霧化片 。8.單片機的選用方案一：采用傳統(tǒng)的51單片機。傳統(tǒng)51系列單片機為8位機，價格便宜，控 制簡單，但是運算速度慢，片內(nèi)資源少，存儲容量小，難以存儲大容量的程序和 實現(xiàn)快速精準(zhǔn)的反應(yīng)、控制、計算。方案二：采用FPGAT編程邏45器件。FPG勤能強大，編程靈活，低功耗，但 是價格昂貴操作復(fù)雜。方案三：采用TI公司LM3s811 空制器。LM3s811是64位的單片機，功能強大, 運算速度快、控制簡單，存儲容量大。9系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要

11、求確定系統(tǒng)功能電路圖如圖 1所示。圖1中，以超聲波霧化 器為系統(tǒng)核心器件，將一定溫度的熱水霧化為直徑 5微米左右的水顆粒，實現(xiàn)空 間迅速升溫、增濕：凈化空氣等功能。接通電源后整機工作，兩個溫度傳感器分 別返回室溫和水箱水溫，濕度傳感器接收空氣濕度信號，液位傳感器則返回水箱 液位信號，同時系統(tǒng)檢測用戶是否自行設(shè)定了溫濕度值， 沒有設(shè)定則調(diào)用系統(tǒng)默 認設(shè)置?？刂瓢寮匆赃@些信號為基準(zhǔn)開始各項控制工作，首先判斷室內(nèi)溫度， 若 溫度低于系統(tǒng)默認值25。C,則需要啟動霧化器給室內(nèi)空氣升溫，啟動霧化器前 要檢測水箱水溫，如果水溫不夠高，則需給水加熱，加熱啟動前檢測水位，若水 位在電熱器件之上，則啟動電熱器件

12、給水加熱，水位在設(shè)定水位之下則啟動進水 閥加水，到達啟動電熱器件水位再啟動加熱，水箱中水的溫度到達霧化設(shè)定值時， 開始霧化，至此系統(tǒng)自動完成了霧化前的一系列信號反查的準(zhǔn)備工作，隨著霧化器的啟動，室內(nèi)溫度和濕度都在增加，當(dāng)?shù)竭_用戶設(shè)定值或系統(tǒng)默認值， 霧化器 停止工作，系統(tǒng)進入溫濕度保持狀態(tài)。 當(dāng)溫度下降時再次啟動霧化器，如此循環(huán) 保持室內(nèi)溫濕度在用戶設(shè)定值上。系統(tǒng)功能電路圖10.硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)硬件電路主要包括單片機小系統(tǒng)、超聲波霧化器、溫度測量系統(tǒng)、 濕度測量系統(tǒng)、水位控制電路、按鍵顯示電路、加熱電路、指示部件、控制部件 9個電路模塊。其中單片機小系統(tǒng)選擇 AT89S52即可滿足該系統(tǒng)的要

13、求。本節(jié)的 重點在于介紹超聲波霧化器和溫濕度測量模塊、 水位控制電路和加熱電路的設(shè)計2超聲波霧化器電路原理圖超聲波霧化器用于調(diào)節(jié)空氣溫濕度。它以水為介質(zhì)，將電能經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換 成機械能，使水產(chǎn)生霧狀微粒.一般采用分體式，即超聲波霧化頭與電源和電路 部分完全分離，便攜帶，體積小、即插即用、設(shè)有自保功能；高可靠，可全天候工作。霧化器電路如圖3所示，電源經(jīng)變壓器（AC220V）降壓f48v1送橋式整流和 電容濾波后給電路提供工作電壓。 霧化器工作電路由振蕩器、換能器和水位控制 電路等組成。在溫度測量系統(tǒng)中，有兩個溫度測量點，一個是室內(nèi)溫度測量，溫 度值直接顯示到控制板的數(shù)碼管上面，實時通知用戶室內(nèi)溫度

14、。用戶可以通過感 知已知的室內(nèi)溫度在用戶面板設(shè)定想要的室內(nèi)溫度值，達到最佳的加溫效果；另一個是水溫測量，當(dāng)水的溫度達到霧化器啟動溫度范圍時通知單片機可以啟動超 熱，實現(xiàn)熱水霧化的自動控制，防止霧化冷水反而降低室內(nèi)溫度。 在比較了大量 測溫方案之后，決定采用集成溫度測量芯片DSI 8820。在濕度測量系統(tǒng)中，濕度測量系統(tǒng)包括濕度傳感器和 A/D模塊兩部分。系統(tǒng)采用的濕度傳感器是 cHTM-02/N濕度傳感器，由于該傳感器輸出為電壓信號，為了形成單片機便于 處理的數(shù)字信號，需要把濕度信號進行加轉(zhuǎn)換，在本設(shè)計中，采用了美國TI公司生產(chǎn)的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1549。在水位控制電路中，水箱水位采用三

15、級水 位監(jiān)控，三個探針分別位于水箱頂部，加熱器件上方，水箱底部。頂部探針用于 水箱溢出指示。中部探針用于檢測水位是否在加熱器件上方，以通知單片機能否 啟動電熱器件，底部探針用于指示水箱是否有水，該功能為附加功能指示。當(dāng)進水管電磁閥打開，水箱開始進水，各探針即檢測各自水位，實現(xiàn)進水，排水.加 熱，霧化等一系列自動控制。結(jié)構(gòu)圖如圖3。p?,era.T3液位測量圖在加熱電路中，本設(shè)計中電熱器的啟動或停止完全由單片機自動控制.溫度傳感器返回的水溫如果達到了霧化器的啟動溫度，電熱裝置則待命，一旦溫度下降，霧化器停止工作，隨即啟動電熱裝置給水加熱，當(dāng)達到程序設(shè)定的溫度值時 自動停止加熱，按照室溫決定是否啟

16、動霧化，如此循環(huán)，保證整個系統(tǒng)有序工作。11軟件設(shè)計在本設(shè)計中，主程序調(diào)用了 8個子程序，圖4為主程序結(jié)構(gòu)圖。圖4中， 其中各子程序的功能如下：（1）數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng) 的顯示部分。（2）鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實現(xiàn)鍵盤的輸入識別，軟件消 抖及控制相應(yīng)的程序。f31溫度信號處理程序：對兩個溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)行處理判斷，控制單片機進行分布控制和顯示。（41濕度信號處理程序：對濕度傳 感器送過來的數(shù)據(jù)進行處理并送顯示。f51液位控制程序：接收探針?biāo)瓦^來的液 位信號并以此為標(biāo)準(zhǔn)去控制相應(yīng)的執(zhí)行器件。（6）室溫、水溫及濕度繼電器控制 序：接收相應(yīng)的信號控制繼電器動作。圖4

17、主程序結(jié)構(gòu)圖12運行情況系統(tǒng)外觀平面圖如圖5。系統(tǒng)設(shè)計為方形以便于放置，中間加入了隔板保護 左端電路部分，防止其所處空間濕度過大影響系統(tǒng)正常工作。平面圖5產(chǎn)品平面圖將本系統(tǒng)與現(xiàn)今流行的加熱加濕類產(chǎn)品列表對比如下，其系統(tǒng)功能比較見表1從表1中可以看出，超聲波加熱加濕器相對于現(xiàn)有類似產(chǎn)品來說具有更好的推廣 價值。表1功能比較表產(chǎn)出功能父嗖或木平均功率種用J*甘可*廣處好居加第K疝忸野忖津.易3WW夫I部恬慢桂麗加科忸超恒9110000JiU卜XI 游蟆制.f闌帕，】刎左心««IfE暮IM-2W0事啤好13結(jié)語我的設(shè)計的基于超聲波的智能調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)通過超聲波將熱水霧化，實現(xiàn)了 室

18、內(nèi)的快速升溫以及加濕的作用，可廣泛應(yīng)用于浴室、廳堂的空氣調(diào)節(jié)等方面， 相對于常用的恒溫恒濕空調(diào)機，單臺機器相比便宜了近9000元.可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。本文作者創(chuàng)新點：提出一種基于單片機的超聲波霧化器的關(guān)， 全參數(shù) 化的代碼編寫，可以任意配置圖像尺寸、圖像位寬、小波變換的級數(shù)這三個參數(shù)。 此小波變換IP核將應(yīng)用于圖像壓縮以及圖像融合的算法實現(xiàn)中，為以后系統(tǒng)集 成提供了可靠的保證。14總結(jié)本文提出了一種高效并行的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)二維提升小波變換。此結(jié)構(gòu)極大程度 地減少了存儲器的占用，采用優(yōu)化的移位加操作實現(xiàn)常系數(shù)乘法器，并插入細粒流水線，使數(shù)據(jù)通道處理速度加快，并且IP核基本與硬件無關(guān)。依照IP核設(shè)計

19、 規(guī)范要求，設(shè)計完全參數(shù)化，可方便重新配置；并且設(shè)計了有效的testbench ,可供用戶進行驗證，利于SOCXSOPCK統(tǒng)集成設(shè)計。本文創(chuàng)新點：本文設(shè)計二維 離散小波IP核具有以下技術(shù)創(chuàng)新點：1、可任意配置圖像尺寸、圖像位寬、小波 變換的級數(shù)這三個參數(shù)，完全滿足可重用性設(shè)計規(guī)范。2、精簡的存儲結(jié)構(gòu)，使二維小波變換只需要7行數(shù)據(jù)緩存即可實現(xiàn)行列并行濾波處理。3、優(yōu)化的常系 數(shù)乘法器以及流水線設(shè)計，使IP核與器件無關(guān)，且處理速度快。附錄/ /* #include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int

20、* *void init()power=0;lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);TMOD=0x10;EA=0;Trig=0;Echo=0;delay(1);/power is ok /low enble/display open ,cursor off,blink off/pointer auto add 1/clear screen and pointertime1,16 bit timmer/open entire interrupt*void ini

21、t1() write_com(0x80); write_dat(W); write_dat('L'); write_dat(':'); write_com(0x86); write_dat('M'); write_dat('M');*void display(uint temp) write_com(0x83);write_dat(temp/100)+0x30);delay(20);write_dat(temp%100/10+0x30);delay(20);write_dat(temp%10+0x30);*void display

22、1()uchar code table="SIAS UNIVERSITY "uchar code table1尸"ZZS 20071521258 "uchar num;write_com(0x80);for(num=0;num<16;num+)write_dat(tablenum); delay(300);write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<16;num+)write_dat(table1num); delay(300);write_com(0x01);delay(1000);/*/*void main()i

23、nit();display1();init1();while(1)alertl=1;alertm=1;alerth=1;EA=0;Trig=1;delay_20us();Trig=0;/timeri , 16 bit/low alert/middle alert/high alert/off entire interrupt/ultrasonic Trigger/delay 20us20us's Pulse*while(Echo=0); /wait Echo change High V ol succeed_flag=0; /clear succeed flagEA=1;EX0=1;T

24、H1=0;TL1=0;TF1=0;TR1=1;/open entire interruot /open exinterruptO /clear timeri's high 8 bit /clear timeri's low 8 bit /clear timeri's overflow bit/start timeridelay(20);TRi=0;EX0=0;/waitting/stop timeri/off exinterruptOif(succeed_flag=i) time=timeH*256+timeL;/entire timedistance=time*0.1

25、72;waterlevel=163-distance;s=t*340/2*i000mm/if(waterlevel>=0&&waterlevel<=163) display(waterlevel);if(succeed_flag=O)distance=0;if(waterlevel>=0&&waterlevel<=50)write_com(0x8C);write_dat('L');alertl=O;/RED Light,low water level pumb=0;/open pumb,add water else if(

26、waterlevel>50&&waterlevel<=100)write_com(0x8C);write_dat('M');alertm=0;else if(waterlevel>100&&waterlevel<=163) write_com(0x8C);write_dat('H');alerth=O;pumb=i;/off pumbdelay(200);* *void exter() interrupt 0 timeH =TH1;/timeri Low 8 bit/timeri High 8 bit/off exinterrupttimeL =TL1;succeed_flag=1;EX0=0;*、課程設(shè)計成績評定表院系：物理與電子工程學(xué)院班級： 姓名： 學(xué)號:項目分 值優(yōu)秀(x > 90%)良好(90%>x >80%)中等(80%>x