室內(nèi)空氣凈化系統(tǒng).doc

畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 論 論 文 文 設(shè)計 論文 題目設(shè)計 論文 題目 室內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)設(shè)計 單單 位 系別 位 系別 自動化系 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名名 陳鑫 專專 業(yè)業(yè) 電氣工程及其自動化 班班 級級 05111202 學(xué)學(xué) 號號 2012212368 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師 張姣 答辯組負(fù)責(zé)人答辯組負(fù)責(zé)人 潘顯兵 填表時間 填表時間 2016 年年 5 月月 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院教務(wù)處制重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院教務(wù)處制 編編 號號 審定成績審定成績 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 I 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文論文 任務(wù)書任務(wù)書 設(shè)計 論文 題目 室內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)設(shè)計室內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 陳鑫 系別 自動化 專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 05111202 指導(dǎo)教師 張姣 職稱 講師 聯(lián)系電話教師單位 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院 下任務(wù)日期 2015 年 12 月 29 日 主主 要要 研研 究究 內(nèi)內(nèi) 容容 方方 法法 和和 要要 求求 1 選用單片機作為主控制器 2 完成部分模塊的設(shè)計如溫度檢測模塊 濕度檢測模塊 溫濕度顯示模塊 電源 模塊 驅(qū)動電路模塊 鍵盤輸入模塊和報警模塊 控制模塊 3 實現(xiàn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計 4 用 PROTEL 軟件完成系統(tǒng)的原理圖設(shè)計 5 應(yīng)用仿真軟件 Protus 實現(xiàn)模擬 進進 度度 計計 劃劃 第 1 周 第 3 周 查閱資料 完成英文翻譯及整體方案設(shè)計 第 4 周 第 6 周 完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計 第 7 周 第 9 周 完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計 第 10 周 第 12 周 撰寫論文 修改論文 完成答辯 主主 要要 參參 考考 文文 獻獻 1 鄧永光 基于單片機的室內(nèi)智能通風(fēng)控制系統(tǒng)研究 D 南昌 南昌大學(xué) 2008 2 孫勇 生物安全實驗室空調(diào)凈化控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用 D 西安 西安電子科 技大學(xué) 2009 3 馮磊 醫(yī)院多功能情報監(jiān)控系統(tǒng)的研究 D 上海 上海交通大學(xué) 2008 4 肖德玲 基于 Internet 的遠(yuǎn)程室內(nèi)空氣品質(zhì)檢測與評價 D 西安 西安工程 科技學(xué)院 2004 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 教研室主任簽字 年 月 日 備注 此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫 并于畢業(yè)設(shè)計 論文 開始前下達給學(xué)生 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 II 摘摘 要要 在我們生活的大多數(shù)場所 為了節(jié)省能源 其建筑都是密封的 即使在安裝空調(diào)系統(tǒng) 的前提下 通常的新風(fēng)量約占空調(diào)總風(fēng)量的 15 左右 其余的 85 都是室內(nèi)的回風(fēng) 因 此室內(nèi)的大部分空氣都在往返循環(huán)使用 所以室內(nèi)常積有許多諸如病毒 霉毒 細(xì)菌 真 菌 煙塵 異味 化學(xué)物以及轉(zhuǎn)換后的甲醛 笨 氨等污染 使室內(nèi)空氣質(zhì)量更加惡化 污染更加嚴(yán)重 在衛(wèi)生部組織開展的全國公共場所中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生狀況監(jiān)督檢查結(jié) 果也表明 合格率僅為 6 2 人們在這樣的環(huán)境下生活工作 嚴(yán)重危害健康和生命 本文主要對家用空氣凈化器進行分析設(shè)計 根據(jù)空氣凈化器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各部件的工 作原理 以及消費者需求進行設(shè)計 設(shè)計了一種基于C8051F020 單片機的智能室內(nèi)空氣凈 化系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要包括氣體傳感器陣列數(shù)據(jù)采集模塊 電機和紫外燈驅(qū)動控制模塊 紫 外燈燈管信號反饋模塊 TFT 液晶觸摸顯示模塊 紅外遙控和蜂鳴器發(fā)聲裝置等 實現(xiàn)了 空氣凈化過程的智能控制 提供了TFT 液晶觸摸顯示的友好操作界面 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 單片機 數(shù)據(jù)采集 空氣凈化系統(tǒng) 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 III ABSTRACT In most places of our life in order to save energy the building was sealed Even under the premise of installing air conditioning system usually Xinfengliang accounted for about 15 per cent of the total air volume of air conditioning the remaining 85 are of indoor air so most of the indoor air are in cyclic use so the indoor constant product there are many such as virus mildew bacteria fungi smoke smell chemicals and turn after the decoration of formaldehyde benzene ammonia and other pollution indoor air quality worse the pollution is more serious The results also showed that the qualified rate was only 6 2 the health status of the central air conditioning and ventilation system in the national public places organized by the Ministry of health People living and working in this environment seriously endanger the health and life Dual wavelength hydrogen plasma purification technology can in does not change the existing ventilation and personnel work as usual dynamic condition rapid sterilization disinfection and at the same time improve the ambient air of oxygen This article mainly carries on the analysis design to the household air purifier according to the air purifier s internal structure and the work principle of each component as well as the consumer demand to carry on the design Design a based on C8051F020 MCU intelligent indoor air purification system The system mainly includes gas sensor array data acquisition module motor and UV lamp drive control module UV lamp lamp signal feedback module TFT LCD touch display module infrared remote control and a buzzer sound device realize the air purification process of intelligent control provide the TFT LCD touch display friendly operation interface Key words Singlechip Data acquisition Air purification system 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 IV 目目 錄錄 前 言 1 第一章 系統(tǒng)概述 2 第一節(jié) 空氣凈化器的研究意義 2 一 空氣質(zhì)量隱患 2 二 空氣凈化器的作用 2 第二節(jié) 空氣凈化發(fā)展史 3 第三節(jié) 空氣凈化器的研究現(xiàn)況 4 一 亞都空氣凈化器調(diào)研 4 二 美的空氣凈化器調(diào)研 5 三 遠(yuǎn)大空氣凈化器調(diào)研 5 第四節(jié) 章節(jié)安排 6 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 7 第一節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo) 7 第二節(jié) 現(xiàn)代空氣凈化器弊端 7 第三節(jié) 本系統(tǒng)功能定位 8 第四節(jié) 系統(tǒng)總體框圖 8 第三章 硬件設(shè)計 10 第一節(jié) 單片機的選擇 10 第二節(jié) 單片機的引腳介紹 11 第三節(jié) 氣體質(zhì)量檢測 12 一 檢測氣體的選擇 12 二 氣體傳感器的選擇 12 三 粉塵傳感器的選擇 13 四 傳感器硬件電路設(shè)計 13 第四節(jié) 繼電器控制電路 14 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 V 第五節(jié) 電機和紫外燈控制電路 14 第六節(jié) TFT 液晶觸摸顯示 16 第七節(jié) 電源轉(zhuǎn)換電路 16 第四章 軟件設(shè)計 18 第一節(jié) 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 第二節(jié) 主程序流程圖 18 第三節(jié) 各子程序 20 一 紅外遙控設(shè)計 20 二 液晶屏顯示設(shè)計 20 第五章 系統(tǒng)仿真 21 第一節(jié) PROTEUS軟件概述 21 第二節(jié) 實驗結(jié)果顯示 21 結(jié) 論 24 致 謝 25 參考文獻 26 附 錄 27 一 英文原文 27 二 英文翻譯 33 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 1 前前 言言 空氣凈化器的含義是指能夠?qū)⒋髿庵械母鞣N雜質(zhì)和污染物吸附 分解和消除的一種空 氣潔凈機 其中可分解和消除的空氣包括 PM2 5 毛發(fā) 異味 粉塵 花粉 甲醛之類的 裝修污染在內(nèi)的過敏原和粉塵等都是空氣中必須需要去除的污染物 而空氣凈化器正好可 以有效地消除了這樣的污染 改善空氣質(zhì)量的產(chǎn)品之一 它主要使用的地方有室內(nèi) 家庭 商業(yè) 工業(yè)和車輛內(nèi)部等 根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 廣義上對于空氣凈化器定義是 從空氣中分離并且消除一種 或多種污染空氣的設(shè)備 對空氣中的污染物有一定消除能力的裝置 由于經(jīng)濟的快速發(fā)展的同時 不可避免的也帶來的環(huán)境的污染 隨著人民生活水平的 提高 人們也對環(huán)境和生活環(huán)境質(zhì)量逐漸開始關(guān)注 近幾年來 在空氣中已經(jīng)出現(xiàn)的一些 問題 比如霧霾 酸雨等問題的出現(xiàn) 空氣凈化器這一新型產(chǎn)品也由此開始流行起來 并 且這已成為一種流行的環(huán)保方式 但是現(xiàn)有空氣凈化器的市場比較單一 目前太機械化的 缺點 虛有其表的功能是市場普遍存在的現(xiàn)象 因此 通過對現(xiàn)有現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進行分析 我們必須在現(xiàn)有空氣凈化器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對其再進行設(shè)計和創(chuàng)新將空氣更好的濾清 其目 的就是設(shè)計出相對容易使用的產(chǎn)品 本文主要對室內(nèi)空氣凈化器進行分析設(shè)計 根據(jù)人民的需求針對內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和各部件 的工作原理 以及消費者對產(chǎn)品的需求進行設(shè)計和改造 其中包括對其的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及 工作原理 系統(tǒng)硬件設(shè)計 軟件設(shè)計等諸多問題的研究 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 2 第一章第一章 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 第一節(jié)第一節(jié) 空氣凈化器的研究意義空氣凈化器的研究意義 一 空氣質(zhì)量隱患一 空氣質(zhì)量隱患 在我國 近年來我國室內(nèi)空氣污染狀況驚人 室內(nèi)空氣污染對人體健康造成的威脅 觸目驚心 污染凈化與健康的 隱形殺手 也成為全世界各國共同關(guān)注的問題 美 國專家檢測發(fā)現(xiàn) 在室內(nèi)空氣中存在500 多種揮發(fā)性有機物 其中致癌物質(zhì)就有20 多種 致病病毒 200 多種 危害較大的主要有 氡 甲醛 苯 氨以及酯 三氯乙烯 等 中國消費者協(xié)會公布過一項調(diào)查結(jié)果 抽樣檢測的新裝修的住房中有七成含有有 毒氣體 在這樣的新居中 人們往往出現(xiàn) 頭痛 頭暈 過敏性疲勞和眼 鼻 喉刺痛 等不適感 世界衛(wèi)生組織 WHO 將此現(xiàn)象稱為 病態(tài)建筑物綜合征 2002 年 8 月初 中國消費者協(xié)會公布了一項調(diào)查結(jié)果 北京對30 戶裝修后的室 內(nèi)環(huán)境污染物進行檢測 發(fā)現(xiàn)甲醛濃度超標(biāo)達73 杭州對 53 戶裝修后的室內(nèi)環(huán)境 污染物進行檢測 發(fā)現(xiàn)甲醛濃度超標(biāo)達79 最高的超標(biāo)達 30 倍以上 近幾年來 隨著 我國城鎮(zhèn)居民的生活水平的提高 人們對自身的居住環(huán)境要求越來 越高 不斷改善著住房條件 從單一的增加居住面積到對住房的豪華裝修 目前 我 國城鎮(zhèn)居民每年有 1500 億元花費在居室裝修上 據(jù)不完全統(tǒng)計 上海市 僅僅家庭裝 修市場每年產(chǎn)值可達 200 250 億元 而且以每年 10 15 的速度遞增 據(jù)報道 找個 室內(nèi)裝飾工程的市場需求量到 2005 年以超過 6000 億元 它所帶動的裝飾材料和家電 等超過 4000 億元 由室內(nèi)裝飾裝修材料引起的室內(nèi)環(huán)境污染也日益嚴(yán)重 另據(jù)統(tǒng)計 我國由于室內(nèi)空氣污染造成的損失 如果按支付意愿價值估計 約為106 億美元 在工業(yè) 經(jīng)濟 開發(fā)高度發(fā)展的同時 我們的室內(nèi)環(huán)境也日益的被嚴(yán)重污染 二 空氣凈化器的作用二 空氣凈化器的作用 空氣凈化器主要是用來凈化室內(nèi)空氣的小型家電產(chǎn)品 使用空氣凈化器凈化室內(nèi)空氣 是國際公認(rèn)的改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的方法 性能優(yōu)良的空氣凈化器可有效地去除空氣中的有 害氣體 吸附空氣中的懸浮顆粒 特別是各種細(xì)菌和病毒 一般是以懸浮顆粒作為生存載 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 3 體 所以也同時被清除 空氣凈化器對于改善室內(nèi)空氣質(zhì)量 維護人們身體健康大為有益 空氣凈化器可以給人們帶來純凈的空氣 為人們的健康保駕護航 很多特殊人群尤為 適合 例如孕婦 兒童 老人 呼吸道疾病患者 辦公室一族 以及長期開車 處于人多 且室內(nèi)污染較大的人群 純凈的空氣有助于人體的生長發(fā)育 愉悅心情 提高工作效率 例如孕婦在空氣污染嚴(yán)重的室內(nèi)會感到身體不適 出現(xiàn)頭暈 出汗 口干舌燥 胸悶欲吐 等癥狀 對胎兒的發(fā)育產(chǎn)生不良的影響 患上心臟疾病的可能性是呼吸清新空氣的孕婦所 生孩子的 3 倍 而辦公室一族由于工作狀態(tài)大都在辦公室里 每天對著電腦 少有機會運 動并到室外呼吸新鮮的空氣 在恒溫密閉空氣質(zhì)量不好的環(huán)境中 容易導(dǎo)致頭暈 胸悶 乏力 情緒起伏大等不適癥狀 影響工作效率 引發(fā)各種疾病 嚴(yán)重者還可致癌 因此選 擇一款合適的空氣凈化器 對人們的生活品質(zhì)是事半功倍 根據(jù)美國環(huán)保署的研究 人們在室內(nèi)空間接觸到空氣污染物的平均程度是室外空間的 2 5 倍 嚴(yán)重時甚至可高達 100 倍 而國內(nèi)調(diào)查表明 城市居民每天在室內(nèi)的時間長達 21 53 小時 占全天時間的 90 因此 人體健康與室內(nèi)空氣凈化程度關(guān)系密切 健康呼 吸 已成為迫切的需要 設(shè)計出一臺能夠高效便捷凈化室內(nèi)空氣質(zhì)量的凈化器顯得尤其重 要 第二節(jié)第二節(jié) 空氣凈化發(fā)展史空氣凈化發(fā)展史 空氣凈化器起源于消防用途 1823 年 約翰和查爾斯 迪恩發(fā)明了一種新型煙霧防 護裝置 可使消防隊員在滅火時避免煙霧侵襲 1854 年 一個名叫約翰斯 滕豪斯的人在前輩發(fā)明的基礎(chǔ)上又取得新進展 通過數(shù) 次嘗試 他了解到向空氣過濾器中加入木炭可從空氣中過濾出有害和有毒氣體 二戰(zhàn)期間 美國政府開始進行放射性物質(zhì)研究 他們需要研制出一種方式過濾出所有 有害顆粒 以保持空氣清潔 使科學(xué)家可以呼吸 于是 HEPA 過濾器應(yīng)運而生 在 20 世紀(jì) 50 60 年代 HEPA 過濾器一度非常流行 很受防空洞設(shè)計和建設(shè)人員歡迎 進入 20 世紀(jì) 80 年代 空氣凈化的重點已經(jīng)轉(zhuǎn)向空氣凈化方式 如家庭空氣凈化器 過去的過濾器在去除空氣中的惡臭 有毒化學(xué)品和有毒氣體方面非常好 但不能去除霉菌 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 4 孢子 病毒或細(xì)菌 而新的家庭和寫字間用空氣凈化器 不僅能清潔空氣中的有毒氣體 還能凈化空氣 去除空氣中的細(xì)菌 病毒 灰塵 花粉 霉菌孢子等 現(xiàn)在 空氣凈化器已經(jīng)有了多種不同的設(shè)計制作方式 并且每一次技術(shù)的變革都為人 們室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善帶來顯著效果 而這一切目的只有一個 希望能凈化室內(nèi)空氣來提 高人們的生活質(zhì)量 目前市場上空氣凈化器大都主要構(gòu)成有 機箱外殼 過濾段 風(fēng)道設(shè)計 電機 電源 液晶顯示屏等 決定壽命的是電機 決定凈化效能的是過濾段 決定是否安靜的是風(fēng)道設(shè) 計 機箱外殼 過濾段 電機 第三節(jié)第三節(jié) 空氣凈化器的研究現(xiàn)況空氣凈化器的研究現(xiàn)況 一 亞都空氣凈化器調(diào)研一 亞都空氣凈化器調(diào)研 亞都空氣凈化器是以活性炭過濾網(wǎng) HEPA 過濾網(wǎng)為技術(shù)特點的空氣凈化器 其風(fēng)格 各異 整體來看 今年的產(chǎn)品趨于簡約風(fēng)格 并添加了一些人機互動的形式功能 其高端產(chǎn)品特點 材料趨勢以實木和金屬為主 造型采用有機形態(tài) 操作以界面顯示 操作為主 給人的感受是造型獨特 整體特點 獨特的材質(zhì)和高性能 圖 1 1 亞都裝修衛(wèi)士凈化器 其中端產(chǎn)品的特點 材料趨勢以 ABS 和啞光噴漆為主 造型趨于簡約 操作以實體 按鍵加小顯示為主 給人的感受常規(guī)合理 整體特點 可以人機互動 其低端產(chǎn)品特點 材料趨勢以 ABS 加圖案為主 造型采用硬朗的線條 操作以實體按 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 5 鍵 無界面為主 給人的感受是常規(guī)合理 整體特點 有一定的針對性主題和性價比 適用場所 新裝修的房子 相信很多剛裝修的房子的朋友都知道 房間裝修好以后 不能立即 住進去 因為里面甲醛污染非常嚴(yán)重 大多情況下都是放置一個月才住進去 其實這個時 候可以用亞都空氣凈化器 見圖1 1 非常有用 辦公室或公共場所 這些地方因為人流大 抽煙等空氣污染非常嚴(yán)重 也比較適合 安裝空氣凈化器 二 美的空氣凈化器調(diào)研二 美的空氣凈化器調(diào)研 美的空氣凈化器的整體造型簡約 體量輕薄 性價比較高 以中低端產(chǎn)品為主 高端 產(chǎn)品重視操作的便捷性 濾網(wǎng)的更換別致 其高端產(chǎn)品特點 材料趨勢以鋼化玻璃加圖案為主 見圖 1 2 造型簡約有層次感 操作以界面顯示操作為主 給人的感受專業(yè)感強 整體特點 獨特的材質(zhì)和高性能 其中端產(chǎn)品的特點 材料趨勢以 ABS 加金屬漆為主 造型簡約有層次感 主要采用實 體按鈕或無顯示操作 給人的感受是超薄 整體特點 超薄 圖 1 2 美的空氣凈化器 其低端產(chǎn)品特點 材料趨勢以 ABS 加高亮噴漆為主 造型簡約加密集通風(fēng)隔柵 操作 以界面顯示操作為主 給人的感受是使用 整體特點 材質(zhì)和高性能 三 遠(yuǎn)大空氣凈化器調(diào)研三 遠(yuǎn)大空氣凈化器調(diào)研 遠(yuǎn)大空氣凈化器 見圖 1 3 全線產(chǎn)品風(fēng)格統(tǒng)一均為金屬包裹密集網(wǎng)孔 表面光亮 汽車涂料 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 6 高中低端產(chǎn)品主要以性能和產(chǎn)品比例作為差異化 高端瘦高 中低端矮胖 均為小界 面顯示 表面材料趨勢 金屬外殼加汽車漆 造型 簡潔幾何加密集網(wǎng)孔 操作 實體按鍵加 小顯示 感受 專業(yè)感設(shè)備感強 特點 專業(yè)加色彩 DIY 圖 1 3 遠(yuǎn)大空氣進化器 第四節(jié)第四節(jié) 章節(jié)安排章節(jié)安排 本文一共分為五章 分別介紹了空氣凈化器的系統(tǒng)概述 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 系統(tǒng)的 硬件設(shè)計和軟件設(shè)計 系統(tǒng)仿真五個章節(jié)對空氣凈化器做了全面的介紹分析 詳細(xì)的介紹 了空氣凈化系統(tǒng)的組成與設(shè)計和系統(tǒng)的內(nèi)部硬件構(gòu)造和軟件程序 最后的系統(tǒng)仿真讓我們 深刻理解空氣凈化系統(tǒng)的理論 理論聯(lián)系實際 強化動手能力 訓(xùn)練創(chuàng)新思維 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 7 第二章第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計系統(tǒng)總體方案設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo) 通過對現(xiàn)代人生活環(huán)境及方式的研究 從而發(fā)現(xiàn)一些問題 由于現(xiàn)代人在工作和生活 方式的改變 越來越注重環(huán)境質(zhì)量 而隨著這種觀念的深入 空氣凈化器的開發(fā) 設(shè)計 研究 使用必將成為現(xiàn)代人所關(guān)注的問題之一 而現(xiàn)今國內(nèi)市場上的產(chǎn)品造型過于單一 大多缺乏新意 產(chǎn)品之間相似度高 無法將形式與功能統(tǒng)一并且相融合 而且材料浪費 二度污染的現(xiàn)象普遍存在 所以一款高效 節(jié)能 智能的空氣凈化器才是消費者最終需求 因此 針對市場上這一普遍現(xiàn)象 本課題希望通過研討國內(nèi)外優(yōu)秀的設(shè)計并通過調(diào)研分析 在現(xiàn)有空氣凈化器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再設(shè)計與創(chuàng)新 設(shè)計出便于使用的 功能相對完善一款產(chǎn) 品 為豐富國內(nèi)市場 為趕上外國先進水平盡一份力 第二節(jié)第二節(jié) 現(xiàn)代空氣凈化器弊端現(xiàn)代空氣凈化器弊端 面對當(dāng)下霧霾重污染及裝修污染物肆虐的環(huán)境 為了呼吸健康 越來越多的人選擇通 過購買空氣凈化器來 搞好自己家的空氣環(huán)境 但空氣凈化器市場品類繁多的 存在很 大的弊端 通過調(diào)查發(fā)現(xiàn) 目前空氣凈化器技術(shù)主要分為兩種 一種是我們比較熟悉的傳統(tǒng)過濾 網(wǎng)型產(chǎn)品 需要定期更換濾網(wǎng) 另外一種是最新的逐漸受熱捧的無耗材產(chǎn)品 傳統(tǒng)濾網(wǎng)型 空氣凈化器技術(shù)應(yīng)用的比較廣泛 研發(fā)成本低 占據(jù)大部分的市場份額 但傳統(tǒng)空氣凈化 器在凈化時 會把不能分解污染物吸附在過濾網(wǎng)上 長時間堆積飽和會再次釋放回到空氣 中 造成二次污染危害健康 還有 傳統(tǒng)過濾網(wǎng)型產(chǎn)品存在后續(xù)維護成本高 不能分解甲 醛 不能凈化超細(xì)微顆粒物等弊端 而且產(chǎn)品濾網(wǎng)壽命結(jié)束后 無法回收 只能作為垃圾 處理 濾網(wǎng)普遍由 PP 熔噴纖維或者玻璃纖維構(gòu)成 掩埋后很難降解 容易對環(huán)境形成了 二次污染 所以一款綠色 節(jié)能 智能 清新持久的凈化器才是消費者的最終需求 綜合上述因素空氣清新器的設(shè)計對于現(xiàn)代人生活方式和工作環(huán)境尤為重要 因此 在本次設(shè)計中將使用環(huán)境問題作為設(shè)計的重要因素 將環(huán)境與形態(tài)設(shè)計更好的融合 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 8 第三節(jié)第三節(jié) 本系統(tǒng)功能定位本系統(tǒng)功能定位 空氣凈化器采用負(fù)離子過濾技術(shù) 負(fù)離子空氣凈化器 是一種利用自身產(chǎn)生的負(fù) 離子對空氣進行凈化 除塵 除味 滅菌的環(huán)境優(yōu)化電器 其與傳統(tǒng)的空氣凈化機的不同 之處是以負(fù)離子作為作用因子 主動出擊捕捉空氣中的有害物質(zhì) 而傳統(tǒng)的空氣凈化機是 風(fēng)機抽風(fēng) 利用濾網(wǎng)過濾粉塵來凈化空氣 稱為被動吸附過濾式的凈化原理 需要定期更 換濾網(wǎng) 而負(fù)離子空氣凈化器則無需耗材 自動識別空氣質(zhì)量并啟動凈化 讓您的環(huán)境不知不覺中得到凈化 觸控指示燈可控制其啟動與關(guān)閉節(jié)能環(huán)保 人機界面簡單易懂 把操作做到最簡化 避免誤操作 第四節(jié)第四節(jié) 系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)總體框圖 設(shè)計的智能空氣凈化系統(tǒng)可對室內(nèi)空氣中的粉塵 甲醛 CO2 等有毒有害氣體信息實 時采集 利用過濾膜過濾室內(nèi)空氣中的顆粒狀污染物 利用紫外線的照射破壞致病體的 DNA 結(jié)構(gòu)達到消毒滅菌的作用 系統(tǒng)啟動分為自動模式和手動模式兩種 自動模式中對 有害氣體濃度凈化標(biāo)準(zhǔn)有一般 良好 優(yōu)質(zhì) 3 種標(biāo)準(zhǔn) 手動模式中的 3 個電機分別運行在 低速 中速 高速 3 種狀態(tài) 一般標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)啟動的是低速運行的電機 依此類推 自動模 式下用戶選擇凈化標(biāo)準(zhǔn)后即可實現(xiàn)凈化過程的自動控制 手動模式下用戶選擇啟動某種轉(zhuǎn) 速的電機 但當(dāng)凈化完成后還需其他手動操作 在自動模式凈化過程中 空氣中有毒有害 氣體濃度低于或等于標(biāo)準(zhǔn)值時 停止電機 高于標(biāo)準(zhǔn)值時 自動啟動電機 實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)值 下室內(nèi)空氣凈化過程的智能控制 在手動模式凈化過程中 用戶可根據(jù)液晶屏顯示的空氣 質(zhì)量數(shù)據(jù)選擇啟動某種轉(zhuǎn)速的電機 但當(dāng)凈化完成時電機仍會運轉(zhuǎn) 需手動關(guān)閉或切換其 他轉(zhuǎn)速或模式 室內(nèi)空氣中粉塵或甲醛濃度持續(xù) 6h 超過某一設(shè)定值 液晶屏?xí)@示 清 洗膜 提示用戶清洗或更換過濾膜 CO2 含量超過設(shè)定值時 液晶屏?xí)@示 打開窗戶 提示用戶開窗 同時主控芯片通過紫外燈燈管信號反饋電路傳輸?shù)男盘柵袆e紫外燈是否正 常工作 為了實現(xiàn)對空氣凈化過程中的智能化控制 應(yīng)該提高系統(tǒng)的性能與可靠性 采用 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 9 C8051F020 做為控制核心芯片 系統(tǒng)主要包括氣體的傳感器陣列數(shù)據(jù)采集模塊 電機與 紫外燈驅(qū)動控制模塊 紫外燈燈管信號反饋模塊 TFT 液晶觸摸顯示模塊 紅外遙控和蜂 鳴器發(fā)聲裝置等 氣體的傳感器陣列有 DHT11 溫濕度傳感器 DSM501 粉塵傳感器 MG811 型 CO2 傳感器 MQ138 甲醛氣體傳感器 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 如圖 2 1 所示 C8051F020單片機 蜂鳴器 紅外遙 控模塊 電源模塊 氣 體 傳 感 器 陣 列 3 2寸TFT液 晶觸摸顯示 模塊 燈管信號 反饋模塊 電機和紫外 燈驅(qū)動控制 模塊 圖 2 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 10 第三章第三章 硬件設(shè)計硬件設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 單片機的選擇單片機的選擇 本文設(shè)計了一種基于 C8051F020 單片機的智能室內(nèi)空氣凈化系統(tǒng) C8051F020 是基 于高速 8051 微控制器內(nèi)核 流水線指令的結(jié)構(gòu) 速度可到達 25Mindication s 4352 字節(jié) 的數(shù)據(jù) RAM 64k 字節(jié)可以在線編輯的 flash 存儲器 外部 64 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器接口 內(nèi)部含有真正 12bit100 ksample s 的八通道 ADC 真正 8 字節(jié) 500 ksample s 的 8 通道 ADC 均可以帶 PGA 和模擬的多路開關(guān) 和 2 個 12 bit DAC 具有 8byte 寬的端口 I O 口 可以同時操作的硬件 SMBus I2CTM 的兼容 SPITM 以及兩個 UART 串口 可 有 5 個通用的 16 bit 定時器 可編程的 16 bit 定時器陣列 有 5 個可捕捉模塊 與舊版 的 51 系列單片機相比 在相同成本的情況下 可靠性和速度得到了很大提高 C8051F020 單片機的引腳配置如圖 3 1 所示 圖 3 1 C8051F020 單片機引腳配置圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 11 第二節(jié)第二節(jié) 單片機的引腳介紹單片機的引腳介紹 C8051F020 單片機內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個通用工作寄存器 所有的寄存器都 直接與運算邏輯單元 ALU 相連接 使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨 立的寄存器 這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率 并且具有比普通的復(fù)雜指令集微處理器高 10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率 其引腳圖的功能概述如表 3 1 所示 表 3 1 C8051F020 單片機引腳功能概述 引腳說明 VCC數(shù)字電路的電源 GND地 端口 A PA7 PA0 端口 A 為 8 位雙向 I O 口 并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻 其輸出緩沖器 具有對稱的驅(qū)動特性 可以輸出和吸收大電流 端口 B PB7 PB0 端口 B 為 8 位雙向 I O 口 并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻 其輸出緩沖器具 有對稱的驅(qū)動特性 可以輸出和吸收大電流 端口 C PC7 PC0 端口 C 為 8 位雙向 I O 口 并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻 其輸出緩沖器具 有對稱的驅(qū)動特性 可以輸出和吸收大電流 端口 D PD7 PD0 端口 D 為 8 位雙向 I O 口 并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻 其輸出緩沖器 具有對稱的驅(qū)動特性 可以輸出和吸收大電流 端口 E PE7 PE0 端口 E 為 8 位雙向 I O 口 并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻 其輸出緩沖器具 有對稱的驅(qū)動特性 可以輸出和吸收大電流 端口 F PF7 PF0 端口 F 為 ADC 的模擬輸入引腳 如果不作為 ADC 的模擬輸入 端口 F 可 以作為 8 位雙向 I O 口 并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻 其輸出緩沖器具有 對稱的驅(qū)動特性 可以輸出和吸收大電流 端口 G PG4 PG0 端口 G 為 5 位雙向 I O 口 并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻 其輸出緩沖器 具有對稱的驅(qū)動特性 可以輸出和吸收大電流 RESET復(fù)位輸入引腳 超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位 低于此時間的 脈沖不能保證可靠復(fù)位 XTAL1反向振蕩器放大器及片內(nèi)時鐘操作電路的輸入 XTAL2反向振蕩器放大器的輸出 AVCCAVCC 為端口 F 以及 ADC 轉(zhuǎn)換器的電源 需要與 VCC 相連接 即使沒有 使用 ADC 也應(yīng)該如此 使用 ADC 時應(yīng)該通過一個低通濾波器與 VCC 連接 AREFAREF 為 ADC 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳 PENPEN 是 SPI 串行下載的使能引腳 在上電復(fù)位時保持 PEN 為低電平將使器 件進入 SPI 串行下載模式 在正常工作過程中 PEN 引腳沒有其他功能 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 12 第三節(jié)第三節(jié) 氣體質(zhì)量檢測氣體質(zhì)量檢測 一 檢測氣體的選擇一 檢測氣體的選擇 在干潔的大氣中 衡量氣體的組成是微不足道的 但是在一定范圍的大氣中 出現(xiàn)了 原來沒有的微量物質(zhì) 其數(shù)量和持續(xù)時間 都有可能對人 動物 植物及物品 材料產(chǎn)生 不利影響和危害 當(dāng)大氣中污染物質(zhì)的濃度達到有害程度 以至破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類正常 生存和發(fā)展的條件 對人或物造成危害的現(xiàn)象叫做大氣污染 室外大氣污染物主要包括 粉塵 可吸入顆粒物 二氧化硫 氮氧化合物 一氧化碳 等 室內(nèi)空氣污染物主要包括 甲醛 氟利昂 廚房油煙 一氧化碳 二氧化硫 丙烯醛 等 煙草燃燒的煙霧 一氧化碳 尼古丁 醛類等 以及放射性物質(zhì)等 本文設(shè)計的空氣凈化器主要對大氣污染物中的粉塵 甲醛 二氧化碳等主要大氣污染 物進行凈化和排除 二 氣體傳感器的選擇二 氣體傳感器的選擇 市面上所流通的空氣凈化器都是能夠識別多種氣體并且能夠監(jiān)測室內(nèi)溫濕度 所以在 設(shè)計的系統(tǒng)中我們應(yīng)要設(shè)計出能夠識別不同氣體 氣體的溫度和濕度的監(jiān)控系統(tǒng)傳感器 環(huán)境中的溫度和濕度也是影響傳感器測量準(zhǔn)確性的重要環(huán)境因素 所以設(shè)計的空氣凈 化系統(tǒng)應(yīng)采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器具有單線制串行接口與 微處理器通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c MG811型CO2氣體傳感器對CO2氣體具有較好的靈敏度和選擇性 受溫度和濕度的突 變影響小 具有良好的穩(wěn)定性 重現(xiàn)性 所使用的傳感器電極設(shè)置在固體電解質(zhì)平衡的原 理 與大氣中的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 使傳感器的電極與參考電極間的電勢差 EMF 正好符合能特斯方程 由于傳感器的輸出電壓信號的放大器是微弱的 所以必須經(jīng)運行放 大電路放大3倍 MQ138甲醛傳感器適合醛類 芳族 醇類和酮類等有機溶劑的測定 具有穩(wěn)定性好 壽命長和較高靈敏度等特點 常應(yīng)用于家庭和環(huán)境的有害氣體的探測裝置 在檢測過程中 檢測到的空氣中的甲醛濃度越高 傳感器電導(dǎo)率越高 使用這樣的簡單電路就可以將這種 電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換成與甲醛濃度相對應(yīng)的電壓輸出信號 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 13 三 粉塵傳感器的選擇三 粉塵傳感器的選擇 韓國SYHITECH專利研發(fā)的產(chǎn)品DSM501粉塵傳感器 其內(nèi)置的加熱器可以自動吸入 空氣 采取粒子計數(shù)的原理 PWM脈寬調(diào)制輸出 可以靈敏檢測直徑為1 m 以上的粉塵 粒子 并且小巧 質(zhì)量輕 便于安裝和使用 常常應(yīng)用于空氣調(diào)節(jié)器 空氣清洗機 通風(fēng) 設(shè)備以及空氣質(zhì)量檢測儀上 DSM501粉塵傳感器的電壓是5V的供電 在控制腳和地面之 間需要加一個100K的電位器 以調(diào)整輸出腳的敏感度 四 傳感器硬件電路設(shè)計四 傳感器硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)中氣體傳感器陣列的數(shù)據(jù)采集主要有數(shù)字信號和模擬信號兩種 DSM501 粉塵傳 感器和 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器輸出的數(shù)字信號可以直接與 C8051F020 的數(shù)字 I O 口連 接 MG811 型 CO2 氣體傳感器和 MQ138 甲醛傳感器的輸出信號都是模擬量 需經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換才能應(yīng)用于顯示和控制 如何在這個系統(tǒng)中的 C8051F020 單片機的片內(nèi)是一個 12 位 逐次逼近型 ADC 該 ADC 能夠可編程轉(zhuǎn)換速率 最大轉(zhuǎn)換速率可達 100 ksample s 誤 差低至 1LSB 系統(tǒng)中 8 通道的外部輸入可編程可設(shè)置為 8 個單端輸入或者 4 對差分輸入 可以通過設(shè)置可編程增益放大器實現(xiàn) 0 5 倍 16 倍的放大增益選擇 具有數(shù)據(jù)相關(guān)窗口中 斷發(fā)生器 且內(nèi)置溫度傳感器 在 AD 初始化中可以通過輸寫寄存器將 AD 設(shè)置成單端輸 入 增益為 1 采樣率為 100 ksample s 由定時器 3 溢出啟動轉(zhuǎn)換 可使能內(nèi)置溫度傳 感器 片內(nèi)的參考電壓以及 ADC 中斷 氣體傳感器陣列與 C8051F020 單片機的連接如圖 3 2 所示 圖3 2 氣體傳感器陣列與C8051F020 連接圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 14 第四節(jié)第四節(jié) 繼電器控制電路繼電器控制電路 繼電器用于控制電路的連接與斷開 常用的型號有線圈電壓為 6V 12V 24V 綜合 考慮繼電器功率和所選電源等因素 選用線圈電壓為 12V 的繼電器 本文需要完成三路 信號的控制 就需要設(shè)計三個繼電器 繼電器 1 控制電磁離合器 l 的啟閉 繼電器 2 控制 電磁離合器 2 的啟閉 繼電器 3 控制等離子發(fā)生電路的啟閉 C850F020 單片機 IOA6 口 的控制高低電平信號先經(jīng)光電耦合器 PS2501 放大 將放大的信號再經(jīng)過三極管 3904 進一 步放大來驅(qū)動繼電器工作 其電路原理如圖 3 3 所示 R14 OA6 GND U1 OPTOISO1 VCC R15 Q1 D1 R14 VCC GND K1 12V 12V 圖 3 3 繼電器控制原理圖 第五節(jié)第五節(jié) 電機和紫外燈控制電路電機和紫外燈控制電路 系統(tǒng)的發(fā)動機和紫外線的控制 是整個系統(tǒng)的重要組成部分 電機的風(fēng)扇轉(zhuǎn)動是在單 片機的控制下進行的 使室內(nèi)空氣的空氣凈化系統(tǒng)形成循環(huán) 工作條件相適應(yīng)的達到殺菌 效果 該系統(tǒng)可分為控制端和控制終端 控制端的操作都是可通過紅外控制終端來實現(xiàn)的 根據(jù)系統(tǒng)的要求 設(shè)計提供了一個用來照射殺菌的紫外燈和3 個交流的單相異步電機 且 三個電機分別對應(yīng)著低速 中速 高速三種運行狀態(tài) 在控制端手動模式下用戶能夠根據(jù) 在空氣凈化系統(tǒng)顯示下的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)觸摸屏幕進行選擇啟動不同種運行狀態(tài)的電機 可 用24V的繼電器與三極管構(gòu)成的驅(qū)動控制電路分別能與主控芯片的P4 0 P4 3端口相連 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 15 接 分別對低速 中速和高速3 種轉(zhuǎn)速的電機與紫外燈實現(xiàn)控制 該系統(tǒng)還可用于氣體傳 感器陣列和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)處理過程的自動調(diào)節(jié)和控制 例如在自動模式的 一般標(biāo)準(zhǔn)下 系統(tǒng)凈化開始時主控芯片的P4 2和P4 3端口將輸出高電平驅(qū)動低速的電機與 紫外燈 處理過程中有毒有害氣體在大氣中的濃度值是小于或等于的一般標(biāo)準(zhǔn)時 P4 2端 口將輸出低電平 會斷開低速電機回路 低速電機將停止運行 危險和有害氣體的濃度高 于平均值將自動重新啟動電機 一般 良好 優(yōu)質(zhì)的凈化標(biāo)準(zhǔn)分別對應(yīng)的啟動電機的低速 中速和高速 在這樣的自動模式下就很好的實現(xiàn)了室內(nèi)空氣凈化過程的智能控制 系統(tǒng)的 紫外燈和電機都是采用220V供電的標(biāo)準(zhǔn) 其標(biāo)準(zhǔn)性能穩(wěn)定 控制便捷 控制電路如圖3 4 所示 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 16 圖3 4 電機和紫外燈控制電路 第六節(jié)第六節(jié) TFT 液晶觸摸顯示液晶觸摸顯示 大部分的室內(nèi)空氣凈化器采用LCD12864作為輸出顯示器 其關(guān)鍵是采用傳統(tǒng)的控制 方式 本文設(shè)計的空氣凈化系統(tǒng)是采用集成ILI9320驅(qū)動的3 2inch TFT的液晶觸摸屏 TFT 液晶屏有262144種顏色 分辨率達到240像素 320像素 并且?guī)в杏|摸功能 為系統(tǒng)方便 的提供了友好的人機交互的界面 ILI9320的接口為37 引腳的FPC軟排線 可以支持i80 8 bit i80 16 bit VSYNC 以及SPI 等多種通訊模式 系統(tǒng)是采用了i80 16 bit模式 其與 液晶屏直接連接 ADS7846是德州儀器生產(chǎn)的一款四線電阻觸摸屏驅(qū)動專用驅(qū)動芯片 可 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 17 以自動采樣電壓的X軸 Y軸的電壓值 然后可以通過標(biāo)準(zhǔn)SPI協(xié)議發(fā)給MCU 操作便捷 精確度高 對于當(dāng)釋放和觸摸在按下過程中存在的抖動問題 可以通過軟件進行鍵消抖 觸摸屏驅(qū)動電路如圖3 5所示 圖3 5 觸摸屏驅(qū)動電路 第七節(jié)第七節(jié) 電源轉(zhuǎn)換電路電源轉(zhuǎn)換電路 本文設(shè)計系統(tǒng)中需要多路電源分別給各氣體傳感器 單片機及驅(qū)動繼電器供電 其中 5V 電源用于給 C02 傳感器 MG811 單片機 C8051F020 和繼電器供電 6V 電源給有害氣 體傳感器 MQ138 供電 本文首先采用 9V 充電器將 220V 交流電源轉(zhuǎn)化為 9V 直流電源 再經(jīng)正輸出穩(wěn)壓器 LM7805 LM7806 分別獲得 5V 和 6V 供電電源 具體電路設(shè)計如圖 3 6 所示 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 18 C3 1u D1 C2 CAP U2 V1V0 GND Port Port 外接電源 C4 1nF C5 1nF D2 V1V0 GND U4 78057805 6V 5V 圖 3 6 電源電路圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 19 第四章第四章 軟件設(shè)計軟件設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)功能需求分析和系統(tǒng)設(shè)計的硬件 室內(nèi)的空氣過濾系統(tǒng)的要求 程序可分為以下 幾個部分 初始化程序 顯示器控制子程序 傳感器信號采集處理子程序 定時子程序 中斷處理子程序 觸摸控制子程序 電機驅(qū)動控制子程序 紫外燈燈管檢測子程序 紅外 信號處理子程序 蜂鳴器控制子程序 其總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計如圖4 1所示 初始化程序 顯示器控制子 程序 傳感器信號數(shù)據(jù) 采集處理子程序 定時子程序 中斷處理子程 序 主 程 序 蜂鳴器控制子 程序 紅外信號處理 子程序 紫外燈燈管檢 測子程序 電機驅(qū)動控制 子程序 觸摸控制子程 序 圖4 1 控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計方框圖 第二節(jié)第二節(jié) 主程序流程圖主程序流程圖 根據(jù)總體設(shè)計 各模塊處理子程序依賴于主程序的調(diào)度 共同完成控制系統(tǒng)功能 主 程序流程圖如圖4 2所示 系統(tǒng)上電后屏幕顯示各種參數(shù) 模式選擇后啟動運行 模式間 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 20 可互相切換 開 始 初始化 顯示各 種參數(shù) 允許中 斷 模式判斷 手動模式 自動模式 電機轉(zhuǎn)速選 擇 凈化標(biāo)準(zhǔn)選 擇 傳感器陣列 數(shù)據(jù)采集 傳感器陣列 數(shù)據(jù)采集 啟動電機啟動電機 啟動紫外線啟動紫外線 LAMP IN 1LAMP IN 1 紫外燈故障紫外燈故障 速度切換 空氣質(zhì)量是否 達標(biāo) NN 自動切換模 式 結(jié)束 Y Y 停止電機 Y 空氣質(zhì)量是否 達標(biāo) 手動模式切 換 結(jié)束 N Y 圖4 2 控制系統(tǒng)主程序流程圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 21 第三節(jié)第三節(jié) 各子程序各子程序 一 紅外遙控設(shè)計一 紅外遙控設(shè)計 在本次的設(shè)計當(dāng)中 當(dāng)系統(tǒng)啟動時 在一定范圍內(nèi)可以通過紅外遙控器對該設(shè)備進行 控制 并且遙控器也可以設(shè)定系統(tǒng)的預(yù)警值和開啟或關(guān)閉風(fēng)扇以及負(fù)離子空氣凈化裝置 二 液晶屏顯示設(shè)計二 液晶屏顯示設(shè)計 設(shè)計采用的是LCD1602液晶顯示屏 單片機將檢測并處理完成的傳感器數(shù)據(jù)實時發(fā)送 到液晶屏 然后顯示屏通過一個直觀的數(shù)據(jù)顯示出來 使操作人員可以更直觀的觀測到所 想檢測的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù) 開始 定義管腳 設(shè)置顯示模式 設(shè)置輸入模式 傳送顯示地址 傳送顯示數(shù)據(jù) 返回 圖 4 3 液晶屏顯示流程圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 22 第五章第五章 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真 第一節(jié)第一節(jié) proteus 軟件概述軟件概述 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 可完成從原理圖 布圖 PCB 設(shè)計 代碼調(diào)試到單片機與外圍電路的協(xié)同仿真 真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品 的完整設(shè)計 是目前世界上唯一將電路仿真軟件 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合 一的設(shè)計平臺 其處理器模型支持 8051 HC11 PIC AVR ARM 8086 和 MSP430 等 2010 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列處理器 并持續(xù)增加其他系列處理器模型 Proteus 軟件主要具有以下特點 具有強大的原理圖繪制功能 實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合 具有模擬電路仿真 數(shù)字電路仿真 單片機及其外圍電路的系統(tǒng)仿真 RS232 動態(tài)仿真 I2C 調(diào)試器 SPI 調(diào)試器 鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能 有各種虛擬儀器 如示波器 邏輯分析儀 信號發(fā)生器等 支持主流單片機系統(tǒng)的仿真 目前支持的單片機類型有 68000 系列 8051 系列 AVR 系列 PIC12 系列 PIC16 系列 PIC18 系列 Z80 系列 HC11 系列以及各種外圍 芯片 提供軟件調(diào)試功能 具有全速 單步 設(shè)置斷點等調(diào)試功能 同時可以觀察各變 量以及寄存器等的當(dāng)前狀態(tài) 并支持第三方編譯和調(diào)試環(huán)境 如 wave6000 Keil 等軟件 第二節(jié)第二節(jié) 實驗結(jié)果顯示實驗結(jié)果顯示 傳感器陣列及控制驅(qū)動模塊連接實物圖如圖 5 1 所示 為了測試該系統(tǒng) 選定在一個 體積為 20m 的辦公室內(nèi)進行測試 選擇室內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)在自動模式優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)下 傳感 器陣列采集當(dāng)前室內(nèi)空氣溫濕度以及甲醛甲苯濃度 空氣灰塵濃度 二氧化碳濃度數(shù)據(jù) 經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換后顯示出凈化之前空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)如圖 5 2 所示 此時空氣質(zhì)量低于設(shè)定的優(yōu) 質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 系統(tǒng)自動啟動紫外燈和高速電機 對空氣進行凈化 并在屏幕上顯示當(dāng)前室內(nèi)空 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 23 氣質(zhì)量實時數(shù)據(jù) 一段時間后 空氣質(zhì)量達到設(shè)定的優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 高速電機停止工作 顯示 當(dāng)前室內(nèi)空氣質(zhì)量優(yōu)質(zhì) 傳感器陣列采集當(dāng)前室內(nèi)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示如圖 5 3 所示 凈化 后 室內(nèi)空氣溫濕度基本不變 甲醛甲苯濃度 空氣灰塵濃度 二氧化碳濃度明顯減少 室內(nèi)空氣質(zhì)量得到顯著改善 圖 5 1 控制驅(qū)動主板連接實物圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 24 圖 5 2 凈化前 圖 5 3 凈化后 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 25 結(jié)結(jié) 論論 文章設(shè)計的是一種基于 C8051F020 單片機控制原理的室內(nèi)空氣智能凈化系統(tǒng) 在傳 統(tǒng)的化學(xué) 物理和紫外線殺菌燈的原則上 很好的結(jié)合了傳感器技術(shù)以及傳感器數(shù)據(jù)的采 集原理 并利用 C8051F020 單片機控制原理 采用高效的交流單相異步電機 集顯示 觸摸 遙控于一體 高效的完成了室內(nèi)空氣系統(tǒng)的智能凈化的設(shè)計 其設(shè)計很好的證明了 該系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性 功能性強 操作簡單 凈化效率高并且節(jié)能環(huán)保 可以廣泛的用于 醫(yī)院 賓館 學(xué)校等人員密集場所或?qū)諝赓|(zhì)量有特別要求地方 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論