測試技術(shù)課程設(shè)計(jì)--衣櫥自動(dòng)除濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　學(xué)院： 機(jī)械與電子信息學(xué)院 </p><p><b>　　研究背景</b></p><p>　　武漢生活過的每一個(gè)人也許映象最深的莫過于武漢的天氣，夏天的悶熱讓人難耐，整個(gè)空氣的濕度很高，在這樣一個(gè)高濕度的空氣下放在衣櫥里的衣服極易發(fā)霉，尤其是學(xué)生，有時(shí)候比較懶不去曬，或者是在放長假回來，打開衣櫥聞到

2、就是一股股濃濃的霉味！尤其有時(shí) 經(jīng)常下雨，有時(shí)甚至?xí)B續(xù)幾天都是陰雨綿綿的天氣，而這時(shí)由于衣柜里面的空氣不流通加之空氣的濕度很大，衣服往往會(huì)發(fā)霉并有異味。發(fā)霉的衣服穿上不僅會(huì)影響我們身體的健康，同時(shí)霉味影響整個(gè)屋子的氣味！我們小組經(jīng)過討論，并對方案經(jīng)過優(yōu)化最終確定一個(gè)最佳方案。我們決定做一個(gè)衣柜干燥機(jī)，它主要是由一個(gè)濕度傳感器，單片機(jī)和除濕機(jī)結(jié)合而成。</p><p><b>　　工作原理</b&

3、gt;</p><p><b>　　1.濕度傳感器原理</b></p><p>　　濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。 　　</p><p>　　濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。 　　</p>

4、;<p>　　濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。 </p><p>　　我們打算采用電阻式氯化鋰濕度計(jì) ，并采用壁掛式的安裝方式安裝在衣柜內(nèi)，用于測量衣柜內(nèi)濕度。</p><p>　　電阻式氯化鋰濕度計(jì) 　　</

5、p><p>　　第一個(gè)基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國標(biāo)準(zhǔn)局的F.W.Dunmore研制出來的。這種元件具有較高的精度，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉，適用于常溫常濕的測控等一系列優(yōu)點(diǎn)。 　　</p><p>　　氯化鋰元件的測量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。單個(gè)元件的有效感濕范圍一般在20%RH 以內(nèi)。例如0.05%的濃度對應(yīng)的感濕范圍約為（80～100）%RH ，0.2%的濃度

6、對應(yīng)范圍是（60～80）%RH 等。由此可見，要測量較寬的濕度范圍時(shí)，必須把不同濃度的元件組合在一起使用?？捎糜谌砍虦y量的濕度計(jì)組合的元件數(shù)一般為5個(gè)，采用元件組合法的氯化鋰濕度計(jì)可測范圍通常為（15～100）%RH。</p><p><b>　　2抽濕機(jī)工作原理</b></p><p>　　3、整個(gè)系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　濕度傳

7、感器檢測到衣柜內(nèi)的濕度超過設(shè)定范圍時(shí)，通過單片機(jī)啟動(dòng)除濕機(jī)，除濕機(jī)開始工作，將衣柜內(nèi)的水蒸氣抽出。當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)切斷電源，除濕機(jī)停止工作，這樣就能保證衣柜內(nèi)的濕度在允許的范圍內(nèi)，使衣柜內(nèi)的空氣保持干燥，從而使衣物干燥。</p><p>　　因?yàn)槟壳笆袌錾系某凉駲C(jī)都是針對室內(nèi)的濕度設(shè)計(jì)的裝置，所以體積都普遍偏大，不方便衣物的干燥，為此我們要設(shè)計(jì)個(gè)小型的衣櫥自動(dòng)除濕機(jī)。</p><p&g

8、t;<b>　　4、濕度值的設(shè)定</b></p><p>　　通過查閱相關(guān)資料我們確定了一個(gè)衣服在相應(yīng)濕度下的最易發(fā)霉的限值，這個(gè)值設(shè)定為40%RH.依據(jù)選的相應(yīng)濕敏傳感器的參數(shù)，計(jì)算出其輸出的相應(yīng)電壓</p><p>　　（2.1－1.8）／（90%－75%）＝(Ｕｏ－1.8)/(40%－25%)</p><p><b>　　解得Ｕ

9、ｏ=1.9</b></p><p>　　將模擬信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換可得在單片機(jī)相應(yīng)位的十六進(jìn)制數(shù)位</p><p>　　UO=－UR／2N(dn-1×2n-1+dn-2·2n-2+…+d0·20)</p><p>　　將U0=1.9帶入解得 相應(yīng)單片機(jī)中的十六進(jìn)制數(shù)為 61H.</p><p><

10、b>　　系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過以上背景的敘述，我們構(gòu)思的整個(gè)系統(tǒng)由三大部分組成分別是：信號采集和處理模塊、控制模塊、除濕模塊。</p><p>　　下圖是整個(gè)系統(tǒng)的電路圖</p><p><b>　　信號采集處理模塊</b></p><p>　　信號采集模塊主要是用來感應(yīng)衣櫥內(nèi)

11、的相對濕度，然后將其轉(zhuǎn)化為電信號通過放大傳送到AD轉(zhuǎn)換器將模擬信號在轉(zhuǎn)化為數(shù)字然后再將其送進(jìn)51單片機(jī)。</p><p>　　傳感器的選取 ：根據(jù)我們測量的范圍30~50%RH、測量精度、整個(gè)測量環(huán)境的溫度15~35攝氏度，以及經(jīng)濟(jì)成本。綜合以上幾個(gè)因素我們選取如下一款濕敏傳感器</p><p>　　濕度模塊（MHR1B1）</p><p><b>　

12、　產(chǎn)品簡介</b></p><p>　　濕度模塊MHR1B1 　　MHR1B1是寧波江北君榮電子科技有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的采用金膜濕敏電阻的電壓輸出模塊，靈敏度高，互換性好，已大批量替代日本神榮RHU222，RHU223。價(jià)格低廉，是空調(diào)、除濕機(jī)、加濕機(jī)等理想的溫濕度測量產(chǎn)品。 　　 　　電氣參數(shù) 　?。?）供電電壓（Vin）：DC5V±5％</p><p>

13、　?。?）消耗電流：約1.6mA（MAX3mA） 　?。?）使用溫度范圍：0～50℃ 　?。?）使用濕度范圍：95％RH以下（非凝露） 　　（5）濕度檢測范圍：25～90％RH 　?。?）保存溫度范圍：0～70℃ 　?。?）保存濕度范圍：95％RH以下（非凝露） 　?。?）濕度檢測精度：±5％RH（條件：at25℃，60％RH，Vin＝5.0V）輸出電壓范圍：1815～2145mV 　?。?）尺寸：28x18x8

14、MM</p><p>　　信號處理的電路設(shè)計(jì)：</p><p>　　信號處理我們選用了ADC0809芯片作為模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換器，</p><p>　　然后將轉(zhuǎn)換的信號送到51單片機(jī)。相應(yīng)的電路圖如下：</p><p><b>　　信號轉(zhuǎn)換電路圖</b></p><p>　　通過給單片機(jī)編程

15、來讀去相應(yīng)的數(shù)字信號，編程如下</p><p>　　MAIN：MOV R1，#DATA ；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址</p><p>　　MOV DPTR，#7FF8H?。恢赶颍巴ǖ?lt;/p><p>　　MOV R7，#08H ；置通道數(shù)</p><p>　　LOOP：MOVX @DPTR，A　　 ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換

16、</p><p>　　HER：JB P3.3，HER ；查詢A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束</p><p>　　MOVX A，@DPTR　　 </p><p>　　MOV 31H ,A ；存儲(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV @R1，A</p><p>　　INC DPTR

17、 ；指向下一個(gè)通道</p><p>　　INC R1 ；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針</p><p>　　DJNZ R7，LOOP　 ；８個(gè)通道轉(zhuǎn)換完否？</p><p><b>　　… …</b></p><p>　　ORG 0013H　　；中斷服務(wù)程序入口</p><p>

18、　　AJMP PINT1　　</p><p>　　ORG 2000H</p><p>　　MAIN：MOV R1, #DATA ；置數(shù)據(jù)區(qū)首地址</p><p>　　SETB IT1　　 ；為邊沿觸發(fā)方式</p><p>　　SETB EA　??；開中斷</p><p

19、>　　SETB EX1；允許中斷</p><p>　　MOV DPTR，#7FF8H?。恢赶騃N0通道</p><p>　　MOVX @DPTR，A　　 ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　LOOP：NOP；等待中斷</p><p>　　AJMP LOOP</p><p>　　ORG 210

20、0H ；中斷服務(wù)程序入口</p><p>　　PINT1：PUSH PSW ；保護(hù)現(xiàn)場</p><p>　　PUSH ACC</p><p>　　PUSH DPL</p><p>　　PUSH DPH</p><p>　　MOV DPTR, #7FF8H</p>

21、;<p>　　MOVX A，@DPTR　 ；讀取轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV @R1，A　　 ；數(shù)據(jù)存入以DATA為首地址的RAM中</p><p>　　INC R1 ；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針</p><p>　　MOVX @DPTR，A　　 ；再次啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　POP

22、 DPH　 ；恢復(fù)現(xiàn)場</p><p>　　POP DPL</p><p>　　POP ACC</p><p>　　POP PSW</p><p>　　RETI ；中斷返回</p><p><b>　　控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)<

23、/b></p><p>　　控制由一塊51單片機(jī)通過判斷送進(jìn)信號和設(shè)置在片內(nèi)額定值，如果濕度大于已設(shè)上限，單片機(jī)則發(fā)出命令讓抽濕機(jī)進(jìn)行工作，</p><p><b>　　控制系統(tǒng)的電路圖</b></p><p>　　單片機(jī)控制除濕機(jī)的工作程序，</p><p>　　KTCTL:MOV 32H,#61H; 設(shè)濕度下限

24、</p><p>　　MOV A,30H ;采集到的濕度值送累加器A</p><p>　　CJNE A,32H ，KT1;判斷濕度否達(dá)到設(shè)定的值</p><p>　　SJMP KT3;等于設(shè)定的值退出</p><p>　　KT1： JNC JW ；判斷是否超出設(shè)定的值 </p><p>　　CLR P0

25、.1 ；小于設(shè)定的值抽濕機(jī)停止工作</p><p><b>　　SJMP KT3;</b></p><p>　　JW: SETB P0.1;大于設(shè)定的值抽濕機(jī)開始工作</p><p><b>　　SJMP KT3;</b></p><p>　　KT3: RET; 返回 <

26、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 賈民平，張洪亭，周劍英.測試技術(shù).北京：高等教育出版社，</p><p>　　[2] 秦曾煌，姜三勇.電工學(xué).北京：高等教育出版社</p><p>　　[3] 王豐，欒學(xué)德.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)，北京：北京航空航天大學(xué)出版社</p>