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基于AT80S51单片机的智能PID加湿器设计
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更新于2024-07-20
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"自反馈式加湿器设计" 这篇毕业论文主要探讨了设计一款自反馈式的加湿器,旨在提供一种价格实惠、能耗低且具备自动化控制功能的设备,以满足现代人对健康生活的需求。该设计采用了智能控制技术,核心控制器是AT80S51单片机。论文首先介绍了课题的背景、研究的重要性以及预期的研究目标,强调在日常生活中,加湿器的广泛应用以及智能控制功能的必要性。 系统硬件设计方面,论文详细描述了工作原理,并附有硬件设计框图。系统包括防干烧保护、声光报警、智能开关以及室内温湿度显示等功能,这些都是通过外接辅助电路实现的。特别是,论文引入了PID(比例-积分-微分)控制器来对加湿器的水位进行反馈控制,提高了控制的精确度和稳定性。 论文的后续部分阐述了程序的设计流程和实现过程。作者强调了软硬件结合的设计思路,以硬件为基础,构建各个功能模块。软件部分涉及了单片机编程,以实现加湿器的智能化控制;硬件部分则涵盖了各种传感器的使用,如用于检测环境湿度的相对湿度传感器。 关键词:单片机、PID控制器、智能加湿器、相对湿度、传感器 通过这个设计,作者不仅展示了如何利用单片机和PID算法实现对加湿器的精准控制,还体现了在实际工程应用中,如何将理论知识转化为实用技术。这不仅对学生理解嵌入式系统和控制理论提供了实践案例,也为相关领域的工程设计提供了有价值的参考。
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青岛科技大学
目 录
摘 要......................................................................................................................1
ABSTRACT..........................................................................................................2
1.1 课题研究背景和意义.......................................................................................................4
1.2 PID 控制器的研究现状....................................................................................................4
1.3 论文安排...........................................................................................................................5
第 2 章 加湿器原理分析及设计方案的实现......................................................7
2.1 加湿器的主要类别...........................................................................................................7
2.2 加湿器的原理...................................................................................................................8
2.3 设计可实现性方案............................................................................................................8
2.3.1 总体设计.....................................................................................................................8
2.3.2 实现方式自动加湿器功能原理图.............................................................................9
2.4 本章小结.........................................................................................................................10
第 3 章 PID 控制器原理及设计.........................................................................11
3.1 概述.................................................................................................................................11
3.2 PID 控制原理..................................................................................................................11
3.3 控制器参数整定..............................................................................................................12
3.5 本章小结......................................................................................................................13
第 4 章 反馈式加湿器方案实现及实验过程....................................................15
4.1 电路图设计实现.............................................................................................................15
4.2 单片机程序设计.............................................................................................................17
4.3 实验调试及结果.............................................................................................................19
参考文献.............................................................................................................22
攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果.........................................23
致 谢....................................................................................................................24
3
青岛科技大学
第 1 章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
随着世界核能技术的开发与应用,研制中小型核电机组反应堆的呼声越来越高,
由于一体化压水堆在技术和经济性方面,特别适用于中小规模核电站,且完全满足未
来核电站的安全性要求,因此近十年来,越来越多的国家开展了一体化压水堆的研究
工作。
我国的北方城市由于风沙天气较多,人们很容易皮肤干燥、嗓子干痛。干燥的空
气具有很大的危害。首先是易造成细菌的传播。干燥的空气是造成灰尘、悬浮颗粒物
飘浮增多的主要原因,而细菌不能单独存在,往往依附于灰尘之上。老人、幼儿的身
体抵抗力较弱,易受细菌、病毒侵害,而温暖干燥是许多病毒、细菌滋生及传播的最
佳环境。第二,易造成身体水分过度流失,感染疾病,加速衰老。在干燥的环境中,
每天早上起床,我们就会感到口干舌燥、肌肉发紧、情绪低落。特别是女性,皮肤的
肌纤维是由大量的水溶性胶原蛋白构成,干燥使肌纤维因快速失水而收缩,久而久之,
肌纤维可能断裂,皮肤就会出现不可恢复的皱纹,呈现老态。南方人的皮肤为什么比
北方人好,这就是由于空气湿度不同造成的。第三,干燥的空气环境易致家具、乐器
等木质结构干裂变形,同时还容易引起静电导致身体不适及损坏电脑、电器等。
随着计算机科学技术,通信技术,控制技术的飞速发展,与人类健康息息相关领
域的产品也不可避免的被赋予了数字化理念。事实上,过往传统的室内加湿器设计完
全可以由模拟硬件电路单一实现,现在我们赋予室内加湿器数字化,智能化,自动化。
利用单片机,通过编写模糊控制算法,实现软控制。代替手动控制,实现自动控制。
室内智能加湿器的工作原理是随着社会的不断发展,人们对个体生命价值的认知不断
提升,越来越多的家庭希望利用高科技手段保障身体健康,一种设计合理,技术先进、
经济、实用、可靠的室内智能加湿器将会受到社会的欢迎。
一个设计良好的加湿器具有很强大的功能。1.增加空气的湿度。随着人们生活水
平提高,空调广泛使用,导致皮肤紧绷、口舌干燥、咳嗽感冒等空调病的滋生。本产
品在雾化过程中,释放大量负氧离子,能有效增加室内湿度,滋润干燥空气,并与空
气中漂浮的烟雾、粉尘结合使其沉淀,能有效除去油漆味、霉味、烟味及臭味,使空
气更加清新,保障您和家人的健康。2.滋润肌肤,养颜美容。炎热的夏季和异常干燥
的冬季,导致人的皮肤水份过度流失,加速生命的衰老,湿润的空气才能保持生机盎
然,本实验创造有雾的氧吧,滋润肌肤,促进面部细胞血液循环和新陈代谢,舒缓神
经紧张、消除疲劳 3:添加辅助剂,香薰理疗。水中添加植物精油或药液等,随水雾
散发,满室生香,使身体更易吸收,有治病养神,保健理疗效果,尤其对于皮肤过敏、
失眠、感冒、咳嗽、哮喘具有极佳的辅助效果,是传统香薰产品的最佳换代选择 。4.
美观实用。实验造型合理。具有缺水自动保护,雾量可任意调节功能,湿度自动平衡。
1.2 PID 控制器的研究现状
PID 控制是过程控制中广泛应用的一种控制。 PID 控制器早在 30 年代末期就已出
4
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