一、本課題來(lái)源及研究的目的和意義1、課題來(lái)源自選題目2、本課題研究的目的和意義1）研究目的本設(shè)計(jì)希望以AT89C51單片機(jī)為核心，包含555振蕩電路，濕度傳感器，按鍵，LED顯示等外圍輔助設(shè)備，使系統(tǒng)能夠在單片機(jī)的控制下完成對(duì)環(huán)境濕度信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換、調(diào)控。用戶可以根據(jù)自身需要進(jìn)行環(huán)境濕度值以及定時(shí)關(guān)機(jī)時(shí)間的設(shè)定，并且可通過(guò)LED進(jìn)行顯示。2）研究意義由于目前市場(chǎng)上所銷(xiāo)售的家用加濕器普遍智能化程度不高，均沒(méi)有環(huán)境濕度檢測(cè)、恒濕控制、定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)、數(shù)字顯示等功能，與現(xiàn)在家庭中其他家用設(shè)備（如空調(diào)，電視，微波爐等）相比較使用功能過(guò)于簡(jiǎn)單，不能滿足不同人群及場(chǎng)合的需求。基于此，本題目擬采用數(shù)字技術(shù)予以完善。在盡可能保持現(xiàn)有加濕器模擬超聲頻率振蕩部分的基礎(chǔ)上，采用單片機(jī)技術(shù)（含環(huán)境濕度檢測(cè)，濕度或定時(shí)顯示，水位檢測(cè)，聲光報(bào)警等）構(gòu)成家用加濕器智能控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)濕度檢測(cè)，恒濕控制，數(shù)字顯示，定時(shí)關(guān)機(jī)等附加功能。本課題能夠鍛煉一個(gè)人在面對(duì)一個(gè)具體的項(xiàng)目時(shí)，遇到問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力；獲得獨(dú)立策劃、實(shí)施課題，并按照既定計(jì)劃進(jìn)行開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，以及查找相關(guān)文獻(xiàn)的能力。通過(guò)自己的努力使得對(duì)于單片機(jī)控制系統(tǒng)有一個(gè)全面的、深刻的認(rèn)識(shí)。為以后研發(fā)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。二、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析1、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前家用加濕器的商業(yè)開(kāi)發(fā)非常活躍，各大電器公司都在投巨資研制家用加濕器，同時(shí)也不斷地涌現(xiàn)出新的具有鮮明特色的家用加濕器，家用加濕器已經(jīng)成為電器領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)之一。在這種情況下，對(duì)家用加濕器智能控制系統(tǒng)的學(xué)術(shù)研究得到了大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的重視。目前國(guó)外在智能控制系統(tǒng)方面的研究在硬件上主要是從單片機(jī)向ARM以及DSP與FPGA方面轉(zhuǎn)化。2、智能控制系統(tǒng)分析智能控制系統(tǒng)是指對(duì)溫度、壓力、流量、位移等模擬量進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或打印，最后反饋對(duì)溫度、壓力、流量、位移等實(shí)施控制的系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的加工，并將處理結(jié)果進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的測(cè)量和監(jiān)視，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用來(lái)控制某些物理量。智能控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要是精度和速度；在保證精度的前提下，應(yīng)有一定的采樣速率，以滿足實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)控制的要求。智能控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)如下幾個(gè)方面的功能：1．?dāng)?shù)據(jù)采集：按照一定的采樣頻率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，也可以直接對(duì)數(shù)字信號(hào)和開(kāi)關(guān)量進(jìn)行采樣。2．模擬信號(hào)處理：模擬信號(hào)便于傳送，但易受干擾。由各種傳感器獲得的低電平信號(hào)或者由儀器、變送器輸出的小電流信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣和A/D轉(zhuǎn)換后，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的正確性判斷、標(biāo)度變換及線性化等處理工作。3．?dāng)?shù)字信號(hào)處理：數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)后，通常需要進(jìn)行碼制轉(zhuǎn)換、濾波、譜分析等處理。4．開(kāi)關(guān)量處理：主要任務(wù)是監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)變化，開(kāi)關(guān)信號(hào)主要來(lái)自各種開(kāi)關(guān)器件，如按鈕和繼電器觸點(diǎn)。5．二次數(shù)據(jù)計(jì)算：主要包括平均值、累計(jì)值、變化率、差值及最值的計(jì)算。6．屏幕顯示：顯示信號(hào)波形、趨勢(shì)圖、模擬圖、相關(guān)性等曲線。7．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理：按一定的時(shí)間間隔，定期將某些重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器上，或者采用單片機(jī)或ARM或DSP對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。8．反饋控制：將處理的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)外部采樣量進(jìn)行控制。9．人機(jī)接口：操作人員通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)與系統(tǒng)對(duì)話，完成對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行方式、采樣頻率等參數(shù)的設(shè)置以及系統(tǒng)功能的選擇。傳感器

AD轉(zhuǎn)換用戶界面 運(yùn)算處理單元 控制單元用戶

智能控制系統(tǒng)示意圖智能控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理主要分四步：傳感器采集數(shù)據(jù)→AD轉(zhuǎn)換→運(yùn)算處理模塊→根據(jù)處理結(jié)果控制。1）傳感器采集數(shù)據(jù)主要是通過(guò)傳感器來(lái)敏感環(huán)境變量，如溫度、濕度、壓力等，從而輸出模擬量，如電壓、電流等。2）AD轉(zhuǎn)換主要是將傳感器采集得到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，主要包括采樣、保持、轉(zhuǎn)換以及存儲(chǔ)這幾個(gè)過(guò)程。3）運(yùn)算處理模塊當(dāng)運(yùn)算處理單元收到AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)時(shí)，通過(guò)控制算法來(lái)進(jìn)行運(yùn)算處理，得到預(yù)定的數(shù)值。如本文采用的算法為：開(kāi)始單片機(jī)初始化參數(shù)加載參數(shù)比較按鍵處理V/F轉(zhuǎn)換數(shù)值濾波水位檢測(cè)控制輸出LED顯示4）根據(jù)處理結(jié)果控制根據(jù)運(yùn)算處理單元得到的結(jié)果，通過(guò)硬件連接已經(jīng)預(yù)定的目標(biāo)來(lái)對(duì)環(huán)境變量進(jìn)行控制，使其達(dá)到預(yù)想的效果。三、對(duì)課題提出的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析1、對(duì)課題提出的任務(wù)要求：（1）設(shè)計(jì)家用濕度智能控制系統(tǒng)原理圖（2）根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，并制板得到實(shí)物。（3）根據(jù)模型編寫(xiě)控制系統(tǒng)軟件算法。（4）調(diào)試電路板，并測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)用性以及可靠性。（5）編寫(xiě)用戶使用界面：堅(jiān)持簡(jiǎn)單，友好，好用的原則。2、完成本課題需要使用的系統(tǒng)平臺(tái)和主要開(kāi)發(fā)工具（1）Windows2000Server/WindowsXP操作系統(tǒng)（2）protel（3）Cygnal集成開(kāi)發(fā)軟件3、實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析1）技術(shù)可行性本課題所涉及的研究目標(biāo)，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有相當(dāng)成熟的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。通過(guò)開(kāi)發(fā)人員的文獻(xiàn)調(diào)查，對(duì)于智能控制系統(tǒng)所涉及到的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致的分析，絕大部分可以使用計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行構(gòu)建，其他的部分則可以通過(guò)自學(xué)，調(diào)用已經(jīng)開(kāi)發(fā)好的一些功能模塊的借口完成課題涉及到的技術(shù)要求。2）經(jīng)濟(jì)可行性本課題通過(guò)對(duì)既有開(kāi)發(fā)平臺(tái)的使用，能夠設(shè)計(jì)出比較完善的智能控制系統(tǒng)，沒(méi)有任何經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)，通過(guò)本課題可以自主開(kāi)發(fā)家用加濕器智能控制系統(tǒng)，即節(jié)省了學(xué)校的經(jīng)費(fèi)，又鍛煉了學(xué)生的自我研發(fā)意識(shí)和自己動(dòng)手的能力。3）操作可行性本課題要求對(duì)于家用加濕器智能控制系統(tǒng)有比較細(xì)致的了解，能夠通過(guò)對(duì)于既有文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)和既有技術(shù)文檔和程序的研習(xí)，利用自己在大學(xué)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)知識(shí)，自主開(kāi)發(fā)出用加濕器智能控制系統(tǒng)。從可操作性的角度來(lái)講，完全可行。四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路本課題需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題，亦即本課題的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)家用加濕器智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上采用現(xiàn)今研究較多的單片機(jī)控制模塊來(lái)構(gòu)建最小系統(tǒng)，再選擇適當(dāng)?shù)臐穸葌鞲衅鱽?lái)構(gòu)成外圍電路；在軟件設(shè)計(jì)方面主要采用適當(dāng)?shù)目刂扑惴āＮ濉⑼瓿杀菊n題所必須的工作條件及解決的辦法1、完成本課題所必須的工作條件（1）要求能夠連入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人計(jì)算機(jī)一臺(tái)。（2）能夠保證一天不少于12個(gè)小時(shí)的工作環(huán)境。（3）單機(jī)單用，保證程序的安全有效。（4）相關(guān)的書(shū)籍和學(xué)習(xí)資料。2、解決的辦法（1）使用教師電子備課室個(gè)人計(jì)算機(jī)一臺(tái)，且能夠連入因特網(wǎng)。（2）教師電子備課室的開(kāi)放時(shí)間足以保證時(shí)間要求。（3）通過(guò)個(gè)人購(gòu)買(mǎi)，網(wǎng)絡(luò)搜索，和大學(xué)圖書(shū)館和學(xué)院資料室借閱解決。六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃1、完成本課題的工作方案為完成本課題的基本任務(wù)要求，擬定工作方案如下：（1）確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目之后，首先從個(gè)人圖書(shū)、學(xué)院資料室、大學(xué)圖書(shū)館，網(wǎng)上搜集相關(guān)的文獻(xiàn)和文檔，以及可能涉及到的軟件程序，搜集開(kāi)發(fā)平臺(tái)所需要的插件，。（2）閱讀搜集到的文檔，熟悉課題所涉及到的知識(shí)和開(kāi)發(fā)工具。查漏補(bǔ)缺，繼續(xù)完善。（3）對(duì)于課題進(jìn)行功能分解，抽取其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，劃定功能模塊。（4）嘗試編寫(xiě)功能模塊，堅(jiān)持完成一塊，調(diào)試一塊，解決一塊的原則。（5）進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，安裝和部署項(xiàng)目。（6）在各階段中，做好相關(guān)的文檔；在調(diào)試結(jié)束后進(jìn)行文檔的整理與匯總，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)文檔的撰寫(xiě)，并做好演示課件，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。2、完成本課題的進(jìn)度計(jì)劃（以周為單位）（1） 前期工作（資料收集）（2） 交開(kāi)題報(bào)告，方案具體設(shè)計(jì)（3） 軟硬件仿真，調(diào)試（4） 畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)試（5） 完成論文，進(jìn)行答辯總計(jì)18周七、主要參考文獻(xiàn)趙世強(qiáng),荊炳禮,趙滿.凌陽(yáng)16位單片機(jī)SPCE061A的最小系統(tǒng)及開(kāi)發(fā)[J].國(guó)外電子元器件,2003,(05).黃飛,毛鋼元.基于凌陽(yáng)16位單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)[J].淮陰工學(xué)院學(xué)報(bào),2007,(05)朱兵,陳星宏.基于SPCE061A的智能溫/濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].宋新新.空氣加濕器及其控制技術(shù)[J].機(jī)電