基于单片机的高压静电除尘器的设计

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1、河北工程大学科信学院科信学院《单片机原理与应用》课程论文课程论文题目高压静电除尘控制系统设计—硬件院系名称专业（班级）电气工程及其自动化姓名（学号）指导教师2015年5月25日27河北工程大学科信学院一．绪论1.引言空气净化器具有滤去尘埃、消除异味及有害气体、双重灭菌、释放负离子等功能。它通过电机使室内空气循环流动，被污染的空气通过机内的空气过滤器后将各种污染物清除或吸附，然后经过装在出风口的负离子发生器，将空气不断电离，产生大量负离子，被微风送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。目前，国内外空气净化器产品普遍采用的净化技术主要有：紫外线净化、光触媒净化、等离子体净化、过滤净化（HE

2、PA）、静电集尘、吸附净化、负离子净化、臭氧净化、分子络合、HIMOP快速净化等方法。2.设计任务与要求高压静电除尘是根据静电荷的异性相吸、同性相斥的原理，利用静电力将空气中带电粉尘吸附沉降下来，以达到除尘的目的。通过该原理设计一款空气净化机从而取代物理除尘和臭氧除尘。二．原理1.高压静电除尘的原理高压静电除尘是根据静电荷的异性相吸、同性相斥的原理，利用静电力将空气中带电粉尘吸附沉降下来，以达到除尘的目的。含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之问所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳极板运动

3、，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，从而得到净化的气体。该技术只对颗粒物等大粒子气体有效果，主要用于除尘。27河北工程大学科信学院图1-1静电除尘器的工作原理图三．硬件设计1.温度控制系统的硬件设计显示器键盘时钟电路复位电路电源AT89S51单片机A/D转换器放大电路外部控制电路传感器采集信号图3-1主电路图框图2.信号采集电路的设计27河北工程大学科信学院如图3-2所示是设计中热敏电阻测量原理电路，由电源、电阻电桥、运放和输出四部分组成。电源部分包括R4、R6、C1、U1B。R4、R6为分压

4、电路，C1主要滤除Vcc中的纹波，U1B为LM324运算放大器，工作于电压更随方式，其特点是输入阻抗高、输出阻抗低，为后级电桥提供稳定的电流。电桥由R1、R2、R3、R13组成，当外界温度发生变化时，通过调节R13使电路产生补偿电压，属于电位补偿。运放电路由R7、R8、R9、R10及U1A组成，这是一种灵敏度较高的电桥放大电路，放大倍数由R9/R8得到。输出电阻由R4、R12、R14、D1组成，调节R14可以调整输出电压幅度。D1主要用于防止输出负电压，保护后级A/D电路。图3-2信号采集电路3.复位电路如何进行复位呢？只要在单片机的RST引脚上加上高电平，就可以了，复位时间不少于5ms。为了

5、达到这个要求，需要在外部设计复位电路。复位电路的实现可以用多种方法，但是从功能上一般分为两种：一种是电源复位，即外部的复位电路在系统通上电源之后直接使单片机工作，单片机的起停通过电源控制;另一种方法是在复位电路中设计按键开关，通过按键开关触发复位电平控制单片机的复位。从原理上说，一般采用高电复位电路。这种复位电路的工作原理是：通电时，电容两端相当于短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，RST端电压慢慢下降，降到一定程序，即为低电平，单片机开始正常工作。图3-3单片机的复位电路27河北工程大学科信学院4.显示与键盘电路的设计（1）显示选用的是共阴极七段码LED数码管显示。图

6、3-4共阴极七段码LED数码管芯片引脚在该设计中采用的LED数码管用的是共阴极接法，其中LED的1～8号引脚分别接芯片74LS164的A～H引脚，用LED数码管实现数字显示。图3-5单片机的显示和键盘连接图（2）用AT89S51单片机芯片串行口的方式0的输出方式，在串行口外接移位寄存器74LS164，构成键盘和显示器接口，其硬件接口如图3-5（图中只画出三位LED静态显示和16个按键，根据需要可以扩展）。采用静态显示，软件设计比较简单，节约CPU的资源。27河北工程大学科信学院5.单片机的选择1．AT89S5单片机芯片引脚功能说明（1）主电源引脚Vss和Vcc①Vss接地。②Vcc正常操作时为

7、+5伏电源。图3-6AT89S51芯片引脚图（2）控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/PROG和EA/Vpp。①RST/VPD当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位。在Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。②ALE/PROG正常操作时ALE的功能是（允许地址锁存）提供并把地址的低字节锁存到