1、1 引 言1.1 課題開發(fā)的背景和意義電子空氣凈化設(shè)備是使含塵氣體在通過高壓電場進(jìn)行電離的過程中，使塵粒荷電，并在電場力的作用下，使塵粒沉積于電極上，將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設(shè)備。它能有效地回收氣體中的粉塵，以凈化氣體。在合適的條件下使用電除塵器，其除塵效率可達(dá)99%或更高。目前在化工、發(fā)電、水泥、冶金、造紙等工業(yè)部門都已廣泛使用，但在民用上使用的電子空氣凈化設(shè)備不多，而且效率也不高。目前,二氧化硫、氮氧化物、臭氧、可吸入顆粒物、細(xì)菌等是空氣中的主要污染物，這些污染物與季節(jié)性的酸雨、沙塵暴、花粉以及空氣微生物傳播的流行病對(duì)人們的健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅?，F(xiàn)代人一天的生活約80的時(shí)間在室

2、內(nèi)度過，室內(nèi)空氣污染的程度比室外高出十倍甚至數(shù)十倍。除了大氣污染物會(huì)從各個(gè)渠道進(jìn)入室內(nèi)之外，室內(nèi)的裝修材料、辦公用品、家具、家電、烹調(diào)、寵物、吸煙以及人本身都會(huì)產(chǎn)生各種污染物質(zhì)，影響人的健康。這些污染物質(zhì)主要有：甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、一氧化碳、揮發(fā)性有機(jī)化合物、可吸入顆粒物以及細(xì)菌。針對(duì)上述問題，我們提出了一種民用高效電子空氣凈化的方案。1.2 研究目的、內(nèi)容及主要任務(wù)1.2.1 研究的目的和內(nèi)容設(shè)計(jì)并制作出一種安全、實(shí)用、高效并符合相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的空氣凈化設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)具備以下基本功能：u 具有除塵、除菌、除有害氣體的功能；u 依靠電子方法除塵、除菌，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二

3、次污染；u 除塵效率在95%以上；u 可清除最小顆粒在1微米以上；u 具有各種工作狀態(tài)指示；u 清洗提示功能。1.2.2 主要任務(wù)本人的主要任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有電子空氣凈化設(shè)備的原理進(jìn)行分析、比較并總結(jié)出現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)與不足，然后結(jié)合專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)并制作出一套智能、高效的電子空氣凈化設(shè)備控制系統(tǒng)。2 電子空氣凈化設(shè)備的發(fā)展及歷史動(dòng)向自1906年FGCottrell第一次將電除塵器應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以來，已有一百多年的歷史，五十年代以前，雖然有不少人對(duì)電除塵器的理論及實(shí)踐作了大量的研究，但進(jìn)展緩慢。只是在最近四十多年來，隨著世界工業(yè)化水平的提高，特別是近年來環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)格，電除塵技術(shù)才得到非常迅速的發(fā)展

4、。2.1研究情況 當(dāng)前，理論研究是以美國為中心，針對(duì)Deutsch式，即 （2-1）式中： 人們?cè)噲D突破傳統(tǒng)除塵效率計(jì)算理論，但到目前為止，許多學(xué)者所提出的實(shí)驗(yàn)式，都是對(duì)Deutsch式的修正。而這些修正式，只能適用于某些特定條件。在生產(chǎn)實(shí)踐方面，西歐處于領(lǐng)先地位，近年來日本著重對(duì)電除塵設(shè)備的結(jié)構(gòu)，諸如電極型式、振打方式、氣流分布、供電方式、控制方法、絕緣型式及材料、故障排除等等，以謀求制造出除塵效率高、不需維護(hù)或少維護(hù)的電除塵設(shè)備（即一次安裝投產(chǎn)后，能滿足工藝要求地使用到設(shè)計(jì)服務(wù)年限）。 上述這些理論及實(shí)踐研究，其實(shí)質(zhì)主要是圍繞著解決逆電離（反電暈）和粉塵的再飛散進(jìn)行的。 2.2 對(duì)某些研究

5、的分析比較2.2.1 極距和電壓 普通電除塵器的極距一般為200350mm，工作電壓一般為4070kV。其荷電塵粒向電極驅(qū)進(jìn)的速度緩慢，適宜于捕集比電阻1041010cm的粉塵。寬極距超高壓電除塵器的極距為4001000mm，工作電壓為80250kv。由于電場內(nèi)離子風(fēng)速較高，荷電塵粒移動(dòng)快，適宜捕集比電阻1011014cm的粉塵。狹極距電除塵器的極距為1525 mm，工作電壓為820kv。制作、安裝質(zhì)量要求很高，操作、維護(hù)也比較困難。 2.2.2 絕緣結(jié)構(gòu)在過去幾十年中，為使高電壓極與接地部分良好絕緣，曾采用多層絕緣管復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但實(shí)踐證明，并不一定可靠。近十幾年來簡化了絕緣結(jié)構(gòu)，采用加熱絕緣套

6、管的方法來防止絕緣裝置爬電。目前大多數(shù)已采用加熱氣體吹掃絕緣子，使絕緣結(jié)構(gòu)和維護(hù)工作更加簡單和可靠。2.2.3 供電方式由于使用可控硅來控制常規(guī)高壓整流（全波、半波）設(shè)備，使電除塵器的電源獲得了快速降壓和升壓的控制特性，它使工作電壓始終接近于擊穿電壓，從而得到最大限度的除塵效率。也有采用恒壓控制電流特性的供電設(shè)備，機(jī)組是在不降低外加電壓、無火花閃絡(luò)的狀態(tài)下運(yùn)行、工作穩(wěn)定可靠，避免了由于閃絡(luò)降低除塵效率。交流電源（相當(dāng)于脈沖寬度為半周波的脈沖電壓）供電，在水泥熟料冷卻器上偏壓控制電除塵器的試驗(yàn)表明，當(dāng)溫度150、比電阻1013cm、氣量為1200m3h、氣體流速為0.6ms、含塵濃度0.2gNm

7、3時(shí)，除塵效率為86。2.3 新型電子空氣凈化設(shè)備的研究和發(fā)展方向熱電暈極和冷沉塵極電除塵器的電極均為管狀，在通入熱或冷的氣體或液體后，能控制電場溫度，調(diào)節(jié)粉塵比電阻,有利于收集高比電阻粉塵。但熱或冷卻介質(zhì)供給系統(tǒng)比較麻煩。雙區(qū)式電除塵器，是將荷電與除塵兩個(gè)過程分別在兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行。荷電區(qū)采用通常的電除塵器形式，但長度大大縮短。除塵部分類似橫向極板，在導(dǎo)向電極上施以直流電壓以造成穩(wěn)定的電流體力學(xué)場。例如在水泥廠熟料冷卻機(jī)上，入口處含塵量為0.5820.72gNm3，出口為0.210.01gNm3。用于主筒預(yù)熱器窯，則入口含塵為2843.6gNm3，出口為0.0040.019gNm3。偏壓控制電除

8、塵器，系在荷電區(qū)對(duì)芒刺電暈極（放電線）施以高壓脈沖電源，使電暈極產(chǎn)生電暈，斷續(xù)地發(fā)出大量負(fù)離子云，以強(qiáng)有力的電斥（庫侖）力，使離子均勻分布，從而使通過電場的粉塵帶上最大限量的電荷。在控制電極上施加可供調(diào)節(jié)的偏電壓，改變電暈（放電）極尖端的電場強(qiáng)度，不但能控制電暈電流，還能控制放電空間的電場強(qiáng)度。橫向氣流電除塵器，是采用氣流方向垂直的極板或在電除塵器內(nèi)連續(xù)設(shè)置多孔板，各板間隔地施加高壓或接地，板與板間造成真正靜電場。德國和前蘇聯(lián)的試驗(yàn)表明，在氣速0.8m/s（停留時(shí)間約為3.54s），進(jìn)口含塵濃度2004500mg/m3，出口小于40 mgm2下，除塵效率達(dá)9599%。 屋頂式電除塵器，是將電除

9、塵器直接置于屋頂以除去屋內(nèi)氣體中所含的粉塵。在日本神戶煉鋼廠轉(zhuǎn)爐工段天窗試驗(yàn)結(jié)果表明，在進(jìn)口含塵量為0.030.3gNm3，出口為0.0070.03gNm3下，除塵效率達(dá)80%98。利用紅外線激光的光泳除塵，正處于試驗(yàn)研究階段。 3 電子空氣凈化設(shè)備的工作原理兩點(diǎn)電荷之間的作用力： （3-1） 式中： F兩點(diǎn)電荷之間的作用力； q1 ，q2電荷數(shù)值； r兩點(diǎn)電荷之間的距離； g介電常數(shù)，氣體介電常數(shù)g=1。通常用電力線來表示作用力的方向和大小，用貫穿單位面積上所有電力線的數(shù)目來表示電場的強(qiáng)度（或稱電位梯度）。平行電極的電力線彼此近于平行，而且均布于兩極空間內(nèi)。圖3-1為均勻電場，其電場強(qiáng)度為

10、（32）式中： E電場強(qiáng)度（Vcm或kVcm）； u極間電壓（V或kV）； d兩電極間的距離（cm）。 圖3-1 平行電極之間的電場 圖3-2 兩點(diǎn)電荷的電場兩個(gè)點(diǎn)電荷的電場如圖3-2，表示不均勻電場。電力線的分布可以是各式各樣的。 3.1 氣體的電離及放電過程通常氣體是不導(dǎo)電的，但是在外界能量（空氣中含有惰性氣體氡在自然蛻變時(shí)放出的a射線、紫外線及其他宇宙射線等）的作用下，可使氣體電離放出電子而成為正、負(fù)離子。不過這種電離是比較微弱的，受庫侖力的作用下正、負(fù)離子又重新結(jié)合為中性分子或原子。因此，氣體中正、負(fù)離子的數(shù)目是很少的，且不會(huì)繼續(xù)增多，處于平衡狀態(tài)，此時(shí)離子數(shù)目是微不足道的，不會(huì)使通常

11、氣體失去它的絕緣性。圖33 均勻電場的放電過程如果將氣體通入兩平行金屬板電極間，并施以電壓，形成均勻電場 (圖33（a）)，電場內(nèi)任意點(diǎn)的電場強(qiáng)度均相等。氣體中的帶電離子，按電場方向正離子向負(fù)極移動(dòng)，負(fù)離子向正極移動(dòng)。此時(shí)，兩極間形成極其微量的電流，相當(dāng)于圖3-3（b）中原點(diǎn)O附近。帶電離子在運(yùn)動(dòng)中與其他中性分子或原子相碰撞，由于電壓低，帶電離子的運(yùn)動(dòng)速度也低，碰撞后又相互彈開，中性分子或原子并不產(chǎn)生電離。稱為彈性碰撞。逐漸升高電壓，電場強(qiáng)度隨之增大，能達(dá)到電極的電子與正離子的數(shù)量也隨著增多。因此，電流也隨之增大。當(dāng)電壓升到一定值時(shí)，電壓繼續(xù)升高，而電流卻保持不變，這樣的電流稱為飽和電流。如圖

12、3-3（b）中AB。此時(shí)，電流僅取決于氣體中所產(chǎn)生的電子和正離子的多少，而不決定于電場強(qiáng)度。繼續(xù)升高電壓，當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到足夠大（對(duì)于兩平板電極在常壓、室溫下的空氣，約為10kVcm）時(shí)，帶電離子獲得較高的速度，同時(shí)電子和正離子在高速運(yùn)動(dòng)中蓄積著很大的動(dòng)能，在行進(jìn)的過程中，電子與中性氣體分子或原子相碰撞（非彈性碰撞），可使中性氣體分子或原子放出電子，成為自由電子和正離子，這一過程稱為碰撞電離或電暈現(xiàn)象。如圖3-3（b）中虛線。自由電子在電場力的作用下，又碰撞別的中性分子或原子，這樣新的自由電子和正、負(fù)離子像“雪崩”一樣連續(xù)產(chǎn)生，從而使氣體持續(xù)電離，即是氣體自持性電離，也就是氣體由非持性電離轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

13、自持性電離。由于是均勻電場，所以只要其間任何一點(diǎn)發(fā)生電離，兩極空間立刻充滿帶電離子，整個(gè)空間氣體被擊穿。此時(shí)，電流急劇增加，形成火花放電，電壓極不穩(wěn)定。因此，不能用平行金屬平板電極作一般電除塵器。將非自持性氣體通入曲率半徑相差很大的兩極空間，如一金屬絲和圓管或一金屬絲和一平板，金屬絲接負(fù)極，管或平板接正極。如圖3-4(a)施以電壓形成的不均勻電場（即金屬絲表面附近的電場強(qiáng)度最大，隨著離開金屬絲表面的距離增大，電場強(qiáng)度迅速減?。?，再升高電壓，電場強(qiáng)度隨之增大，如圖3-4(b)OA，可認(rèn)為電流與電壓符合歐姆定律。當(dāng)電流達(dá)到飽和之后，如圖3-4（b）AB，繼續(xù)升高電壓（對(duì)于常壓、常溫氣體為16kVc

14、m），首先在金屬絲表面附近（電場強(qiáng)度最高的地方）的一層氣體，由于高能量的電子碰撞中性氣體分子或原子發(fā)生電離。如圖3-4（b）中B。在圖3-4（b）BE中，隨電場強(qiáng)度的增加，活動(dòng)度較大的負(fù)離子獲得了足夠的能量，碰撞中性氣體分子或原子，使帶電離子越來越多，電流急劇增大。此時(shí)，也有一部分離子在復(fù)合，并有光波輻射出來。但是，由于復(fù)合過程比較微弱，發(fā)射的光波比較暗淡，聽不到任何聲響，因此，被稱為無聲放電或光芒放電。當(dāng)電場強(qiáng)度再行升高，到達(dá)圖3-4（b）中E時(shí)，則活動(dòng)度較小的正離子也因獲得足夠的能量而開始碰撞別的中性分子或原子，因此，電流又有所增加，同時(shí)在電場強(qiáng)度高的金屬絲表面附近，離子的復(fù)合過程特別激烈

15、，此時(shí)，肉眼可見金屬絲表面附近有藍(lán)色火點(diǎn)，且伴有咝咝和噼啪聲。隨著與金屬絲表面距離的增加，電場強(qiáng)度迅速下降，離子移動(dòng)速度減慢，因而，不至于氣體中某點(diǎn)被擊穿而引起整個(gè)空間擊穿，這就是不均勻電場電暈放電或電暈現(xiàn)象的特點(diǎn)。電除塵器正是利用這一特點(diǎn)來達(dá)到除塵目的的。Townsend提出從電暈極出發(fā)的Nec個(gè)電子，在行進(jìn)x一段距離后，電子數(shù)量的增加為：Ne=Neceax式中a為氣體中電子的碰撞系數(shù)，是電場的函數(shù)，以aPf（EP表示，一般，取P為大氣壓。a與E的關(guān)系如圖3-5。圖3-4 不均勻電場的放電過程電暈放電所圍繞的電極稱為電暈電極（簡稱電暈板），另一個(gè)電極稱為沉塵電極（簡稱沉塵極）。氣體產(chǎn)生電離的

16、區(qū)域稱為電暈區(qū)。電暈區(qū)的離子數(shù)目每立方米有l(wèi)億離子以上。開始產(chǎn)生電暈放電時(shí)的電壓稱為臨界電壓或臨界電位差，相應(yīng)的電場強(qiáng)度稱為臨界電場強(qiáng)度。在兩電極空間產(chǎn)生的電流稱為電暈電流。再繼續(xù)升高電壓，電暈區(qū)隨著擴(kuò)大，當(dāng)電壓升至某一值時(shí)，整個(gè)電極空間都成為電暈區(qū)，即整個(gè)空間被擊穿，如圖3-4（b）中F，相應(yīng)電壓稱為擊穿電壓。此時(shí)，通過電場的電流急劇增加，電壓趨近于0，電場無法建立。由此可見，電除塵器是在3-4（b）中EF情況下運(yùn)行，EF除與氣體性質(zhì)有關(guān)外，還和電極的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，并且完全可以利用操作電壓來控制電暈區(qū)的大小，以達(dá)到預(yù)期的除塵效果。圖3-5 電暈始發(fā)電場強(qiáng)度與碰撞電離系數(shù)的關(guān)系正、負(fù)電極都可作

17、電暈極，但由于荷負(fù)電離子在電場中運(yùn)動(dòng)速度比荷正電離子快，而且負(fù)電暈極的擊穿電壓比正電暈極高，因此，電除塵器一般都選負(fù)電極作電暈極，正電極作沉塵極?？照{(diào)和除菌用的電除塵器，是利用產(chǎn)生有害氣體臭氧少的正極作電暈極。3.2 電場強(qiáng)度分布電場強(qiáng)度的分布與電極形式有關(guān)，常用的管式沉塵極的電場強(qiáng)度分布，具有沿電流方向的不均勻性；板式沉塵極的電場分布，既有沿電流方向的不均勻性，又有與電流軸線相垂直方向的不均勻性，兩者均為電除塵器較理想的電場分布。 3.2.1 板式沉塵極 當(dāng)兩極間沒有電暈電流時(shí)，仍為靜電場。升高電壓至臨界電壓時(shí)，其臨界電場強(qiáng)度與管式電極對(duì)于負(fù)電暈的臨界電場強(qiáng)度一樣。當(dāng)電暈線受熱后，電暈電流將

18、顯著提高，產(chǎn)生電暈的臨界電壓將大幅度的降低，在極不均勻的電場內(nèi)，擊穿電壓幾乎與電極的形狀無關(guān)，而僅與兩極之間的距離有關(guān)。在空氣介質(zhì)中，正方形截面電暈極線對(duì)平板沉塵極的平均擊穿電場強(qiáng)度為3.2kvcm（最大4.5kVcm）。按此計(jì)算，一般結(jié)構(gòu)的電除塵器其最高擊穿電壓4567.5kv。對(duì)異極距為150 mm、電暈線間距為250mm、介質(zhì)空氣壓力P為760mmHg、溫度為20時(shí)的棒幃式電極，實(shí)測擊穿電壓大于60KV。3.3 塵粒的荷電及其運(yùn)動(dòng)含塵氣體中的塵粒，在電除塵器（電場）內(nèi)的荷電，一般分碰撞荷電和擴(kuò)散荷電。假定塵粒為球形，粘附的離子密度和電場強(qiáng)度均勻相等，而且塵粒之間無電的干擾，當(dāng)塵粒受到沿著

19、電力線方向運(yùn)動(dòng)的帶電離子所碰撞，帶電離子失去電荷，并將失去的電荷給予塵粒，這一過程稱為碰撞荷電。塵粒粒度在0.5微米以上的粉塵，基本上屬于碰撞荷電。塵粒一經(jīng)荷電，塵粒表面電荷量就逐漸增加，則塵粒表面的電荷與繼續(xù)前來的離子產(chǎn)生斥力，使離子前來的速度降低，塵粒表面荷電量越多，斥力越大。當(dāng)斥力與離子電場力相平衡時(shí)，塵粒不再得到電荷，即塵粒荷電停止。由于氣體中離子的熱運(yùn)動(dòng)及離子的濃差，向塵粒擴(kuò)散而荷電，即所謂擴(kuò)散荷電。塵粒粒度小于0.2微米的粉塵屬于擴(kuò)散荷電。根據(jù)氣體分子論的理論，由于熱運(yùn)動(dòng)及濃差擴(kuò)散，離子向塵粒表面運(yùn)動(dòng)，在鏡象力的作用下，離子被吸附在塵粒的表面上，給予塵粒的電荷就阻止擴(kuò)散的離子飛濺，

20、其荷電速度逐漸減小，直到可以忽略的程度。在忽略外部電場條件下，時(shí)間為t秒時(shí)的擴(kuò)散荷電量為：在實(shí)際生產(chǎn)中，由于有電場的存在，在擴(kuò)散過程中增加了塵粒表面附近的離子密度，使塵粒的荷電量大于計(jì)算值約2倍。另外在離子的自由行程增大時(shí)，由于外電場的加速作用，離子沿電場方向運(yùn)動(dòng)的能量增加，使其抗拒塵粒電荷斥力的能力增加，塵粒荷電量增大。但是，在帶尖角塵粒上，由于尖端局部電離，會(huì)失去電荷。綜合各因素的影響，擴(kuò)散荷電量只能作近似計(jì)算，其式為：q=0.67r(C) （32）.4高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件兩部分構(gòu)成。4.1 硬件部分高效電子空氣凈化設(shè)備

21、電氣控制系統(tǒng)的硬件部分，是指維持電子空氣凈化器正常工作的由各種電子元器件及連接導(dǎo)線焊接而成的可見部分。它主要由：電源、電源保護(hù)、單片微型計(jì)算機(jī)、狀態(tài)指示、波形整定、隔離驅(qū)動(dòng)、高壓驅(qū)動(dòng)、高壓電路短路保護(hù)、高壓產(chǎn)生、高壓整流、高壓輸出及高壓采樣電路等幾部分組成。如圖4-1所示： 圖4-1 高效電子空氣凈化器電氣控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 本實(shí)物的系統(tǒng)電路部分主要由若干電子元器件焊接在幾塊萬能板上構(gòu)成，其電路原理圖如圖4-2所示。圖4-2 高效電子空氣凈化器電氣控制系統(tǒng)硬件電路圖4.1.1 控制電路的電源構(gòu)成控制電路的電源由市電220V提供，經(jīng)變壓器降壓輸出8V左右的交流電壓然后經(jīng)過電源保護(hù)電路和整流濾波電路

22、送到三端穩(wěn)壓集成電路7805，最后輸出5V的直流電源供單片微型計(jì)算機(jī)使用。如圖4-3所示。圖4-3 控制電路的電源構(gòu)成圖4-3中，T1是電源變壓器，其功率取值是根據(jù)控制電路負(fù)載總功率之和來確定的本系統(tǒng)計(jì)算取值為30W；B1是由四個(gè)IN4007組成的整流橋電路，單個(gè)二極管的額定電流為1A因此足夠滿足電路的要求；C1和C3構(gòu)成高頻旁路電路，其作用是：當(dāng)電路中存在高頻電流時(shí)，由公式：Zc=1/2fC可知，對(duì)于較小容量的電容來說電路相當(dāng)于短路，使高頻電流從C1、C3短接到地，從而確保了電源的穩(wěn)定性；C2和C4起到平波的作用，單相橋式整流電路輸出的波形是帶有一定脈動(dòng)的電壓波形，為了使輸出電壓波形更平滑，

23、可以采用電容或電感濾波，在這里我們采用了電容濾波的方式；由于單片微型計(jì)算機(jī)的電源要求比較嚴(yán)格，我們采用了專用的集成穩(wěn)壓電路7805。三端穩(wěn)壓器件78xx系列是目前最常用的線性降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，它簡單易用、價(jià)格低廉，它運(yùn)用其器件內(nèi)部電路來實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)，這使它的性能很穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)1A以上的輸出電流，而且器件具有良好的溫度系數(shù)。 該產(chǎn)品有多種電壓輸出值5V24V，解決了與單點(diǎn)調(diào)節(jié)相關(guān)的分散問題輸出電壓誤差精度分為3%和5%，因此產(chǎn)品的應(yīng)用范圍很廣泛。4.1.2 單片微型計(jì)算機(jī)本系統(tǒng)使用的單片機(jī)ATmega48是美國ATMEL公司生產(chǎn)的AVR系列單片機(jī)，該系列單片機(jī)擁有

24、十分優(yōu)越的性能：高性能、低功耗的8 位AVR 微處理器；先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu)；131 條指令 ，大多數(shù)指令的執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期；32 x 8 通用工作寄存器；全靜態(tài)操作；工作于16 MHz 時(shí)性能高達(dá)16 MIPS；只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器；具有非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；4 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash 其擦寫壽命 10000 次；具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)，通過片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程；真正的同時(shí)讀寫操作；256字節(jié)的EEPROM 擦寫壽命 次；512 字節(jié)的片內(nèi)SRAM；可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密；兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時(shí)器/

25、計(jì)數(shù)器；一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器；具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC；六通道PWM；8路10 位ADC；可編程的串行USART 接口；可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口；面向字節(jié)的兩線串行接口；具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器；片內(nèi)模擬比較器；引腳電平變化可引發(fā)中斷及喚醒MCU；特殊的微控制器特點(diǎn)；上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測；經(jīng)過標(biāo)定的片內(nèi)RC 振蕩器；片內(nèi)/ 外中斷源；五種休眠模式：空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式和Standby 模式；23個(gè)可編程的I/O 口線；工作電壓: 1.8 - 5.5V；工作溫度范圍:-40C

26、至 85C；極低的功耗，在正常模式：1 MHz, 1.8V: 300A；32 kHz, 1.8V: 20A ( 包括振蕩器)掉電模式:1.8V， 0.5A。其管腳排列如圖4-4所示。波形輸出模塊：該模塊是用來控制電子空氣凈化器輸出電壓大小的重要部件，它被集成在ATmega48單片機(jī)內(nèi)，利用程序可以方便地對(duì)波形輸出進(jìn)行控制。系統(tǒng)中使用的是ATmega48單片機(jī)第11腳既T0來產(chǎn)生快速PWM控制電子空氣凈化器的輸出電壓。PWM是Pulse Width Modulation的縮寫，中文意思就是脈沖寬度調(diào)制，簡稱脈寬調(diào)制。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測

27、量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域。PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的，通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。圖4-4 ATmega48管腳排列圖模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：該模塊是用于采樣電子空氣凈化器輸出電流大小的重要部件，它被集成在ATmega48單

28、片機(jī)內(nèi)，利用程序可以方便地對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制。ATmega48的模數(shù)轉(zhuǎn)換器特點(diǎn)：10位逐次逼近型，0.5 LSB 的非線性度， 2 LSB 的絕對(duì)精度， 65 - 260 s 的轉(zhuǎn)換時(shí)間，0 - VCC 的 ADC 輸入電壓范圍，可選的1.1V ADC 參考電壓，連續(xù)轉(zhuǎn)換或單次轉(zhuǎn)換模式，ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷。ADC與一個(gè)8通道的模擬多路復(fù)用器連接，能對(duì)來自端口A的8 路單端輸入電壓進(jìn)行采樣。單端電壓輸入以0V (GND) 為基準(zhǔn)。ADC 包括一個(gè)采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到ADC 的電壓保持恒定。ADC 由AVCC 引腳單獨(dú)提供電源。模擬比較器：該模塊是用于采樣電子空氣凈化器輸出電

29、壓放電次數(shù)的重要部件，它被集成在ATmega48單片機(jī)內(nèi)，利用程序可以方便地對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制。模擬比較器對(duì)正極AIN0的值與負(fù)極AIN1的值進(jìn)行比較。當(dāng)AIN0上的電壓比負(fù)極AIN1上的電壓要高時(shí)，模擬比較器的輸出ACO即置位。比較器的輸出可用來觸發(fā)定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器1 的輸入捕捉功能。此外，比較器還可觸發(fā)自己專有的、獨(dú)立的中斷。用戶可以選擇比較器是以上升沿、下降沿還是交替變化的邊沿來觸發(fā)中斷。在本系統(tǒng)中采用了比較器專有、獨(dú)立的中斷來控制。4.1.3 主電路的電源構(gòu)成主電路的電源由電源變壓器、電抗器、熔斷器、整流橋和濾波電容構(gòu)成，如圖4-5所示。 圖4-5 主電路電源的構(gòu)成電路中使用電抗器L

30、1的目的是穩(wěn)定電壓的作用，從前面介紹電子空氣凈化器的原理我們知道，凈化設(shè)備通常工作在電暈與閃絡(luò)之間，電極通過氣體放電產(chǎn)生閃絡(luò)時(shí)，電路相當(dāng)于短路，為了穩(wěn)定電源電壓，必須采取必要的穩(wěn)定措施，因此要加上一個(gè)電抗器。4.1.4 波形整定與隔離驅(qū)動(dòng)如圖4-6所示：圖中，R13、Q4、D13、C7、L2、Q2、R9、R10、C3構(gòu)成了一個(gè)波形整定驅(qū)動(dòng)電路，脈沖變壓器T2起到隔離放大作用。圖4-6 波形整定與隔離驅(qū)動(dòng)電路 4.1.5 高壓驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路如圖4-7所示，單片機(jī)發(fā)出的PWM波形經(jīng)過變壓器T2隔離后直接加到MJE18006上，使其驅(qū)動(dòng)高壓脈沖變壓器T1工作。圖4-7中，D11、D9、C20、R18

31、、R19、D18構(gòu)成對(duì)三極管的保護(hù)電路。圖4-7 高壓驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路4.1.6高壓產(chǎn)生、整流輸出及采樣電路如圖4-8所示，電路中T1是高壓脈沖變壓器，A和B兩端是高壓脈沖變壓器的次級(jí)繞組，它通常輸出近10000V的高壓，高電壓經(jīng)兩個(gè)ED2174二極管整流后輸出到電暈極和沉塵極。電路中，RA、RB、RC、RD、RP構(gòu)成電壓采樣電路；R6、R16、R1、R20和R23、D12構(gòu)成電流采樣電路。4.2 軟件部分高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)采用了模塊化程序設(shè)計(jì)，各個(gè)模塊相對(duì)獨(dú)立工作，在需要統(tǒng)一工作時(shí)只要通過函數(shù)的調(diào)用即可實(shí)現(xiàn)整體協(xié)調(diào)工作，這樣的模塊化設(shè)計(jì)不僅便于閱讀和調(diào)試，還便于程序的移植。系統(tǒng)軟

32、件流程圖如圖4-9所示。圖4-8高壓產(chǎn)生、整流輸出及采樣電路圖4-9 高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)程序流程圖5高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的工作過程根據(jù)電子空氣凈化設(shè)備工作原理的介紹，要使電子空氣凈化設(shè)備的凈化效率達(dá)到最大值，通常應(yīng)使它的電暈極工作在“臨界放電”狀態(tài)，即處在電暈與閃絡(luò)之間。當(dāng)電暈電極在還沒有發(fā)生閃絡(luò)之前的一瞬間，其電離作用是最大的，一旦發(fā)生了閃絡(luò)，電極空間被擊穿就相當(dāng)于短路，此時(shí)兩電極之間電壓幾乎為零，這時(shí)的電離作用反而最小了，因此為了保證空氣凈化設(shè)備的凈化效率，其電氣控制系統(tǒng)應(yīng)能避免電暈電極處在長時(shí)間或頻繁的閃絡(luò)狀態(tài)。高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的工作過程如圖5-

33、1所示。圖5-1 高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的工作過程系統(tǒng)上電后，計(jì)算機(jī)首先對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)部位進(jìn)行檢測，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行；檢測無異常后，開始啟動(dòng)高壓放電次數(shù)采樣模塊和高電壓輸出側(cè)電流采樣模塊，并逐漸升高輸出電壓使電暈電極出現(xiàn)閃絡(luò)，以便于采集閃絡(luò)數(shù)據(jù)；確定閃絡(luò)數(shù)據(jù)的目的是給計(jì)算機(jī)劃一道“最大輸出限位”線，系統(tǒng)控制輸出電壓的方法是采用PWM技術(shù)，計(jì)算機(jī)輸出的脈沖占空比可從0%100%連續(xù)可調(diào)，對(duì)應(yīng)的電暈極電壓也是從0到最大值連續(xù)可調(diào)。假設(shè)某一時(shí)刻的空氣閃絡(luò)電壓為9000V對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)輸出的脈沖占空比為90%，此時(shí)記錄下該時(shí)刻的脈沖占空比，計(jì)算機(jī)就可以知道目前輸出的占空比應(yīng)是在90%以下，

34、否則系統(tǒng)就會(huì)處在連續(xù)閃絡(luò)狀態(tài)而這種狀態(tài)是系統(tǒng)所不允許的。確定完閃絡(luò)數(shù)據(jù)后，在閃絡(luò)的情況下逐漸調(diào)小脈沖占空比，當(dāng)占空比小到一定數(shù)值后輸出電壓不再發(fā)生閃絡(luò)，此時(shí)的占空比數(shù)據(jù)就是熄弧數(shù)據(jù)。確定熄弧數(shù)據(jù)的目的有兩個(gè)：一是在系統(tǒng)出現(xiàn)閃絡(luò)時(shí)能直接載入該數(shù)據(jù)，使輸出脈沖占空比直接降到熄弧時(shí)的占空比，也就是電暈極電壓直接降到熄弧電壓，這樣做提高了系統(tǒng)的快速反映能力；二是在系統(tǒng)出現(xiàn)閃絡(luò)時(shí)載入熄弧數(shù)據(jù)，既保證了電弧能有效熄滅又不至于使電暈極電壓降得太低，因?yàn)殡姇灅O電壓太低時(shí)其電離能力會(huì)降低，從而影響了凈化設(shè)備的凈化效率。選擇最佳數(shù)據(jù)就是在閃絡(luò)數(shù)據(jù)和熄弧數(shù)據(jù)之間選擇一個(gè)能讓系統(tǒng)處在“臨界放電”狀態(tài)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)就是

35、能使系統(tǒng)運(yùn)行在最大凈化效率上的點(diǎn)；每10分鐘重新設(shè)定“最佳數(shù)據(jù)”的目的是為了使系統(tǒng)能隨著環(huán)境的變化而相應(yīng)調(diào)整輸出電壓：空氣中的含塵量、濕度都是不均勻的這些因素會(huì)直接影響電子空氣凈化設(shè)備的凈化效率，為了保證凈化設(shè)備的凈化效率，系統(tǒng)必須每隔一定時(shí)間就調(diào)整一次輸出電壓，以保證系統(tǒng)的凈化效率一直處在最佳狀態(tài)。6 測試報(bào)告6.1 測試目的雖然在開發(fā)過程中采用了多種措施保證硬件、軟件的質(zhì)量，但是實(shí)際開發(fā)過程中還是不可避免地會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)，系統(tǒng)中通?？赡茈[藏著錯(cuò)誤和缺陷，不經(jīng)周密測試的系統(tǒng)投入運(yùn)行，將會(huì)造成難以想象的后果，因此系統(tǒng)測試是開發(fā)過程中為保證質(zhì)量而必須進(jìn)行的工作。大量統(tǒng)計(jì)資料表明，系統(tǒng)測試的工作量往往

36、占開發(fā)總工作量的40%以上。因此，我們必須重視測試工作。由于系統(tǒng)中隱藏的缺陷只在特定的環(huán)境下才有可靠顯露，系統(tǒng)缺陷通常是由于對(duì)某些特定情況考慮不周造成的，成功的測試也不是沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的測試。有意義的測試應(yīng)該是從“破壞”系統(tǒng)的角度出發(fā)，精心設(shè)計(jì)最有可以暴露系統(tǒng)缺陷的測試方案。因此測試的目標(biāo)應(yīng)該是以盡可能少的代價(jià)和時(shí)間找出系統(tǒng)中潛在的錯(cuò)誤和缺陷。 單元測試：單元測試也稱模塊測試，單元測試是對(duì)每個(gè)模塊單獨(dú)進(jìn)行的，驗(yàn)證模塊接口與設(shè)計(jì)說明書是否一致，對(duì)模塊的所有主要處理路徑進(jìn)行測試且與預(yù)期的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)照，還要對(duì)所有錯(cuò)誤處理路徑進(jìn)行測試。對(duì)硬件及程序代碼進(jìn)行審查，對(duì)照設(shè)計(jì)說明書，認(rèn)真地檢查模塊是否符合要求

37、，是進(jìn)行單元測試前的重要工作。 組合測試組合測試也稱集成測試或子系統(tǒng)測試，通常采用自頂向下測試和自底向上測試兩種測試方法。組合測試的對(duì)象是指已經(jīng)通過單元測試的模塊，不是對(duì)零散模塊進(jìn)行單個(gè)測試，而是用系統(tǒng)化的方法裝配和測試系統(tǒng)，是一個(gè)嚴(yán)格的過程，必須認(rèn)真地進(jìn)行，其計(jì)劃的產(chǎn)生和單元模塊測試的完成日期要協(xié)調(diào)起來。6.2 測試方法一般來說，對(duì)系統(tǒng)測試主要分兩個(gè)步驟：硬件測試和軟件測試。硬件測試時(shí)，首先確認(rèn)所焊接的電路是否正確，有沒有短路的現(xiàn)象，檢查都正常后，可接入相對(duì)安全的電壓進(jìn)行模擬調(diào)試，比如系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)的電壓是220V，此時(shí)可以先接入24V電壓進(jìn)行調(diào)試，確保沒有短路及其他故障后再接入額定電壓值調(diào)

38、試，這樣做可以確保人身和器件的安全。軟件調(diào)試時(shí)，可以先按模塊調(diào)試確保每個(gè)模塊各自都能獨(dú)立運(yùn)行，然后再統(tǒng)一調(diào)試。6.3 測試舉例6.3.1 軟件的測試（1）將編寫好的程序裝入仿真軟件中；（2）首先檢測PWM模塊是否能正常工作：把其他未測試的模塊屏蔽起來，只允許PWM模塊工作，從仿真軟件中觀測程序是否運(yùn)行正常。（3）接下來檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊是否能正常工作：把其他未檢測的模塊屏蔽起來，只允許A/DC模塊工作，從仿真軟件中觀測程序是否運(yùn)行正常。（4）再檢測模擬比較器是否能正常工作：把其他未檢測的模塊屏蔽起來，只允許模擬比較器工作，從仿真軟件中觀測程序是否運(yùn)行正常。（5）最后統(tǒng)一檢測。6.3.2 控制電路

39、的測試（1）利用萬用表歐姆檔測量電源輸入端、脈沖輸出端是否短路；（2）接入電源，利用示波器檢測脈沖輸出端是否有波形輸出；（3）用程序調(diào)節(jié)脈沖輸出的占空比，觀察是否可調(diào)；（4）用萬用表直流電壓檔或示波器觀測輸出電壓是否符合要求。6.3.3 主電路的測試（1）利用萬用表歐姆檔測量電源輸入端、電壓輸出端是否短路；（2）首先接入24V電源，觀察電路有無異常；（3）接入控制電路的脈沖信號(hào)，利用示波器檢測主電路波形是否正常；（4）接入額定電壓，觀察電路是否異常。7 結(jié) 論1、不足之處 由于對(duì)電子空氣凈化設(shè)備工作原理不熟，在初期階段花費(fèi)了很長時(shí)間熟悉原理，最后由于設(shè)計(jì)時(shí)間比較緊迫，導(dǎo)致了某些功能未能很好地實(shí)

40、現(xiàn)，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。 由于知識(shí)有限，在開發(fā)系統(tǒng)時(shí)，考慮問題不夠充分。 由于開發(fā)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)比較少，使得在程序設(shè)計(jì)時(shí)所采用的方法策略不夠優(yōu)化，導(dǎo)致系統(tǒng)功能不夠完善。2、體會(huì)通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在李全利老師的悉心指導(dǎo)下，如期完成了我的畢業(yè)課題高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的研制，圓滿結(jié)束了代表我五年大學(xué)所學(xué)知識(shí)、所會(huì)實(shí)踐技能的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的收獲很多。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生活的最后一個(gè)階段，在這兩個(gè)半月的時(shí)間里，我完成了高效電子空氣凈化設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測試，我從中學(xué)到了很多專業(yè)或非專業(yè)的知識(shí)，同時(shí)也提高了自己多方面的能力。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從單一的理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐工作的一個(gè)過程。為了更

41、好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用范圍，因此我選擇采用了智能控制。在指導(dǎo)老師的正確引導(dǎo)下，通過查找大量資料和參觀相關(guān)展覽會(huì)獲取有用信息，最后終于完成了任務(wù)。另外，在系統(tǒng)開發(fā)的過程中我們也遇到了很多問題。在開發(fā)的初期階段，由于對(duì)電子空氣凈化設(shè)備不熟悉的原因，花費(fèi)了很長時(shí)間來進(jìn)行相關(guān)理論知識(shí)的查找和學(xué)習(xí)，尤其是一些微觀理論知識(shí)，但經(jīng)過一段時(shí)間的努力，終于對(duì)所研制的課題有了一定的了解。我們通過查找有關(guān)資料、向指導(dǎo)教師請(qǐng)教和同學(xué)的幫助及自己的努力，克服了一個(gè)個(gè)難關(guān)，最終取得了一定的成績。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我受益匪淺，更重要的是使我在學(xué)習(xí)和掌握這些知識(shí)的同時(shí)，能夠在思想上得到鍛煉和升華，在分析問題和解決

42、問題的能力上得到培養(yǎng)和提高。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)高壓電離技術(shù)有了很大的了解和提高，同時(shí)也完善了知識(shí)結(jié)構(gòu)、拓寬了知識(shí)面,開闊了眼界，也將我從單純的理論學(xué)習(xí)中釋放出來，自己動(dòng)手解決實(shí)際中的問題，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，創(chuàng)造具有使用價(jià)值的勞動(dòng)成果，增添了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高了解決實(shí)際問題的能力和自己的專業(yè)水平，培養(yǎng)了我吃苦耐勞、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，為我即將走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 金國森.除塵設(shè)備設(shè)計(jì).上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1985-112 李益華. 自動(dòng)控制原理. 湖南大學(xué)出版社.20043 章兼源. 微機(jī)控制技術(shù). 北京：電子工業(yè)出版.20034 吳萱. 供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié). 北京：清華大學(xué)

43、出版社.20035 沈文. AVR單片機(jī)C語言開發(fā)入門指導(dǎo). 清華大學(xué)出版社.20036 華成英 童詩白. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社.20067 李炎鋒. 暖通自動(dòng)化控制. 北京工業(yè)大學(xué)出版社.20068 方貴銀. 家用中央空調(diào)原理與維修. 機(jī)械工業(yè)出版社.20039 孫見君. 空調(diào)工程施工與運(yùn)行管理. 機(jī)械工業(yè)出版社.200310 何耀東. 中央空調(diào)暖通空調(diào)制冷設(shè)計(jì)安裝與運(yùn)行維修圖書. 冶金工業(yè)出版社.1998 11 長沙泛華中央空調(diào)研究所. 中央空調(diào)工程精選圖集. 中國電力出版社.200412 俞炳豐. 中央空調(diào)新技術(shù)及其應(yīng)用. 化學(xué)工業(yè)出版社.200513 M.B.Salamo

44、m. 快離子導(dǎo)體物理. 科學(xué)出版社.200114 羅晉生. 離子注入物理. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.200315 秉聰 吳曉麗. 原子結(jié)構(gòu)與光譜. 國防工業(yè)出版社.2007致 謝五年的大學(xué)即將結(jié)束，在這里我首先應(yīng)該感謝培養(yǎng)我的大學(xué)，特別是自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院及天津源峰科技發(fā)展有限責(zé)任公司的全體領(lǐng)導(dǎo)和老師們，感謝他們?cè)谖迥甑拇髮W(xué)生活、學(xué)習(xí)中對(duì)我的教育、指導(dǎo)和關(guān)心，才使我能順利的完成大學(xué)學(xué)業(yè)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我得到了李全利教授的悉心指導(dǎo)和大力支持，他以其豐富的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，以及高度的責(zé)任心，對(duì)我產(chǎn)生了很大的影響，在整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)過程中他給我提出了寶貴的意見和建議，給予我熱情的幫助，最重要

45、的是他還不惜時(shí)間和金錢帶我到上海參觀了相關(guān)的展覽會(huì)，使我各方面的知識(shí)有了很大的提高。他在工作中認(rèn)真負(fù)責(zé)及對(duì)學(xué)生的關(guān)心愛護(hù)，都是我在以后的學(xué)習(xí)和工作中的榜樣。還要感謝楊宗強(qiáng)老師，如果沒有他熱心幫助、主動(dòng)給我提供研發(fā)場所和儀器，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)就不會(huì)這么快完成。另外還要感謝在一起愉快的度過五年大學(xué)學(xué)習(xí)生活的各位同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。最后，在我將畢業(yè)之際，衷心的祝愿工程師范學(xué)院的明天會(huì)更輝煌，祝五年來對(duì)關(guān)心、教導(dǎo)我的所有老師身體健康、工作順利、萬事如意。外文資料Characteristic of ATmega48/88/168 Analog

46、-to-Digital ConverterThe ATmega48/88/168 features a 10-bit successive approximation ADC. The ADC is connected to an 8-channel Analog Multiplexer which allows eight single-ended voltage inputs constructed from the pins of Port A. The single-ended voltage inputs refer to 0V (GND).The ADC contains a Sa

47、mple and Hold circuit which ensures that the input voltage to the ADC is held at a constant level during conversion. A block diagram of the ADC is shown in Figure 101. The ADC has a separate analog supply voltage pin, AVCC. AVCC must not differ more than 0.3V from VCC. See the paragraph “ADC Noise C

48、anceler” on page 237 on how to connect this pin.Internal reference voltages of nominally 1.1V or AVCC are provided On-chip. The voltage reference may be externally decoupled at the AREF pin by a capacitor for better noise performance. The Power Reduction ADC bit, PRADC, in “Power Reduction Register

49、- PRR” on page 37 must be disabled by writing a logical zero to enable the ADC.Figure 101. Analog to Digital Converter Block Schematic OperationThe ADC converts an analog input voltage to a 10-bit digital value through successiveapproximation. The minimum value represents GND and the maximum value r

50、epresentsthe voltage on the AREF pin minus 1 LSB. Optionally, AVCC or an internal 1.1V reference voltage may be connected to the AREF pin by writing to the REFSn bits in theADMUX Register. The internal voltage reference may thus be decoupled by an externalcapacitor at the AREF pin to improve noise i

51、mmunity. The analog input channel is selected by writing to the MUX bits in ADMUX. Any of the ADC input pins, as well as GND and a fixed bandgap voltage reference, can be selected as single ended inputs to the ADC. The ADC is enabled by setting the ADC Enable bit, ADEN in ADCSRA. Voltage reference a

52、nd input channel selections will not go into effect until ADEN is set. The ADC does not consume power when ADEN is cleared, so it is recommended to switch off the ADC before entering power saving sleep modes. The ADC generates a 10-bit result which is presented in the ADC Data Registers, ADCH and AD

53、CL. By default, the result is presented right adjusted, but can optionally be presented left adjusted by setting the ADLAR bit in ADMUX. If the result is left adjusted and no more than 8-bit precision is required, it is sufficient to read ADCH. Otherwise, ADCL must be read first, then ADCH, to ensur

54、e that the content of the Data Registers belongs to the same conversion. Once ADCL is read, ADC access to Data Registers is blocked. This means that if ADCL has been read, and a conversion completes before ADCH is read, neither register is updated and the result from the conversion is lost. When ADC

55、H is read, ADC access to the ADCH and ADCL Registers is re-enabled. The ADC has its own interrupt which can be triggered when a conversion completes. When ADC access to the Data Registers is prohibited between reading of ADCH and ADCL, the interrupt will trigger even if the result is lost. Starting

56、a Conversion A single conversion is started by disabling the Power Reduction ADC bit, PRADC, in “Power Reduction Register - PRR” on page 37 by writing a logical zero to it and writing a logical one to the ADC Start Conversion bit, ADSC. This bit stays high as long as the conversion is in progress and will be cleared by hardware when the conversion is completed. If a different data channel is selected while a conversion is in progress