單片機(jī)控制自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

朱文彬

摘 要：本文的主要內(nèi)容是用單片機(jī)STC89C52為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。以單片機(jī)作為主控核心，在主控模塊上設(shè)有按鍵和通風(fēng)設(shè)備。通風(fēng)系統(tǒng)集溫度、濕度的檢測和LCD顯示于一體，通過單片機(jī)對溫度與濕度的檢測來實(shí)現(xiàn)換氣風(fēng)扇的自動(dòng)控制。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，成本低，安裝使用方便。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；STC89C52；溫濕度傳感器；LCD

江蘇省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會(huì)2015-2016年度“國示范”課程建設(shè)專項(xiàng)課題《電氣技術(shù)應(yīng)用專業(yè)核心課程及數(shù)字資源建設(shè)的實(shí)踐研究》（課題編號：XHZX2015060）。

一、系統(tǒng)原理框圖

本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為系統(tǒng)的控制核心，通過對環(huán)境的檢測與判斷后驅(qū)動(dòng)換氣風(fēng)扇，利用自然風(fēng)的循環(huán)流動(dòng)來降溫除濕，達(dá)到我們?nèi)梭w適應(yīng)的環(huán)境同時(shí)還能直觀地顯示室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)。

本次設(shè)計(jì)主要涉及了溫濕度的測量、顯示以及實(shí)現(xiàn)簡單控制。硬件方面有五個(gè)部分，即單片機(jī)部分、傳感器部分、LCD1602液晶顯示部分、報(bào)警模部分及按鍵設(shè)置部分。其系統(tǒng)框圖如圖1所示：

圖2 DHT11與單片機(jī)系統(tǒng)的連接圖

本系統(tǒng)接通電源后，顯示電路顯示當(dāng)前溫度值和濕度值，同時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)讀取單總線溫濕度傳感器檢測的溫度、濕度值，經(jīng)溫濕度轉(zhuǎn)換后送到顯示單元，圖中STC89C52單片機(jī)每2秒鐘從DHT11溫濕度傳感器中讀入溫度和濕度，在液晶屏上即時(shí)顯示。液晶屏上同時(shí)顯示溫濕度上限值（該上限值保存于外部EEPROM存儲器中），同時(shí)該值可通過按鍵上下調(diào)整設(shè)定。當(dāng)溫度或濕度值超過上限值時(shí)，報(bào)警信號點(diǎn)亮報(bào)警燈，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制外部風(fēng)機(jī)或加熱器工作，實(shí)現(xiàn)溫、濕度調(diào)整。

二、各部分組成電路原理

1.傳感器電路

傳感器部分使用的主要器件是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。通過DHT11檢測出當(dāng)前環(huán)境下的溫濕度，將該測數(shù)據(jù)送給單片機(jī)進(jìn)行分析、處理。因?yàn)镈HT11采樣信號為模擬量信號，所以本系統(tǒng)每間隔2s采集一次數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。單片機(jī)的P1.7口連接傳感器DHT11的Pin2（單總線，串行數(shù)據(jù)），實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)交換。由于測量范圍小于20米，因此在傳感器的Pin2口與電源之間連接一個(gè)5K上拉電阻。DHT11的電源端口Pin1和Pin4分別接單片機(jī)的VCC和GND端。傳感器的第三腳懸浮放置。DHT11傳感器的電路原理圖如圖2所示。

2.存儲器電路

電路采用AT24C04存儲器芯片，電路中，單片機(jī)將溫度上下限閥值和濕度上下限閥值存儲在該芯片中，使這幾個(gè)設(shè)定值得以掉電保存。

3.按鍵設(shè)定電路

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了4個(gè)按鍵，分別與STC89C52的P3.2-P3.5連接，作為整個(gè)系統(tǒng)溫濕度上、下限制的設(shè)定開關(guān)。

4個(gè)按鍵的功能如下：K1——溫度上限增加；K2——溫度上限減小；K3——濕度上限增加；K4——濕度上限減小。

4.加熱、通風(fēng)電路

（1）加熱電路

采用LED燈D1作為加熱器工作警告提醒標(biāo)志，當(dāng)單片機(jī)判斷出當(dāng)前溫度檢測值低于下限值時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警燈D1燈點(diǎn)亮、繼電器K1吸合，使加熱器加熱。當(dāng)溫度加熱至設(shè)定范圍內(nèi)后停止加熱、D1熄滅。

（2）通風(fēng)電路

當(dāng)檢測到的濕度值超過上限值時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警燈D2燈點(diǎn)亮、繼電器K2吸合，使換氣風(fēng)扇工作通風(fēng)。當(dāng)濕度降至設(shè)定范圍內(nèi)后停止通風(fēng)、D2熄滅。

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