基于單片機(jī)的空氣智能加濕器的設(shè)計(jì)

李東蛟

摘 要：當(dāng)前的生活中加濕器越來越受人們喜愛，尤其是北方的冬天寒冷干燥。現(xiàn)在絕大多數(shù)的加濕器都是手動(dòng)控制開關(guān)的，而且也不夠智能化，不能監(jiān)測室內(nèi)的溫度和濕度，這樣的加濕器在使用過程中存在濕度過大或者沒有水繼續(xù)通電的問題，這樣會(huì)給室內(nèi)舒適度造成影響，影響人的身體健康并且還存在嚴(yán)重的安全隱患。開發(fā)設(shè)計(jì)出一種低價(jià)、省電、具有自動(dòng)控制功能的加濕器勢在必行。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)智能控制，使用AT89C51單片機(jī)作為核心，外設(shè)一些輔助電路，可以實(shí)現(xiàn)加濕器的無水過度通電加熱、聲光報(bào)警功能、智能開關(guān)加濕器、以及對室內(nèi)溫濕度的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)智能化控制。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；智能化；加濕器；監(jiān)測；傳感器

中圖分類號：TM925 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隨著科技的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高，人們開始對加濕器產(chǎn)生關(guān)注，不論是企業(yè)、辦公室、還是家庭里，到處都有加濕器的身影出現(xiàn)，并且它發(fā)揮著極其重要的作用。然而，普通的加濕器僅僅只是簡單地增加空氣濕度，并沒有對濕度的調(diào)節(jié)能力，容易出現(xiàn)過度加濕，并且不能檢測加濕器水位的情況，存在安全隱患。而無論是在日常生活中還是科學(xué)試驗(yàn)及工業(yè)生產(chǎn)中，不僅要求準(zhǔn)確有效地控制濕度，還要確保加濕的安全性。因此，設(shè)計(jì)一款智能加濕器來有效地調(diào)節(jié)控制加濕尤為重要，當(dāng)環(huán)境濕度偏低則開始加濕，達(dá)到設(shè)定的濕度時(shí)就停止加濕，總是把濕度控制在適宜的狀態(tài)下。水位低時(shí)自動(dòng)報(bào)警并且停止加濕，確保加濕的安全性，有效地防干燒和過度加濕，實(shí)現(xiàn)加濕器的智能化。

1.智能加濕器的功能簡述

系統(tǒng)由一個(gè)DHT11溫濕度傳感器和一個(gè)水位傳感器、89C51型單片機(jī)、1602LCD液晶顯示屏、聲光報(bào)警器等部分組成。溫濕度傳感器用于收集室內(nèi)空氣的溫濕度，并把收集的溫度傳送至89C51型單片機(jī)。單片機(jī)針對收集的信息進(jìn)行參數(shù)控制，對加濕器進(jìn)行開啟和閉合。水位傳感器用于監(jiān)測水位限位，單片機(jī)可以根據(jù)水位的高低控制聲光報(bào)警裝置。自動(dòng)加濕器包含了加濕模塊、報(bào)警模塊、自動(dòng)斷電模塊。系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。

2.智能加濕器的硬件設(shè)計(jì)

主控制器采用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)全都由它來控制，單片機(jī)對所有外部元件進(jìn)行調(diào)配協(xié)調(diào)工作，進(jìn)而完成相對應(yīng)的特定功能。硬件采用了模塊化的設(shè)計(jì)，每一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的功能，最后再將各個(gè)模塊聯(lián)系在一起。此設(shè)計(jì)方式可以讓系統(tǒng)的復(fù)雜性降到最低。此系統(tǒng)的電路原理圖如圖2所示。

設(shè)計(jì)中的顯示模塊是使用的1602 LCD液晶模塊，是控制系統(tǒng)中比較常見的一種模塊。1602LCD液晶模塊的優(yōu)點(diǎn)為點(diǎn)陣型液晶，驅(qū)動(dòng)很方便，編碼顯示多樣化。在本控制系統(tǒng)中信號主要由溫濕度傳感器的輸入信號和單片機(jī)輸出的控制信號兩部分組成。首先由51單片機(jī)向DHT11發(fā)出讀取信號，隨后DHT11做出響應(yīng)，51單片機(jī)待DHT11完成后，收集得到溫度信息和濕度信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并存儲為數(shù)字信號后，讀取溫度值和濕度值，然后通過液晶屏顯示溫濕度值。此外在系統(tǒng)運(yùn)行過程中還專門設(shè)置了控制聲光報(bào)警系統(tǒng)的控制信號。

人體體感比較舒適的濕度范圍是在40%～60%之間，考慮到此項(xiàng)需求，在功能設(shè)計(jì)過程中以50%為最適合濕度的參考值。單片機(jī)在工作時(shí)通過監(jiān)測加濕器內(nèi)部的水位，防止加濕器過度無水情況下通電，加濕器只有在水位下限以上時(shí)才通電工作。通過處理DHT11測得的溫度和濕度和人體感覺最適合的值進(jìn)行比較。在水位符合要求的前提下，若室內(nèi)濕度高于人體最適值則控制加濕器不工作，反之則對加濕器通電開始加濕，直到室內(nèi)空氣達(dá)到最適合濕度時(shí)斷電。另外，單片機(jī)通過聲光報(bào)警器以及1602LCD顯示屏，可以進(jìn)行監(jiān)控。通過以上的基本功能此設(shè)計(jì)可以達(dá)到加濕器的智能化控制。

3.系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)

程序流程圖如圖3所示。

首先初始化，載入程序后，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)讀取溫濕度，然后讀出顯示的水位H，判斷水位H是否大于最小水位Ho：若H<=Ho，則聲光報(bào)警并關(guān)閉加濕器，然后顯示溫濕度，再重新讀取溫濕度，讀出水位H循環(huán)，直至H>Ho成立后，判斷濕度D與最小濕度Do的大小比較，若D<=Do則開啟加濕器，顯示溫濕度，循環(huán)直至相對濕度D>Do，關(guān)閉加濕器，然后顯示溫濕度過程循環(huán)。

結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的空氣智能加濕器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的工作方式，為生活提供了優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。本設(shè)計(jì)采用加濕器的智能化控制可以加濕器的水位低防干燒、聲光報(bào)警、智能開啟和關(guān)閉以及室內(nèi)溫濕度的顯示功能，而且制作比較節(jié)約成本，結(jié)構(gòu)簡單，使用維修也比較方便。

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