智能加濕器控制系統的初步設計

蚌埠學院電子與電氣工程學院 孫傳洋 蔣 曦 沈 洋 錢正委 田 娟

為實現人們對現代生活的高要求標準，將智能控制技術與實際生活應用聯系在一起，對提高生產力、改善生活質量有著重要作用。本產品是以AT89C52單片機為核心控制單元，通過LCD液晶顯示器對溫濕度傳感器采集的數據進行顯示，并將數據與設定閾值進行比較，從而對濕度進行調控。

市面上傳統加濕器僅僅具有普通的霧化加濕功能，其工作模式單一，已經遠不能滿足現代人們對智能化家電的要求了，隨著時代的發展這種加濕器終將被市場所淘汰。現如今智能家電發展迅速，將單片機與傳統加濕器相結合，必將成為未來智能加濕器的主流設計。

該智能加濕控制系統設計是一種基于AT89C52單片機，外設DHT11溫濕度傳感器等調控模塊的智能型產品。它不僅具有傳統加濕器的檢測、控制、調節功能，并添加了數據顯示、報警、除濕等模塊，使加濕器能夠應用到更多的場所，擴大了適用范圍，更好的改善了人們工作、生活環境的適宜性，提高了人們的生活品質。

1 智能加濕器控制系統的結構設計

系統的整體結構設計以AT89C52單片機為核心控制單元。上電后，首先通過DHT11溫濕度復合數字傳感器為實時數據采集單元，將采集數據與24C02A為存儲器模塊設定存儲的閾值進行比較，控制單元對比較結果進行分析處理，若高于設計閾值上限，則停止加濕器工作，并驅動除濕模塊、聲光報警；若低于設計閾值下限，則驅動加濕器和報警模塊工作。其中按鍵模塊設定閾值和實時溫濕度檢測值均通過LCD1602液晶顯示屏進行實時數據的顯示。該系統整體設計框圖如圖1所示。

圖1 智能加濕器控制系統總體框圖

圖2 核心部分電路設計圖

圖3 軟件部分流程圖

控制系統所采用的AT89C52主芯片，是由美國ATMEL公司生產的高性能、低功耗CMOS 8位單片機，芯片在生產中運用了該公司的高集成性工藝和非遺失性存儲技術，實際使用中還能與經典MCS-51指令系統和52系列單片機產品相互兼容。此外，相比與傳統51單片機它不僅在存儲器字節上翻倍到8 KB和256 B，還多了一個定時器T2。T2是一個16位的定時/計數器，由兩個8位寄存器TH2和TL2構成，所以它可用作定時器，也可用作外部計數器。這些功能讓AT89C52芯片可以為設計者提供更好的硬件開發環境，使得創新型應用電路的實現成為可能。

在主芯片的外部還設計有閾值設定、溫濕度檢測、實時數據顯示、濕度預警、濕度調控五個主要部分，正是這些模塊與主芯片組合在一起構成了整個智能加濕控制系統，使傳統的加濕器變得智能化。

2 系統的硬件設計和軟件設計

2.1 硬件部分

硬件電路部分主要由檢測模塊、按鍵模塊、存儲模塊、報警模塊構成。由于AT89C52芯片具有強大的外部擴展性，因此該設計的各個外部單元均通過該芯片緊密的聯系起來，最終達到檢測、顯示、報警、調控的功能。其核心部分的電路設計如圖2所示。

在核心電路部分外連接DHT11溫濕度傳感器用于實時數據采集，兩個部分通過傳感器的DATA引腳與芯片連接，將采集的數據傳輸至主芯片中，與預先設置在EEPROM存儲器24C04A中的閾值進行比較，若處在閾值內，則無輸出結果；反之，則通過P3.3或P3.4口給加濕電路或除濕電路一個低電平，用以驅動上述模塊電機進行工作，并驅動報警電路工作；當傳感器檢測濕度進入設定范圍內后，則由芯片輸出反相信號，停止相關電機工作和報警模塊。

2.2 軟件部分

該設計為智能控制系統，所以除了硬件電路設計之外，還必須有相應軟件設計才能夠完成其功能操作。軟件部分流程圖如圖3所示，其工作過程是以傳感器的數據采集為循環點，將實時采集的數據與設定的閾值相比較，并對相應調控模塊和報警模塊作出信號輸出，由調控模塊工作改變當前環境的實時濕度數據完成循環。

結語：該設計通過多模塊的協調運作基本實現了傳統加濕器的智能化運作，但隨現代物聯網的發展，讓加濕器這樣的小家電實現物聯網，使人們可以通過手機這樣的移動設備完成對濕度的智能控制。這一設想還需要進一步研究如何將設備融入數據的無線傳輸技術，本設計還需進行更加深入的研究。