移動空氣加濕器智能控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：家庭智能化已成生活發(fā)展的趨勢，針對這種情況，為加濕器設(shè)計一套智能控制系統(tǒng)，此研究以單片機(jī)為控制核心，結(jié)合監(jiān)測、控制、顯示、報警、執(zhí)行等模塊實現(xiàn)對空氣溫濕度的實時監(jiān)測、報警、控制等，為人們的智能化家庭提供更多的便利，也為電子設(shè)備的智能化設(shè)計提供一些參考。

關(guān)鍵詞：加濕器;單片機(jī);智能控制

1、智能加濕器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計以AT89C52單片機(jī)為核心控制單元。上電后，首先通過DHT11溫濕度復(fù)合數(shù)字傳感器為實時數(shù)據(jù)采集單元，將采集數(shù)據(jù)與24C02A為存儲器模塊設(shè)定存儲的閾值進(jìn)行比較，控制單元對比較結(jié)果進(jìn)行分析處理，若高于設(shè)計閾值上限，則停止加濕器工作，并驅(qū)動除濕模塊、聲光報警;若低于設(shè)計閾值下限，則驅(qū)動加濕器和報警模塊工作。[1]其中按鍵模塊設(shè)定閾值和實時溫濕度檢測值均通過LCD1602液晶顯示屏進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的顯示。該系統(tǒng)整體設(shè)計框圖如圖1所示。

控制系統(tǒng)所采用的AT89C52主芯片，是由美國ATMEL公司生產(chǎn)的高性能、低功耗CMOS 8位單片機(jī)，芯片在生產(chǎn)中運(yùn)用了該公司的高集成性工藝和非遺失性存儲技術(shù)，實際使用中還能與經(jīng)典MCS-51指令系統(tǒng)和52系列單片機(jī)產(chǎn)品相互兼容。此外，相比與傳統(tǒng)51單片機(jī)它不僅在存儲器字節(jié)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(shù)器，由兩個8位寄存器TH2和TL2構(gòu)成，所以它可用作定時器，也可用作外部計數(shù)器。這些功能讓AT89C52芯片可以為設(shè)計者提供更好的硬件開發(fā)環(huán)境，使得創(chuàng)新型應(yīng)用電路的實現(xiàn)成為可能。在主芯片的外部還設(shè)計有閾值設(shè)定、溫濕度檢測、實時數(shù)據(jù)顯示、濕度預(yù)警、濕度調(diào)控五個主要部分，正是這些模塊與主芯片組合在一起構(gòu)成了整個智能加濕控制系統(tǒng)，使傳統(tǒng)的加濕器變得智能化。

2、系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計

根據(jù)功能要求和系統(tǒng)的整體方案，選擇合適的元器件，結(jié)合硬件設(shè)計原則，按模塊對整個系統(tǒng)的硬件電路接線進(jìn)行設(shè)計。

2.1溫濕度檢測模塊

對空氣溫濕度進(jìn)行實時監(jiān)測，并通過單片機(jī)系統(tǒng)對溫濕度進(jìn)行換算，與設(shè)定的濕度參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行對比判斷，作出相應(yīng)的指令操作，此次設(shè)計采用 SHT10數(shù)字溫濕度傳感器，單片機(jī)采用STC89S51。[2]

2.2顯示模塊

LCD1602液晶顯示屏是常用的顯示模塊，此次設(shè)計我們也采用其作為顯示模塊，其與單片機(jī)的接線圖如圖3所示。

2.3 電源模塊

不同的芯片，不同的傳感器所需要的電壓不同，電源模塊實現(xiàn)對電壓的提供和穩(wěn)壓，在本設(shè)計中要求得到3.3V的電壓，所以通過5V的電壓通過LM1117低壓差電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)壓和穩(wěn)壓，得到穩(wěn)定的3.3V。

3、測試結(jié)果及分析

為了驗證測試設(shè)計的系統(tǒng)功能是否實現(xiàn)，本次采用 Protues 8 仿真軟件對系統(tǒng)進(jìn)行測試，首先在 Keil uVision5 軟件上編譯軟件程序，生成可執(zhí)行文件（.hex），然后在Protues 8 仿真軟件中根據(jù)硬件電路設(shè)計搭建仿真電路，之后加載生成可 執(zhí)行文件，啟動運(yùn)行，通過溫濕度傳感器模擬不同的溫濕度，通過水位按鍵模擬不同的水位，驗證系統(tǒng)功能是否實現(xiàn)。其仿真測試結(jié)果如下：

（1）通過設(shè)置按鍵，設(shè)定溫度的上限 25°，溫度的下限18°，設(shè)定濕度的下限 30%，設(shè)定濕度的上限80%。

（2）通過溫度傳感器增加溫度到 32°，濕度為 50% 時，顯示屏顯示當(dāng)前的溫度和濕度值，同時紅燈報警，蜂鳴器報警，當(dāng)時定溫度為25°，濕度為28%時，顯示屏顯示當(dāng)前的溫度和濕度值，同時紅燈報警，蜂鳴器報警。

（3）當(dāng)溫度設(shè)定為 24°，濕度設(shè)定為 40% 時，此時通過水位模擬鍵，設(shè)定水位低于最低限，此時顯示屏顯示當(dāng)前的溫濕度，其在設(shè)定的范圍內(nèi)，但水位最低限模擬鍵按下，結(jié)果紅燈報警，蜂鳴器報警。

4、結(jié)論

針對電子設(shè)備的智能化程度，以及智能家庭對智能設(shè)備的需求，結(jié)合單片機(jī)、監(jiān)測模塊、語音播報模塊、顯示模塊、報警模塊等實現(xiàn)對空氣溫濕度的實時監(jiān)測，當(dāng)濕度低于設(shè)定值，啟動加濕器同時語音播報需要加濕，當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值以上時，停止加濕器，當(dāng)水位低于最低水位線時報警等，通過仿真測試，此系統(tǒng)可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，對加濕器的智能化有一定的應(yīng)用價值，如果結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、智能家庭APP，更能實現(xiàn)加濕器的智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣德勤.著力推進(jìn)新時代地方應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)[J].中國高等教育，2018.

[2] 趙鑫.移植蘇聯(lián)大學(xué)模式對中國高校的影響研究[D].荊州：長江大學(xué)，2017.

作者簡介：胡均飛（1996.03-），山東交通學(xué)院本科學(xué)生，指導(dǎo)老師：李光。