浴室濕度控制系統(tǒng)的研究

孫紅艷，張 鵬

（徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校 信息工程系，江蘇 徐州 221011）

隨著人們生活水平的提高，浴室成了一個(gè)品位提升的放松場(chǎng)所。浴室內(nèi)裝修豪華，但其密封性越好，水汽多時(shí)越容易使人感到不舒服;并且過(guò)多的水汽，加上通風(fēng)不好，對(duì)浴室的裝修材料以及其中的家具、用具的使用壽命也有很大影響。通常在公共浴池中，當(dāng)有人感覺不舒服時(shí)，還得去叫管理員開排風(fēng)扇；在自家浴室里開排風(fēng)扇，有時(shí)忘記將其關(guān)掉，既耗電又容易出現(xiàn)事故。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)浴室濕度控制系統(tǒng)，控制浴室濕度值在一個(gè)適合的范圍內(nèi)。通過(guò)單片機(jī)控制濕度傳感器，對(duì)濕度值進(jìn)行監(jiān)控，然后與設(shè)定值進(jìn)行比較，以采取不同的措施控制排風(fēng)扇的風(fēng)速。同時(shí)，具有高報(bào)警功能，直到濕度值下降到設(shè)定值以下，則報(bào)警器停止，排風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)串口與電腦連接，可以實(shí)時(shí)設(shè)置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)浴室溫度的智能調(diào)節(jié)。

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

浴室濕度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：AT89S51單片機(jī)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊、排風(fēng)扇控制模塊、指示燈模塊、按鍵模塊以及電源模塊[1]，如圖1所示。

圖1 濕度控制硬件組成

濕度控制系統(tǒng)主要通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)送到單片機(jī)進(jìn)行分析處理并顯示,然后與設(shè)定值進(jìn)行比較，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)排風(fēng)扇的風(fēng)速調(diào)節(jié)和報(bào)警功能；按鍵與指示燈共同組成工作狀態(tài)與設(shè)定值的狀態(tài)切換和指示；RS232接口通過(guò)串口與電腦連接；顯示模塊用來(lái)顯示濕度值和設(shè)定值。

圖2 濕度數(shù)據(jù)采集原理

1.1 濕度數(shù)據(jù)采集

濕度數(shù)據(jù)主要通過(guò)濕度傳感器來(lái)采集，本文采用的是濕敏電阻型傳感器。濕敏電阻器是一種采用有機(jī)高分子材料的新型濕度敏感元器件，具有感濕范圍寬、響應(yīng)迅速、抗污染能力強(qiáng)、無(wú)需加熱清洗及長(zhǎng)時(shí)間使用性能穩(wěn)定可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。濕敏電阻隨濕度的增加，其阻值變小[2]。

根據(jù)濕度不同，電阻發(fā)生變化，則經(jīng)過(guò)555觸發(fā)電路輸出的頻率信號(hào)變化。該信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦的光電隔離，然后通過(guò)放大電路輸出，送到AT89S51單片機(jī)的P3.4口。溫度數(shù)據(jù)采集電路如圖2所示[3]。

1.2 設(shè)定值設(shè)定模塊

通過(guò)濕度設(shè)定，可將浴室的濕度控制在一定的范圍內(nèi)，使人感覺舒適，同時(shí)延長(zhǎng)浴室建筑材料以及家具的使用年限。模塊設(shè)定主要通過(guò)鍵盤和電腦進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)濕度變化較小時(shí)，可以通過(guò)鍵盤進(jìn)行設(shè)置，按鍵1切換到設(shè)置狀態(tài)，通過(guò)按鍵3增加濕度，按鍵4減少濕度；當(dāng)洗澡中或洗澡后濕度過(guò)大時(shí)，可以通過(guò)電腦快速設(shè)置報(bào)警值，方便快捷。

1.3 顯示模塊

濕度值顯示主要通過(guò)四位數(shù)碼管顯示，本文采用SM420501 4位共陰數(shù)碼管，電路如圖3所示[1]。

圖 數(shù)碼管顯示原理

1.4 濕度報(bào)警控制模塊

當(dāng)濕度值超過(guò)設(shè)定的初始值時(shí)，蜂鳴器開始報(bào)警，且直流電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)排風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)除濕。當(dāng)濕度值較小時(shí)，風(fēng)速較?。划?dāng)濕度值較大時(shí)，風(fēng)速開始變大；當(dāng)室內(nèi)濕度降到設(shè)定值時(shí)，報(bào)警消除，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。報(bào)警電路(如圖4所示)接到AT89S51單片機(jī)的P2.5口，控制排風(fēng)扇電路(如圖 5所示)接到 P2.4口[5]。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制，編程語(yǔ)言通過(guò)單片機(jī)C程序來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)比較處理以及使單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的措施。主程序流程圖[6]如圖6所示，設(shè)置流程圖如圖7所示。

本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)控制浴室內(nèi)的濕度，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)環(huán)境濕度智能調(diào)節(jié)排風(fēng)扇的開啟與關(guān)閉及其轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)速，體現(xiàn)了控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境選擇合適的設(shè)定值，可手動(dòng)和電腦設(shè)置，方便快捷。本設(shè)計(jì)能夠很好地解決浴室中濕氣過(guò)大的問(wèn)題，給人提供舒適的洗澡環(huán)境，同時(shí)保障設(shè)備在干燥的環(huán)境下正常運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用年限和保持美觀，因此有很好的實(shí)用價(jià)值。

圖6 主程序流程圖

圖7 參數(shù)設(shè)置流程

[1]萬(wàn)隆.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2010.

[2]徐天華，石星軍.第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].重慶：[出版者不詳]，1998.

[3]陳貴銀.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[4]羅學(xué)恒.單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社2010.

[5]陳桂友，柴遠(yuǎn)斌.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[6]劉坤.51單片機(jī) C語(yǔ)言應(yīng)用開發(fā)技術(shù)大全[M].北京:人民郵電出版社，2008.