基于STC89C52的智能加濕器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王啟明 李欣妍

【摘 要】智能加濕器可分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。手動(dòng)模式下，用戶通過總開關(guān)控制加濕器；自動(dòng)模式下，主控芯片通過收集和處理傳感器與按鍵模塊的數(shù)字信號(hào)來控制蜂鳴器和繼電器，從而實(shí)現(xiàn)加濕器的智能控制。

【關(guān)鍵詞】智能加濕器；單片機(jī)；傳感器；繼電器

中圖分類號(hào)： TM925.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）21-0166-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.076

【Abstract】Intelligent humidifiers can be divided into manual mode and automatic mode.In manual mode，the user controls the humidifier through the total switch；in automatic mode，the main control chip controls the buzzer and relay by collecting and processing the digital signals of the sensor and key module to realize the intelligent control of the humidifier.

【Key words】Intelligent humidifier；Micro-controller；Sensor；Relay

0 引言

在智能化的21世紀(jì)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念已深入人心。如今人們不僅向往智慧生活，而且追求一種健康的生活方式。在快節(jié)奏的現(xiàn)代生活中，空氣污染嚴(yán)重，使用加濕器則能夠有效地改善環(huán)境濕度，其霧化作用釋放的大量負(fù)氧離子有利于人們身心健康。因此設(shè)計(jì)開發(fā)一款智能加濕器是很有必要的。

智能加濕器通過DHT11溫濕度傳感器收集環(huán)境濕度信息，并將數(shù)字信號(hào)傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過軟件編程分析和處理接收到的信號(hào)，從而達(dá)到智能控制加濕器的目的。同時(shí)，所采集的溫濕度數(shù)據(jù)均由1620液晶顯示屏顯示。此外，本設(shè)計(jì)還設(shè)置了水位監(jiān)測(cè)功能和報(bào)警功能，通過繼電器模塊控制電源，以達(dá)到防干燒的目的，提高加濕器安全性。該系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單，測(cè)量數(shù)據(jù)精確，安全性高，因此設(shè)計(jì)開發(fā)一款智能加濕器系統(tǒng)是可行的。

1 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

智能加濕器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)整體上是由STC89C52單片機(jī)控制的兩部分組成，按照功能可將智能加濕器分為信息采集系統(tǒng)、主控芯片和執(zhí)行系統(tǒng)。智能加濕器系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如圖1所示。

信息采集系統(tǒng)：由溫濕度傳感器、水位傳感器和按鍵模塊組成，負(fù)責(zé)收集各種相關(guān)信息。傳感器通過自帶的A/D轉(zhuǎn)換功能將收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后交付給單片機(jī)處理。DHT11負(fù)責(zé)收集環(huán)境溫濕度信息；水位傳感器檢測(cè)水位是否低于安全值；按鍵模塊用于控制手動(dòng)/自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換以及最佳濕度的設(shè)置。主控芯片：本系統(tǒng)選用Atmel公司生產(chǎn)的STC89C52芯片作為主控系統(tǒng)，連接各個(gè)功能模塊，通過軟件編程，控制整個(gè)系統(tǒng)。執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)由1602液晶顯示屏、蜂鳴報(bào)警器和繼電器組成。分別執(zhí)行溫濕度數(shù)據(jù)顯示、向用戶發(fā)出警報(bào)和控制電源的任務(wù)。系統(tǒng)工作時(shí)不間斷刷新環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)并通過液晶屏顯示，有助于用戶更合理的使用。當(dāng)系統(tǒng)處于安全隱患中時(shí)，主控芯片產(chǎn)生高/低電平，控制蜂鳴器和繼電器的工作狀態(tài)。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 STC89C52控制芯片

本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為中心控制元件，這是一款高效的微控制器。片內(nèi)集成了可編程、可擦除的只讀存儲(chǔ)器，能夠直接通過PC機(jī)對(duì)STC系列單片機(jī)進(jìn)行編程。該芯片可多次進(jìn)行循環(huán)擦寫，有可編程I/O線和可編程串行通道等功能，工作電壓低，具有高性能、存儲(chǔ)器保留數(shù)據(jù)時(shí)間長的優(yōu)點(diǎn)，因其開發(fā)周期短，接口多且總線多樣的特點(diǎn)，經(jīng)常被用于學(xué)習(xí)和開發(fā)。

STC89C52單片機(jī)引腳如圖2所示。

由于考慮到加濕器的功能多樣而外觀小巧，故本系統(tǒng)選擇了QX-mini51開發(fā)板，有效地解決了功能齊全且占空間小的問題。該開發(fā)板是一塊可以獨(dú)立工作的開發(fā)板，板上集成了單片機(jī)學(xué)習(xí)所需的、當(dāng)前流行的外設(shè)，也有齊全的擴(kuò)展接口。Mini51發(fā)板既可以實(shí)現(xiàn)軟件操作，也可以外擴(kuò)硬件實(shí)現(xiàn)其他操作。

2.2 溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊

智能加濕器必須要依靠采集的室內(nèi)濕度數(shù)據(jù)來判斷加濕器應(yīng)處于工作狀態(tài)或停止?fàn)顟B(tài)，本系統(tǒng)采用DHT11溫濕度傳感器來檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境濕度。因其自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，單片機(jī)可直接從其自身攜帶的RAM存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)，而且該型號(hào)溫濕度傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)精度高，有極高的可靠性。

2.3 溫濕度數(shù)據(jù)顯示模塊

該系統(tǒng)通過采用LCD1602字符型液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫濕度。該液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。其中，1602液晶顯示屏可分為有背光和無背光，有背光的顯示屏擁有16個(gè)引腳，比不帶背光的多了一條背光電源線和一條地線。本設(shè)計(jì)采用16腳帶背光的液晶顯示屏。

2.4 防干燒報(bào)警模塊

防干燒功能通過水位傳感器獲取水位信息和繼電器模塊控制電源來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)將水位傳感器收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和處理從而產(chǎn)生高電平控制繼電器切斷電源；報(bào)警功能采用無源蜂鳴器發(fā)出鳴響示意安全警告。

水位傳感器，檢測(cè)水位高低。該傳感器通過一系列暴露的平行導(dǎo)線線跡測(cè)量水量大小，從而獲知水位。水位傳感器自動(dòng)完成水量到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，輸出的模擬值可以直接被開發(fā)板讀取，控制器內(nèi)的計(jì)算機(jī)將實(shí)測(cè)的水位信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差，根據(jù)偏差的性質(zhì)，發(fā)出開/關(guān)的指令，從而達(dá)到水位報(bào)警的功效。