小型花卉培養(yǎng)室智能加濕器控制系統(tǒng)設(shè)計

郭瑋 黃傳卿

摘要：隨著人們生活水平的提高，養(yǎng)花成為越來越多人的喜好。為了保證花卉能在適宜的溫濕度下生存，以STC89C52單片機為核心，設(shè)計了一款小型花卉培養(yǎng)室的智能加濕器。該加濕器能夠?qū)κ覂?nèi)的溫濕度進行實時監(jiān)測，將測得的數(shù)據(jù)反饋給單片機與給定值進行比較從而實現(xiàn)濕度的實時控制，并且通過LCDl602液晶顯示屏顯示室內(nèi)的溫濕度值，實現(xiàn)了小型花卉培養(yǎng)室濕度的自動調(diào)節(jié)，為小型花卉培養(yǎng)提供一個合適的濕度。

關(guān)鍵詞：單片機;加濕器;自動;傳感器

0引言

隨著人們生活水平的提高，養(yǎng)花成為越來越多人的愛好。每種花卉尤其是珍奇花卉都有自己適宜的溫濕度，而大棚種植經(jīng)常會遇到溫度過高、濕度不夠等情況，從而導(dǎo)致花卉在種植過程中出現(xiàn)脫水干枯、生長緩慢等問題。故本文將加濕器和需要種植花卉一起放入小型培養(yǎng)室內(nèi)，通過加濕器來調(diào)節(jié)室內(nèi)的濕度，從而確保花卉在適宜濕度下生長，智能加濕器能夠自動調(diào)節(jié)小型培養(yǎng)室內(nèi)的濕度，確保培養(yǎng)的花卉一直處于最適合的濕度，這對植物生長有很大幫助。

1整體設(shè)計

本智能加濕器控制系統(tǒng)實物圖如圖1所示。該系統(tǒng)采用STC89C52單片機為主控芯片，溫濕度傳感器實時檢測室內(nèi)溫濕度，并將采集的數(shù)據(jù)傳送給STC89C52單片機，單片機將反饋值與預(yù)設(shè)數(shù)值進行比較，實現(xiàn)加濕器的智能開啟和關(guān)閉。并通過液晶顯示屏顯示室內(nèi)當(dāng)前的溫濕度值。水位傳感器主要用于監(jiān)測水位限位，然后將信息反饋給單片機，當(dāng)超出水位時，報警電路發(fā)出報警信號。

本智能加濕器可以對不同品種的花各自所需要的最適宜溫濕度進行手動設(shè)置。用戶只需要設(shè)置好相對濕度值和最低水位值，就可以實現(xiàn)自動加濕。DHT11將收集到的數(shù)據(jù)傳送給單片機，單片機會與用戶預(yù)先設(shè)定好的溫濕度值比較來判斷此時是否需要加濕。如果水位過低時啟動報警功能并關(guān)閉加濕器。本次設(shè)計采用LED燈來顯示加濕器是否在工作。

2自動加濕器的硬件電路設(shè)計

本智能加濕器硬件設(shè)計原理圖如圖2所示。主要包括單片機最小系統(tǒng)電路、檢測電路、人機接口電路和執(zhí)行機構(gòu)，電源模塊為單片機供電。

2.1最小系統(tǒng)電路

晶振電路和復(fù)位電路分別如圖3和4所示。晶振電路給單片機提供穩(wěn)定的時鐘頻率，復(fù)位電路與單片機的RST引腳相連，電阻一端接地，電容一端接5V電源。

2.2溫濕度傳感器連接電路

本智能加濕器采用DHT11溫濕度傳感器，電路連接原理如圖5所示，采用5V電壓供電，輸出2端口與單片機的P3.4端口相連。

2.3水位檢測連接電路

水位檢測電路由HC-SR04超聲波模塊和外圍電路組成，原理圖如圖6所示。1腳接地，4腳接5V電源。2腳與MCU的P3.7引腳相連，輸出回波信號。3腳與單片機的P3.6相連，用來輸入觸發(fā)信號。

2.4顯示電路

顯示電路連接如圖7所示。LCDl602液晶顯示屏的D0-D7引腳依次與單片機的P0.0-P0.7相連。RS、RW、E引腳分別與單片機P1.0-P1.3相連。VCC引腳接5V電源。

2.5報警電路

報警電路原理圖如圖8所示，當(dāng)單片機的P21或P20端口輸出低電平的時候，對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮，指示加濕器的工作狀態(tài)和水位低的報警信號。

2.6按鍵電路

按鍵電路原理圖如圖9所示。設(shè)置控制加濕器工作濕度的上限。每次按下s1按鈕，數(shù)字光標(biāo)將從左向右跳躍，可根據(jù)需要按s2和s3按鈕調(diào)節(jié)濕度值。

2.7驅(qū)動電路

驅(qū)動電路原理圖如圖10所示。使用繼電器電路來控制加濕器的驅(qū)動，由電阻器和三極管連接組成。當(dāng)MCU的P2.2端口輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，繼電器就會吸合，加濕器通電開始工作。當(dāng)MCU的P2.2端口輸出高電平時，晶體管關(guān)閉，繼電器停止工作，加濕器停止工作。

3自動加濕器軟件設(shè)計

程序流程圖如圖11所示。首先進行初始化操作，載入程序之后，開始鍵盤掃描，延遲，然后讀取DHT11傳感器采集到的當(dāng)前室內(nèi)溫濕度值和HC-SR04傳感器測得的水位，在LCD1602上顯示溫濕度。判斷水位是否大于預(yù)設(shè)水位，若小于預(yù)設(shè)水位，則聲光報警并關(guān)閉加濕器，若水位高于預(yù)設(shè)水位，再判斷是否超過預(yù)設(shè)濕度，若超過，則停止加濕，數(shù)據(jù)經(jīng)行初始化，如此循環(huán)直到低于預(yù)設(shè)濕度，繼續(xù)加濕。

4調(diào)試

將連接好的智能加濕器置于小型花卉培養(yǎng)室中，設(shè)置最佳濕度為50%，水位最低值為0.2米，DHT11溫濕度傳感器每隔一定時間就將采集一次濕度數(shù)據(jù)并將通過LCDl602顯示。

測試結(jié)果表明：當(dāng)前室內(nèi)濕度35%，溫度24。c。經(jīng)過大約15min后，室內(nèi)濕度達到50%，暫停加濕。該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可以實現(xiàn)對小型花卉培養(yǎng)室的濕度調(diào)節(jié)。