智能加濕器控制系統(tǒng)的初步設(shè)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(xiàn)人們對現(xiàn)代生活的高要求標準，將智能控制技術(shù)與實際生活應(yīng)用聯(lián)系在一起，對提高生產(chǎn)力、改善生活質(zhì)量有著重要作用。本產(chǎn)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(shù)據(jù)進行顯示，并將數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值進行比較，從而對濕度進行調(diào)控。

市面上傳統(tǒng)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(jīng)遠不能滿足現(xiàn)代人們對智能化家電的要求了，隨著時代的發(fā)展這種加濕器終將被市場所淘汰。現(xiàn)如今智能家電發(fā)展迅速，將單片機與傳統(tǒng)加濕器相結(jié)合，必將成為未來智能加濕器的主流設(shè)計。

該智能加濕控制系統(tǒng)設(shè)計是一種基于AT89C52單片機，外設(shè)DHT11溫濕度傳感器等調(diào)控模塊的智能型產(chǎn)品。它不僅具有傳統(tǒng)加濕器的檢測、控制、調(diào)節(jié)功能，并添加了數(shù)據(jù)顯示、報警、除濕等模塊，使加濕器能夠應(yīng)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(huán)境的適宜性，提高了人們的生活品質(zhì)。

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)定存儲的閾值進行比較，控制單元對比較結(jié)果進行分析處理，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。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。

圖1 智能加濕器控制系統(tǒng)總體框圖

圖2 核心部分電路設(shè)計圖

圖3 軟件部分流程圖

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，芯片在生產(chǎn)中運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系列單片機產(chǎn)品相互兼容。此外，相比與傳統(tǒng)51單片機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)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)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(gòu)成。由于AT89C52芯片具有強大的外部擴展性，因此該設(shè)計的各個外部單元均通過該芯片緊密的聯(lián)系起來，最終達到檢測、顯示、報警、調(diào)控的功能。其核心部分的電路設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸至主芯片中，與預(yù)先設(shè)置在EEPROM存儲器24C04A中的閾值進行比較，若處在閾值內(nèi)，則無輸出結(jié)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(qū)動上述模塊電機進行工作，并驅(qū)動報警電路工作；當傳感器檢測濕度進入設(shè)定范圍內(nèi)后，則由芯片輸出反相信號，停止相關(guān)電機工作和報警模塊。

2.2 軟件部分

該設(shè)計為智能控制系統(tǒng)，所以除了硬件電路設(shè)計之外，還必須有相應(yīng)軟件設(shè)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(shù)據(jù)采集為循環(huán)點，將實時采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值相比較，并對相應(yīng)調(diào)控模塊和報警模塊作出信號輸出，由調(diào)控模塊工作改變當前環(huán)境的實時濕度數(shù)據(jù)完成循環(huán)。

結(jié)語：該設(shè)計通過多模塊的協(xié)調(diào)運作基本實現(xiàn)了傳統(tǒng)加濕器的智能化運作，但隨現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，讓加濕器這樣的小家電實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，使人們可以通過手機這樣的移動設(shè)備完成對濕度的智能控制。這一設(shè)想還需要進一步研究如何將設(shè)備融入數(shù)據(jù)的無線傳輸技術(shù)，本設(shè)計還需進行更加深入的研究。