摘 要：基于浴室溫濕度對人體皮膚感覺的影響提出了以單片機為控制器的浴室智能控制系統(tǒng)，并以模糊控制方法來調(diào)控溫濕度，并應(yīng)用模糊解耦的方法來解決溫度和濕度強耦合的問題。

關(guān)鍵詞：單片機；模糊控制；溫濕度

中圖分類號：TP273

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對于生活中浴室環(huán)境的要求也越來越高。簡單的浴霸加熱水器模式已不能滿足人們的需求。科技的進步給我們帶來了智能浴室的全新概念[1]，但此類產(chǎn)品價格較高，對于廣大的城市中低收入家庭和廣大農(nóng)村地區(qū)還不能很快普及。立足于此情況，提出了基于單片機的浴室控制系統(tǒng)。利用魯棒性和自適應(yīng)性很好的模糊控制器來控制浴室內(nèi)的溫度和濕度，同時溫度和濕度強耦合的問題也采用模糊解耦的方法來解決，滿足人體熱舒適度的需求[2]，提高廣大普通家庭浴室使用的舒適性和便利性。

1 智能浴室簡介

浴室，又稱沐浴室、沐浴間，傳統(tǒng)浴室需要手動調(diào)浴室內(nèi)的溫度、開排風(fēng)扇調(diào)節(jié)浴室內(nèi)的濕度；而浴室控制系統(tǒng)使人們擺脫了頻繁動手調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、排風(fēng)控制開關(guān)等繁雜低效的事情等，只是通過設(shè)定好的溫度、濕度，就可以智能的控制浴室內(nèi)的溫濕度，使人體肌膚感覺舒服，讓人們放松的享受每一分鐘。

2 溫濕度控制方案

傳感器信號檢測電路的功能是將家庭浴室內(nèi)環(huán)境涉及的溫濕度參數(shù)實時地轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號處理電路之后傳輸?shù)絾纹瑱C。

2.1 計算濕度。為了以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，必須補償濕度傳感器的非線性，則可使用如下公式修正讀數(shù)[3]：

3 模糊控制器的設(shè)計

模糊控制系統(tǒng)是一種自動控制系統(tǒng)[4]，它是基于模糊數(shù)學(xué)、模糊語言形式的知識表示和模糊邏輯，采用計算機控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)。根據(jù)浴室內(nèi)實際情況，把整個系統(tǒng)分成排風(fēng)控制子系統(tǒng)、溫度控制子系統(tǒng)和濕度控制子系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)保障人體熱舒適度對所處環(huán)境溫度的要求，濕度控制系統(tǒng)保障人體熱舒適度對所處環(huán)境濕度的要求，但排風(fēng)系統(tǒng)對溫度和濕度都有很大影響。所以本系統(tǒng)以浴室內(nèi)的溫度與設(shè)定溫度之間的溫度偏差Et，溫度偏差變化率EtC和浴室內(nèi)的濕度與設(shè)定濕度之間的偏差（Eh）與濕度偏差的變化率（EhC）作為輸入量。

4 單片機主程序設(shè)計

系統(tǒng)單片機內(nèi)部程序設(shè)計主要包括以下幾個方面，系統(tǒng)主程序，溫度檢測子程序和濕度檢測子程序，溫度和濕度的控制子程序，按鍵處理專用的子程序，系統(tǒng)參數(shù)顯示的子程序等。主程序工作在循環(huán)方式下，需要對定時器進行數(shù)據(jù)初始化設(shè)置，溫濕度檢測，溫濕度處理，以及顯示子程序等循環(huán)調(diào)用功能[5]。單片機系統(tǒng)的初始化是靠單片機主程序，定時器初值計數(shù)，開中斷等，隨后，系統(tǒng)進入循環(huán)，逐一調(diào)用各功能模塊當(dāng)中的應(yīng)用函數(shù)。其中功能模塊的函數(shù)主要包括：溫度和濕度采集程序、數(shù)據(jù)采集后處理程序、模糊算法功能程序、數(shù)據(jù)顯示程序、輸出控制程序等。

5 結(jié)論

通過從理論設(shè)計出發(fā)，對市場現(xiàn)有家庭傳統(tǒng)浴室的設(shè)備及使用情況展開分析與研究。在家庭傳統(tǒng)浴室人工控制的基礎(chǔ)上，采用了基于單片機的浴室環(huán)境自動控制系統(tǒng)設(shè)計思想。系統(tǒng)硬件由單片機、各傳感器及外部驅(qū)動電路組成，通過C語言編程設(shè)計實現(xiàn)模糊運算和各模塊的功能[5]。啟動系統(tǒng)后，使用者只需要通過鍵盤將自己想要達到的室內(nèi)溫度、濕度輸入浴室控制系統(tǒng)就可以了，控制系統(tǒng)會根據(jù)使用者要求的溫度、濕度對浴室環(huán)境進行控溫控濕處理，并不斷采集浴室環(huán)境內(nèi)的溫度、濕度信息，與用戶要求信息進行對比，通過運算，輸出信號對浴室設(shè)備進行控制以達到使用者要求的溫度、濕度。

參考文獻：

[1]王明秋.智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2006.

[2]戴朝華，朱云芳，馮濤.CI控制的舒適性與節(jié)能性研究[J].制冷學(xué)報，2005，26（03）：57-60.

[3]王寶芹，范長勝，郭艷玲.基于單片機的溫室溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2008（03）：5-8.

[4]周黎英，趙國樹.模糊PID控制算法在恒速升溫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀器儀表學(xué)報，2008（02）：16-19.

[5]金桂向，國梁.基于C語言STC89C52單片機電子密碼鎖的設(shè)計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（19）：35-38.

作者簡介：張利成（1981-），男，北京人，助教，工程碩士，主要從數(shù)控技術(shù)、生產(chǎn)過程智能控制等工作；張瑞成（1975-），男，河北豐潤人，電氣工程學(xué)院副院長，副教授，工學(xué)博士，主要從事軋鋼自動化、生產(chǎn)過程智能控制和魯棒控制等研究工作。

作者單位：北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，北京 100015；河北聯(lián)合大學(xué)，河北唐山 063009