李東蛟
摘 要:當(dāng)前的生活中加濕器越來(lái)越受人們喜愛(ài),尤其是北方的冬天寒冷干燥。現(xiàn)在絕大多數(shù)的加濕器都是手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的,而且也不夠智能化,不能監(jiān)測(cè)室內(nèi)的溫度和濕度,這樣的加濕器在使用過(guò)程中存在濕度過(guò)大或者沒(méi)有水繼續(xù)通電的問(wèn)題,這樣會(huì)給室內(nèi)舒適度造成影響,影響人的身體健康并且還存在嚴(yán)重的安全隱患。開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出一種低價(jià)、省電、具有自動(dòng)控制功能的加濕器勢(shì)在必行。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)智能控制,使用AT89C51單片機(jī)作為核心,外設(shè)一些輔助電路,可以實(shí)現(xiàn)加濕器的無(wú)水過(guò)度通電加熱、聲光報(bào)警功能、智能開(kāi)關(guān)加濕器、以及對(duì)室內(nèi)溫濕度的監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)智能化控制。
關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);智能化;加濕器;監(jiān)測(cè);傳感器
中圖分類(lèi)號(hào):TM925 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
0.引言
隨著科技的發(fā)展和生活質(zhì)量的提高,人們開(kāi)始對(duì)加濕器產(chǎn)生關(guān)注,不論是企業(yè)、辦公室、還是家庭里,到處都有加濕器的身影出現(xiàn),并且它發(fā)揮著極其重要的作用。然而,普通的加濕器僅僅只是簡(jiǎn)單地增加空氣濕度,并沒(méi)有對(duì)濕度的調(diào)節(jié)能力,容易出現(xiàn)過(guò)度加濕,并且不能檢測(cè)加濕器水位的情況,存在安全隱患。而無(wú)論是在日常生活中還是科學(xué)試驗(yàn)及工業(yè)生產(chǎn)中,不僅要求準(zhǔn)確有效地控制濕度,還要確保加濕的安全性。因此,設(shè)計(jì)一款智能加濕器來(lái)有效地調(diào)節(jié)控制加濕尤為重要,當(dāng)環(huán)境濕度偏低則開(kāi)始加濕,達(dá)到設(shè)定的濕度時(shí)就停止加濕,總是把濕度控制在適宜的狀態(tài)下。水位低時(shí)自動(dòng)報(bào)警并且停止加濕,確保加濕的安全性,有效地防干燒和過(guò)度加濕,實(shí)現(xiàn)加濕器的智能化。
1.智能加濕器的功能簡(jiǎn)述
系統(tǒng)由一個(gè)DHT11溫濕度傳感器和一個(gè)水位傳感器、89C51型單片機(jī)、1602LCD液晶顯示屏、聲光報(bào)警器等部分組成。溫濕度傳感器用于收集室內(nèi)空氣的溫濕度,并把收集的溫度傳送至89C51型單片機(jī)。單片機(jī)針對(duì)收集的信息進(jìn)行參數(shù)控制,對(duì)加濕器進(jìn)行開(kāi)啟和閉合。水位傳感器用于監(jiān)測(cè)水位限位,單片機(jī)可以根據(jù)水位的高低控制聲光報(bào)警裝置。自動(dòng)加濕器包含了加濕模塊、報(bào)警模塊、自動(dòng)斷電模塊。系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。
2.智能加濕器的硬件設(shè)計(jì)
主控制器采用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)全都由它來(lái)控制,單片機(jī)對(duì)所有外部元件進(jìn)行調(diào)配協(xié)調(diào)工作,進(jìn)而完成相對(duì)應(yīng)的特定功能。硬件采用了模塊化的設(shè)計(jì),每一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的功能,最后再將各個(gè)模塊聯(lián)系在一起。此設(shè)計(jì)方式可以讓系統(tǒng)的復(fù)雜性降到最低。此系統(tǒng)的電路原理圖如圖2所示。
設(shè)計(jì)中的顯示模塊是使用的1602 LCD液晶模塊,是控制系統(tǒng)中比較常見(jiàn)的一種模塊。1602LCD液晶模塊的優(yōu)點(diǎn)為點(diǎn)陣型液晶,驅(qū)動(dòng)很方便,編碼顯示多樣化。在本控制系統(tǒng)中信號(hào)主要由溫濕度傳感器的輸入信號(hào)和單片機(jī)輸出的控制信號(hào)兩部分組成。首先由51單片機(jī)向DHT11發(fā)出讀取信號(hào),隨后DHT11做出響應(yīng),51單片機(jī)待DHT11完成后,收集得到溫度信息和濕度信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)為數(shù)字信號(hào)后,讀取溫度值和濕度值,然后通過(guò)液晶屏顯示溫濕度值。此外在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中還專(zhuān)門(mén)設(shè)置了控制聲光報(bào)警系統(tǒng)的控制信號(hào)。
人體體感比較舒適的濕度范圍是在40%~60%之間,考慮到此項(xiàng)需求,在功能設(shè)計(jì)過(guò)程中以50%為最適合濕度的參考值。單片機(jī)在工作時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)加濕器內(nèi)部的水位,防止加濕器過(guò)度無(wú)水情況下通電,加濕器只有在水位下限以上時(shí)才通電工作。通過(guò)處理DHT11測(cè)得的溫度和濕度和人體感覺(jué)最適合的值進(jìn)行比較。在水位符合要求的前提下,若室內(nèi)濕度高于人體最適值則控制加濕器不工作,反之則對(duì)加濕器通電開(kāi)始加濕,直到室內(nèi)空氣達(dá)到最適合濕度時(shí)斷電。另外,單片機(jī)通過(guò)聲光報(bào)警器以及1602LCD顯示屏,可以進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)以上的基本功能此設(shè)計(jì)可以達(dá)到加濕器的智能化控制。
3.系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)
程序流程圖如圖3所示。
首先初始化,載入程序后,根據(jù)顯示數(shù)據(jù)讀取溫濕度,然后讀出顯示的水位H,判斷水位H是否大于最小水位Ho:若H<=Ho,則聲光報(bào)警并關(guān)閉加濕器,然后顯示溫濕度,再重新讀取溫濕度,讀出水位H循環(huán),直至H>Ho成立后,判斷濕度D與最小濕度Do的大小比較,若D<=Do則開(kāi)啟加濕器,顯示溫濕度,循環(huán)直至相對(duì)濕度D>Do,關(guān)閉加濕器,然后顯示溫濕度過(guò)程循環(huán)。
結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的空氣智能加濕器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的工作方式,為生活提供了優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。本設(shè)計(jì)采用加濕器的智能化控制可以加濕器的水位低防干燒、聲光報(bào)警、智能開(kāi)啟和關(guān)閉以及室內(nèi)溫濕度的顯示功能,而且制作比較節(jié)約成本,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用維修也比較方便。
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