家用自动加湿器控制系统设计

孙嘉玉+刘明玉+王俊杰

摘要：随着科技的发展，环境的恶化，室内干燥使得市场上出现了空调、智能温度器、室内净化器等一系列改善家庭室内环境的产品。而市场上的加湿器普遍功能单一，只能进行加湿工作，为此设计一种家用自动加湿器控制系統。系统采用DHT11系列单片集成传感器，通过软件编程，相应的控制电路，设计出可以自动判断室内湿度进行加湿或除湿的家用自动加湿器。根据人为设定的湿度上下限，当室内空气湿度过高时红灯亮，代表着控制系统自动启动除湿机；湿度值下降到限定范围内，代表着除湿机减少空气中的水蒸气，降低室内湿度；当室内空气湿度过低时绿灯亮，代表着控制系统自动启动雾化器；湿度值上升到限定范围内，代表着增加空气中的水蒸气，室内湿度升高。

关键词：加湿器；湿度；控制；单片机

1 引言

近年来，随着电子芯片集成化、小型化速度的加快以及芯片制作技术的提高，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足的进步。湿度传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到了新的水平。本文设计一种可调节室内湿度的加湿器，其中湿度检测电路用的是常用的电子元器件，简单实用。除了湿度检测功能，我又增加了湿度的判断、分析以及对其进行调节的功能。

2系统设计方案

家用自动加湿器控制系统由电源电路、湿度检测电路、处理器电路、湿度调节电路、LCD显示电路和按键电路组成。其中微处理器STC89C52是整个系统的控制核心。工作原理如下：湿度检测电路将当前环境湿度信号，送到处理器STC89C52中，然后处理器通过软件的运行，将当前湿度信号通过LCD显示出来（显示相对湿度值），并且处理器通过程序的运行，判断当前湿度值是否在预先设定的范围之内。若是不在，系统就开始进行湿度调节：当湿度检测电路检测到当前环境湿度比设定的上限值高，微处理器就让控制口输出低电平，这时使除湿机开始工作（红灯亮）；当湿度检测电路检测到当前环境湿度比设定的湿度下限低，驱动雾化电路工作（绿灯亮），开始加湿功能，增加室内湿度。

3系统的性能特点

（1）电源电路：为系统提供电力支持。

（2）湿度检测电路：自动检测室内空气的湿度。

（3）湿度调节电路：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动除湿机（红灯亮），减少室内空气中的水蒸气，来达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动雾化器（绿灯亮），增加空气的水蒸气，来达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态。

（4）LCD显示电路：显示当前湿度值和设定的湿度上下限度值。

（5）按键电路：设置菜单及调整湿度的上下限度值。

4湿度调节的实现

湿度调节电路分为两个方面，一方面是使用雾化器，也就是用来增加空气湿度的加湿设备；另一方面是使用除湿机，用来减少空气湿度的除湿设备，这两个方面归并到一起，就构成了我们所需的空气湿度自动调节功能。

当环境的湿度超出我们预先设定的湿度范围时，通过湿度检测电路以及A/D转换，把相应的信号送入主处理器STC89C52中，通过软件的判断，确定当前的湿度值是否在合适的范围，如果不在，就自动发出信号，启动湿度调节。例如当相应环境湿度大于预先设定的湿度值时，通过单片机发出信号，经功率驱动放大电路，启动除湿机的工作，减少空气中水蒸气的含量，降低空气湿度；当环境相应湿度小于预先给定的湿度值时，仍然通过单片机发出信号，经功率放大电路，启动加湿器进行工作，增加空气中的水蒸气，达到增加空气中湿度的目的。总之就是使空气湿度保持在我们需要的理想状态。

5软件的设计及实现

按硬件设计中的模块来看，软件设计分为主程序模块和数据采集模块，主程序初始化后开中断设置，然后检查温度是否符合范围，根据判断调用显示程序启动加湿除湿系统（电路板上相应指示灯亮），系统软件流程如图1所示：

6硬件焊接

在焊接的时候，要按照原理图焊接，焊接的顺序是首先把四个铜柱安装在板子上，然后先焊接电源部分，将单片机座子与液晶座子安装好，距离调节合适。再将晶振部分，电位器，下拉电阻焊接好。然后焊接单片机最小系统与液晶显示的连接部分。最后把剩余的焊接完成。DC电源插座的接线方法是：座子侧边的引脚不接，底部中间的引脚接负极，后面的引脚接正极。电位器从左至右的引脚分别设为左一，上二，右三。一脚与三脚之间为10K，二脚为滑动脚。按键引脚设左上为一，右上为二，左下为三，右下为四。其中一、二脚之间是导通的，看作一根导线；三、四脚之间是导通的，看作一根导线。当按键按下时，一脚与三脚导通，二脚与四脚导通，在使用中只需要使用一三脚或者二四脚即可。

7结论

随着科学技术的发展、电子产品制造技术的提高、集成传感技术的进步，湿度检测技术也一定会取得突破性进展，到时候湿度的检测也就会更准确，更有科学价值，也会真正的成为我们日常生活的一个重要的参数。湿度检测技术一直是一个难题，本文以这样一个具有挑战性的问题提出设想，设计出一种简易的家用自动加湿器控制系统，也只能是作出一些简单的探讨。

参考文献：

[1]沙占友.集成化智能传感器原理与应用.北京：电子工业出版社.2014

[2]石磊.基于单片机的湿度测控系统[J].科技风.2013，（7）：255-259

作者简介：孙嘉玉（1996.03）汉，男，黑龙江省海林市人，黑龙江八一农垦大学电气与信息学院本科在读，研究方向：电气工程及其自动化。endprint