基于单片机的智能家居加湿系统设计

摘 要：本文提出了一种基于单片机的智能家居加湿系统设计方案，采用SHT11温湿度传感器检测环境湿度，并将采集到的湿度数据传递给STC89C52单片机，STC89C52单片机根据需要控制继电器开关从而控制加湿器的工作。该系统可自定义环境湿度阈值，自动调节室内湿度，系统软硬件具有可移植性、可扩展性。

关键词：SHT11；继电器；智能家居

随着科技经济水平的不断进步，智能家居的理念逐渐走入人们的生活。[1]加湿器是一种可以增加房间湿度的家用电器，可以给指定房间加湿，去除静电，也可以与锅炉或中央空调系统相连给整栋建筑加湿。目前，加湿器的使用已逐渐在生活中得到普及，但大多停留在人工操作的层面，需要根据体感等因素手动控制加湿器的开关[2]，其无法实时监测环境湿度的局限性带来了未能及时加湿或过度加湿等弊端。冬季气候干燥，对人体咽喉、鼻腔造成不小的危害，静电也经常给人们带来困扰。为了使室内环境湿度保持在人体舒适范围内，尤其是保持睡眠状态下环境湿度的恒定，设计一款能够根据用户需要自动监测环境湿度并及时开关加湿器的智能加湿系统显得十分有必要。[3]

1 系统总体方案设计

本文提出一种结构简单、功能完备、低功耗的基于单片机的智能家居加湿系统，系统结构框图如图1所示。该系统主要由电源电路模块、主控模块、湿度传感器模块、按键设置模块、LCD液晶显示模块、继电器驱动模块、加湿器模块及LED指示电路模块组成。

用户可根据自身实际需要通过按键设置模块预先设定系统湿度阈值，系统工作状态下由湿度传感模块检测室内环境湿度并将数据传送给主控电路，经主控电路处理后实时显示在LCD液晶屏上。若检测到的环境湿度低于用户设定下限值，此时主控模块发送信号至继电器驱动模块，LED指示电路燈亮，加湿器进入工作状态。湿度传感模块持续检测环境湿度，若检测到的环境湿度高于用户设定上限值，主控模块发送信号至继电器驱动模块停止加湿器工作，LED指示电路灯灭。

2 系统硬件设计

硬件设计主要从低功耗和功能可扩展两方面考虑。本系统结构相对简单，主控芯片采用STC89C52单片机，湿度传感模块采用SHT11传感器，LCD液晶显示模块采用LCD1602液晶显示器。

2.1 STC89C52主控模块

STC89C52芯片是一款低功耗、高性能的8位微控制器，系统采用11.0592MHz晶振，P0口接上拉电阻连接LCD1602液晶显示模块，P1口连接SHT11湿度传感模块，P2口连接继电器驱动模块和LED指示电路，P3口预留做系统功能扩展端口。

2.2 SHT11湿度传感器模块

系统通过SHT11湿度传感器检测室内环境湿度，SHT11是具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器，具有数字式输出、免调试、免标定、免外围电路及全互换的特点，无需进行额外AD转换，直接将检测到的湿度数据传送给单片机，从而实现环境湿度的实时监测。

2.3 继电器驱动模块

继电器驱动模块的主要功能是对加湿器进行开关操作。主控芯片STC89C52通过P2.0与光电耦合器PC817相连，通过三极管与继电器的一个引脚连接，用于控制继电器的开关动作。继电器驱动模块相当于一个智能开关[4]，开关闭合时，LED指示灯亮，加湿器开始工作；继电器开关断开时，LED指示灯灭，加湿器停止工作。

3 系统软件设计

软件设计是本加湿系统能够可靠运行的关键，系统软件架构的设计对整个系统的功能实现起着至关重要的作用。系统软件设计采用模块化设计，便于程序的移植和扩展，软件设计流程图如图2所示。

4 结语

利用STC89C52单片机和SHT11湿度传感器完成了一款简单的智能加湿系统设计。采用C程序语言完成系统软件编写，通过Keil软件编译并与Proteus软件仿真联调，能够实现系统的自动控制。由于该系统的设计预先考虑了软硬件的可移植性和可扩展性，在一定程度上还具有优化的空间。

参考文献：

[1]李文，赵知非，刘霞.基于WIFI网络技术开发的智能水杯垫[J].价值工程，2018，37（16）：98-99.

[2]吴迪.一种基于单片机的智能加湿器系统设计[J].内燃机与配件，2018（08）：93.

[3]张晶，王丽娟，雷晓龙.基于51单片机的智能加湿器系统设计[J].仪表技术，2018（03）：33-35.

[4]王琰，郭燕.基于MCU的智能家居控制系统研究[J].无线互联科技，2018，15（10）：63-64.

作者简介：阳领（1991-），硕士，研究方向：智能控制与自动检测。