基于STC89C52的智能加湿器设计与实现

王启明 李欣妍

【摘 要】智能加湿器可分为手动模式和自动模式。手动模式下，用户通过总开关控制加湿器；自动模式下，主控芯片通过收集和处理传感器与按键模块的数字信号来控制蜂鸣器和继电器，从而实现加湿器的智能控制。

【关键词】智能加湿器；单片机；传感器；继电器

中图分类号： TM925.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）21-0166-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.076

【Abstract】Intelligent humidifiers can be divided into manual mode and automatic mode.In manual mode，the user controls the humidifier through the total switch；in automatic mode，the main control chip controls the buzzer and relay by collecting and processing the digital signals of the sensor and key module to realize the intelligent control of the humidifier.

【Key words】Intelligent humidifier；Micro-controller；Sensor；Relay

0 引言

在智能化的21世纪，“互联网+”的概念已深入人心。如今人们不仅向往智慧生活，而且追求一种健康的生活方式。在快节奏的现代生活中，空气污染严重，使用加湿器则能够有效地改善环境湿度，其雾化作用释放的大量负氧离子有利于人们身心健康。因此设计开发一款智能加湿器是很有必要的。

智能加湿器通过DHT11温湿度传感器收集环境湿度信息，并将数字信号传输至单片机，单片机经过软件编程分析和处理接收到的信号，从而达到智能控制加湿器的目的。同时，所采集的温湿度数据均由1620液晶显示屏显示。此外，本设计还设置了水位监测功能和报警功能，通过继电器模块控制电源，以达到防干烧的目的，提高加湿器安全性。该系统电路简单，测量数据精确，安全性高，因此设计开发一款智能加湿器系统是可行的。

1 系统的基本结构

智能加湿器系统的设计整体上是由STC89C52单片机控制的两部分组成，按照功能可将智能加湿器分为信息采集系统、主控芯片和执行系统。智能加湿器系统整体设计如图1所示。

信息采集系统：由温湿度传感器、水位传感器和按键模块组成，负责收集各种相关信息。传感器通过自带的A/D转换功能将收集到的模拟信号转换为数字信号，然后交付给单片机处理。DHT11负责收集环境温湿度信息；水位传感器检测水位是否低于安全值；按键模块用于控制手动/自动模式转换以及最佳湿度的设置。主控芯片：本系统选用Atmel公司生产的STC89C52芯片作为主控系统，连接各个功能模块，通过软件编程，控制整个系统。执行系统：执行系统由1602液晶显示屏、蜂鸣报警器和继电器组成。分别执行温湿度数据显示、向用户发出警报和控制电源的任务。系统工作时不间断刷新环境温湿度数据并通过液晶屏显示，有助于用户更合理的使用。当系统处于安全隐患中时，主控芯片产生高/低电平，控制蜂鸣器和继电器的工作状态。

2 系统的硬件设计

2.1 STC89C52控制芯片

本设计采用STC89C52单片机作为中心控制元件，这是一款高效的微控制器。片内集成了可编程、可擦除的只读存储器，能够直接通过PC机对STC系列单片机进行编程。该芯片可多次进行循环擦写，有可编程I/O线和可编程串行通道等功能，工作电压低，具有高性能、存储器保留数据时间长的优点，因其开发周期短，接口多且总线多样的特点，经常被用于学习和开发。

STC89C52单片机引脚如图2所示。

由于考虑到加湿器的功能多样而外观小巧，故本系统选择了QX-mini51开发板，有效地解决了功能齐全且占空间小的问题。该开发板是一块可以独立工作的开发板，板上集成了单片机学习所需的、当前流行的外设，也有齐全的扩展接口。Mini51发板既可以实现软件操作，也可以外扩硬件实现其他操作。

2.2 温湿度数据采集模块

智能加湿器必须要依靠采集的室内湿度数据来判断加湿器应处于工作状态或停止状态，本系统采用DHT11温湿度传感器来检测室内环境湿度。因其自带A/D转换功能，单片机可直接从其自身携带的RAM存儲器中读取数据，而且该型号温湿度传感器测量数据精度高，有极高的可靠性。

2.3 温湿度数据显示模块

该系统通过采用LCD1602字符型液晶显示屏实时显示环境温湿度。该液晶显示模块是一类专门用于显示字母、数字、符号等的点阵式液晶显示模块。其中，1602液晶显示屏可分为有背光和无背光，有背光的显示屏拥有16个引脚，比不带背光的多了一条背光电源线和一条地线。本设计采用16脚带背光的液晶显示屏。

2.4 防干烧报警模块

防干烧功能通过水位传感器获取水位信息和继电器模块控制电源来实现。单片机将水位传感器收集的数据经过分析和处理从而产生高电平控制继电器切断电源；报警功能采用无源蜂鸣器发出鸣响示意安全警告。

水位传感器，检测水位高低。该传感器通过一系列暴露的平行导线线迹测量水量大小，从而获知水位。水位传感器自动完成水量到模拟信号的转换，输出的模拟值可以直接被开发板读取，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，根据偏差的性质，发出开/关的指令，从而达到水位报警的功效。