移动空气加湿器智能控制系统设计

摘要：家庭智能化已成生活发展的趋势，针对这种情况，为加湿器设计一套智能控制系统，此研究以单片机为控制核心，结合监测、控制、显示、报警、执行等模块实现对空气温湿度的实时监测、报警、控制等，为人们的智能化家庭提供更多的便利，也为电子设备的智能化设计提供一些参考。

关键词：加湿器;单片机;智能控制

1、智能加湿器控制系统的结构设计

系统的整体结构设计以AT89C52单片机为核心控制单元。上电后，首先通过DHT11温湿度复合数字传感器为实时数据采集单元，将采集数据与24C02A為存储器模块设定存储的阈值进行比较，控制单元对比较结果进行分析处理，若高于设计阈值上限，则停止加湿器工作，并驱动除湿模块、声光报警;若低于设计阈值下限，则驱动加湿器和报警模块工作。[1]其中按键模块设定阈值和实时温湿度检测值均通过LCD1602液晶显示屏进行实时数据的显示。该系统整体设计框图如图1所示。

控制系统所采用的AT89C52主芯片，是由美国ATMEL公司生产的高性能、低功耗CMOS 8位单片机，芯片在生产中运用了该公司的高集成性工艺和非遗失性存储技术，实际使用中还能与经典MCS-51指令系统和52系列单片机产品相互兼容。此外，相比与传统51单片机它不仅在存储器字节上翻倍到8 KB和256 B，还多了一个定时器T2。T2是一个16位的定时/计数器，由两个8位寄存器TH2和TL2构成，所以它可用作定时器，也可用作外部计数器。这些功能让AT89C52芯片可以为设计者提供更好的硬件开发环境，使得创新型应用电路的实现成为可能。在主芯片的外部还设计有阈值设定、温湿度检测、实时数据显示、湿度预警、湿度调控五个主要部分，正是这些模块与主芯片组合在一起构成了整个智能加湿控制系统，使传统的加湿器变得智能化。

2、系统的硬件电路设计

根据功能要求和系统的整体方案，选择合适的元器件，结合硬件设计原则，按模块对整个系统的硬件电路接线进行设计。

2.1温湿度检测模块

对空气温湿度进行实时监测，并通过单片机系统对温湿度进行换算，与设定的湿度参数指标进行对比判断，作出相应的指令操作，此次设计采用 SHT10数字温湿度传感器，单片机采用STC89S51。[2]

2.2显示模块

LCD1602液晶显示屏是常用的显示模块，此次设计我们也采用其作为显示模块，其与单片机的接线图如图3所示。

2.3 电源模块

不同的芯片，不同的传感器所需要的电压不同，电源模块实现对电压的提供和稳压，在本设计中要求得到3.3V的电压，所以通过5V的电压通过LM1117低压差电压调节器进行调压和稳压，得到稳定的3.3V。

3、测试结果及分析

为了验证测试设计的系统功能是否实现，本次采用 Protues 8 仿真软件对系统进行测试，首先在 Keil uVision5 软件上编译软件程序，生成可执行文件（.hex），然后在Protues 8 仿真软件中根据硬件电路设计搭建仿真电路，之后加载生成可 执行文件，启动运行，通过温湿度传感器模拟不同的温湿度，通过水位按键模拟不同的水位，验证系统功能是否实现。其仿真测试结果如下：

（1）通过设置按键，设定温度的上限 25°，温度的下限18°，设定湿度的下限 30%，设定湿度的上限80%。

（2）通过温度传感器增加温度到 32°，湿度为 50% 时，显示屏显示当前的温度和湿度值，同时红灯报警，蜂鸣器报警，当时定温度为25°，湿度为28%时，显示屏显示当前的温度和湿度值，同时红灯报警，蜂鸣器报警。

（3）当温度设定为 24°，湿度设定为 40% 时，此时通过水位模拟键，设定水位低于最低限，此时显示屏显示当前的温湿度，其在设定的范围内，但水位最低限模拟键按下，结果红灯报警，蜂鸣器报警。

4、结论

针对电子设备的智能化程度，以及智能家庭对智能设备的需求，结合单片机、监测模块、语音播报模块、显示模块、报警模块等实现对空气温湿度的实时监测，当湿度低于设定值，启动加湿器同时语音播报需要加湿，当湿度达到设定值以上时，停止加湿器，当水位低于最低水位线时报警等，通过仿真测试，此系统可靠，运行稳定，对加湿器的智能化有一定的应用价值，如果结合物联网、智能家庭APP，更能实现加湿器的智能化。

参考文献：

[1] 蒋德勤.着力推进新时代地方应用型大学建设[J].中国高等教育，2018.

[2] 赵鑫.移植苏联大学模式对中国高校的影响研究[D].荆州：长江大学，2017.

作者简介：胡均飞（1996.03-），山东交通学院本科学生，指导老师：李光。