基于單片機的智能家居加濕系統設計

摘 要：本文提出了一種基于單片機的智能家居加濕系統設計方案，采用SHT11溫濕度傳感器檢測環境濕度，并將采集到的濕度數據傳遞給STC89C52單片機，STC89C52單片機根據需要控制繼電器開關從而控制加濕器的工作。該系統可自定義環境濕度閾值，自動調節室內濕度，系統軟硬件具有可移植性、可擴展性。

關鍵詞：SHT11；繼電器；智能家居

隨著科技經濟水平的不斷進步，智能家居的理念逐漸走入人們的生活。[1]加濕器是一種可以增加房間濕度的家用電器，可以給指定房間加濕，去除靜電，也可以與鍋爐或中央空調系統相連給整棟建筑加濕。目前，加濕器的使用已逐漸在生活中得到普及，但大多停留在人工操作的層面，需要根據體感等因素手動控制加濕器的開關[2]，其無法實時監測環境濕度的局限性帶來了未能及時加濕或過度加濕等弊端。冬季氣候干燥，對人體咽喉、鼻腔造成不小的危害，靜電也經常給人們帶來困擾。為了使室內環境濕度保持在人體舒適范圍內，尤其是保持睡眠狀態下環境濕度的恒定，設計一款能夠根據用戶需要自動監測環境濕度并及時開關加濕器的智能加濕系統顯得十分有必要。[3]

1 系統總體方案設計

本文提出一種結構簡單、功能完備、低功耗的基于單片機的智能家居加濕系統，系統結構框圖如圖1所示。該系統主要由電源電路模塊、主控模塊、濕度傳感器模塊、按鍵設置模塊、LCD液晶顯示模塊、繼電器驅動模塊、加濕器模塊及LED指示電路模塊組成。

用戶可根據自身實際需要通過按鍵設置模塊預先設定系統濕度閾值，系統工作狀態下由濕度傳感模塊檢測室內環境濕度并將數據傳送給主控電路，經主控電路處理后實時顯示在LCD液晶屏上。若檢測到的環境濕度低于用戶設定下限值，此時主控模塊發送信號至繼電器驅動模塊，LED指示電路燈亮，加濕器進入工作狀態。濕度傳感模塊持續檢測環境濕度，若檢測到的環境濕度高于用戶設定上限值，主控模塊發送信號至繼電器驅動模塊停止加濕器工作，LED指示電路燈滅。

2 系統硬件設計

硬件設計主要從低功耗和功能可擴展兩方面考慮。本系統結構相對簡單，主控芯片采用STC89C52單片機，濕度傳感模塊采用SHT11傳感器，LCD液晶顯示模塊采用LCD1602液晶顯示器。

2.1 STC89C52主控模塊

STC89C52芯片是一款低功耗、高性能的8位微控制器，系統采用11.0592MHz晶振，P0口接上拉電阻連接LCD1602液晶顯示模塊，P1口連接SHT11濕度傳感模塊，P2口連接繼電器驅動模塊和LED指示電路，P3口預留做系統功能擴展端口。

2.2 SHT11濕度傳感器模塊

系統通過SHT11濕度傳感器檢測室內環境濕度，SHT11是具有I2C總線接口的單片全校準數字式相對濕度和溫度傳感器，具有數字式輸出、免調試、免標定、免外圍電路及全互換的特點，無需進行額外AD轉換，直接將檢測到的濕度數據傳送給單片機，從而實現環境濕度的實時監測。

2.3 繼電器驅動模塊

繼電器驅動模塊的主要功能是對加濕器進行開關操作。主控芯片STC89C52通過P2.0與光電耦合器PC817相連，通過三極管與繼電器的一個引腳連接，用于控制繼電器的開關動作。繼電器驅動模塊相當于一個智能開關[4]，開關閉合時，LED指示燈亮，加濕器開始工作；繼電器開關斷開時，LED指示燈滅，加濕器停止工作。

3 系統軟件設計

軟件設計是本加濕系統能夠可靠運行的關鍵，系統軟件架構的設計對整個系統的功能實現起著至關重要的作用。系統軟件設計采用模塊化設計，便于程序的移植和擴展，軟件設計流程圖如圖2所示。

4 結語

利用STC89C52單片機和SHT11濕度傳感器完成了一款簡單的智能加濕系統設計。采用C程序語言完成系統軟件編寫，通過Keil軟件編譯并與Proteus軟件仿真聯調，能夠實現系統的自動控制。由于該系統的設計預先考慮了軟硬件的可移植性和可擴展性，在一定程度上還具有優化的空間。

參考文獻：

[1]李文，趙知非，劉霞.基于WIFI網絡技術開發的智能水杯墊[J].價值工程，2018，37（16）：98-99.

[2]吳迪.一種基于單片機的智能加濕器系統設計[J].內燃機與配件，2018（08）：93.

[3]張晶，王麗娟，雷曉龍.基于51單片機的智能加濕器系統設計[J].儀表技術，2018（03）：33-35.

[4]王琰，郭燕.基于MCU的智能家居控制系統研究[J].無線互聯科技，2018，15（10）：63-64.

作者簡介：陽領（1991-），碩士，研究方向：智能控制與自動檢測。