基于STC89C52的智能加濕器設計與實現

王啟明 李欣妍

【摘 要】智能加濕器可分為手動模式和自動模式。手動模式下，用戶通過總開關控制加濕器；自動模式下，主控芯片通過收集和處理傳感器與按鍵模塊的數字信號來控制蜂鳴器和繼電器，從而實現加濕器的智能控制。

【關鍵詞】智能加濕器；單片機；傳感器；繼電器

中圖分類號： TM925.1 文獻標識碼： A 文章編號： 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世紀，“互聯網+”的概念已深入人心。如今人們不僅向往智慧生活，而且追求一種健康的生活方式。在快節奏的現代生活中，空氣污染嚴重，使用加濕器則能夠有效地改善環境濕度，其霧化作用釋放的大量負氧離子有利于人們身心健康。因此設計開發一款智能加濕器是很有必要的。

智能加濕器通過DHT11溫濕度傳感器收集環境濕度信息，并將數字信號傳輸至單片機，單片機經過軟件編程分析和處理接收到的信號，從而達到智能控制加濕器的目的。同時，所采集的溫濕度數據均由1620液晶顯示屏顯示。此外，本設計還設置了水位監測功能和報警功能，通過繼電器模塊控制電源，以達到防干燒的目的，提高加濕器安全性。該系統電路簡單，測量數據精確，安全性高，因此設計開發一款智能加濕器系統是可行的。

1 系統的基本結構

智能加濕器系統的設計整體上是由STC89C52單片機控制的兩部分組成，按照功能可將智能加濕器分為信息采集系統、主控芯片和執行系統。智能加濕器系統整體設計如圖1所示。

信息采集系統：由溫濕度傳感器、水位傳感器和按鍵模塊組成，負責收集各種相關信息。傳感器通過自帶的A/D轉換功能將收集到的模擬信號轉換為數字信號，然后交付給單片機處理。DHT11負責收集環境溫濕度信息；水位傳感器檢測水位是否低于安全值；按鍵模塊用于控制手動/自動模式轉換以及最佳濕度的設置。主控芯片：本系統選用Atmel公司生產的STC89C52芯片作為主控系統，連接各個功能模塊，通過軟件編程，控制整個系統。執行系統：執行系統由1602液晶顯示屏、蜂鳴報警器和繼電器組成。分別執行溫濕度數據顯示、向用戶發出警報和控制電源的任務。系統工作時不間斷刷新環境溫濕度數據并通過液晶屏顯示，有助于用戶更合理的使用。當系統處于安全隱患中時，主控芯片產生高/低電平，控制蜂鳴器和繼電器的工作狀態。

2 系統的硬件設計

2.1 STC89C52控制芯片

本設計采用STC89C52單片機作為中心控制元件，這是一款高效的微控制器。片內集成了可編程、可擦除的只讀存儲器，能夠直接通過PC機對STC系列單片機進行編程。該芯片可多次進行循環擦寫，有可編程I/O線和可編程串行通道等功能，工作電壓低，具有高性能、存儲器保留數據時間長的優點，因其開發周期短，接口多且總線多樣的特點，經常被用于學習和開發。

STC89C52單片機引腳如圖2所示。

由于考慮到加濕器的功能多樣而外觀小巧，故本系統選擇了QX-mini51開發板，有效地解決了功能齊全且占空間小的問題。該開發板是一塊可以獨立工作的開發板，板上集成了單片機學習所需的、當前流行的外設，也有齊全的擴展接口。Mini51發板既可以實現軟件操作，也可以外擴硬件實現其他操作。

2.2 溫濕度數據采集模塊

智能加濕器必須要依靠采集的室內濕度數據來判斷加濕器應處于工作狀態或停止狀態，本系統采用DHT11溫濕度傳感器來檢測室內環境濕度。因其自帶A/D轉換功能，單片機可直接從其自身攜帶的RAM存儲器中讀取數據，而且該型號溫濕度傳感器測量數據精度高，有極高的可靠性。

2.3 溫濕度數據顯示模塊

該系統通過采用LCD1602字符型液晶顯示屏實時顯示環境溫濕度。該液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母、數字、符號等的點陣式液晶顯示模塊。其中，1602液晶顯示屏可分為有背光和無背光，有背光的顯示屏擁有16個引腳，比不帶背光的多了一條背光電源線和一條地線。本設計采用16腳帶背光的液晶顯示屏。

2.4 防干燒報警模塊

防干燒功能通過水位傳感器獲取水位信息和繼電器模塊控制電源來實現。單片機將水位傳感器收集的數據經過分析和處理從而產生高電平控制繼電器切斷電源；報警功能采用無源蜂鳴器發出鳴響示意安全警告。

水位傳感器，檢測水位高低。該傳感器通過一系列暴露的平行導線線跡測量水量大小，從而獲知水位。水位傳感器自動完成水量到模擬信號的轉換，輸出的模擬值可以直接被開發板讀取，控制器內的計算機將實測的水位信號與設定信號進行比較，得出偏差，根據偏差的性質，發出開/關的指令，從而達到水位報警的功效。