智能除濕器設計

王玲玲 林妹

摘 ?要：隨著人們對生活品質的要求越來越高，智能除濕器有了更廣闊的市場前景。該智能除濕器的設計以STM32F 103C8T6作為主控芯片，使用溫濕度傳感模塊DHT11采集當前空氣的濕度。通過軟件設定濕度的測量范圍，LCD1602模塊顯示當前實測濕度值，當采集到的當前濕度值超過設定值，系統響應的同時，主控芯片發出指令，LED燈閃爍，蜂鳴器報警，同時開啟風扇執行除濕功能。該設計實現了對空氣中濕度的智能監測及其除濕。

關鍵詞：自動報警;STM32;智能除濕

中圖分類號：TP368.1 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）15-0058-03

Abstract：With the increasing demand for the quality of life，intelligent dehumidifier has a broader market prospect. Design of intelligent dehumidifier，using STM32F103C8T6 as the main control chip，the temperature and humidity sensor DHT11 has been used to collect the current air humidity. Through the software to set the temperature and humidity measurement range，LCD1602 module displays the current measured humidity value，when the collected current humidity value exceeds the set value，the system responds，the main control chip sends a command，the LED light flashes，the buzzer alarms，at the same time，the fan is turned on to perform the dehumidification function，so as to realize the intelligent monitoring and dehumidification of air humidity.

Keywords：automatic alarm;STM32;intelligent dehumidification

0 ?引 ?言

隨著科技水平的不斷提高，空氣除濕等相關技術的研究也越來越被重視。在良好的生產和生活環境里，空氣中存在的相對濕度具有至關重要的作用。對濕度的調節以及把控不僅關乎工農業的生產和工藝制作的流程，還關乎物資的儲備、管理、人類的生活等其他相關問題。所以，濕度測量在二十世紀九十年代興起，除濕器的種類也越來越多樣化，但是由于技術不成熟，市場有限，除濕器在技術的改進和升級方面還有著很大的空間。本文設計的智能除濕器在生活中使用時，不僅可以提高環境對人體的舒適感，而且還可以防止家中的書籍、家具、藥品、照片、電器、衣物等受潮或霉變;防止線路設備受潮破壞，保證線路正常、安全地運行。若應用到高精尖儀器的儲存或生產中，可以保護儀器的壽命，確保儀器經過長時間儲存后也可以正常使用。

1 ?系統整體方案設計

1.1 ?功能需求

關于智能除濕器設計具體要求如下：

（1）設計采用STM32F103C8T6作為單片機，并包含溫濕度采集模塊、聲光報警模塊、LCD1602顯示屏模塊、風扇除濕模塊、繼電器模塊、時鐘模塊。

（2）系統要實現以下功能：濕度檢測、蜂鳴器報警、風扇開關。

1.2 ?設計思路

采集當前狀態下的濕度信息，并把采集到的信息傳遞給控制模塊進行統一處理。在該部分對這些通過傳感器搜集到的信息內容按類別進行規整，經過系統的單片機主控模塊，然后對這些數據經過識別處理，將最終得到的結果在LCD1602液晶顯示屏上顯示出來。

系統的硬件設計主要以STM32F103C8T6為控制芯片，以LCD1602液晶顯示屏為顯示子模塊、溫濕度采集模塊、時鐘模塊、繼電器模塊、風扇除濕模塊、外接的按鍵控制模塊、聲光報警模塊。系統設計方框圖如圖1所示。

2 ?系統硬件設計

本次硬件設計結構整體分為處理器控制模塊、溫濕度采集模塊、LCD1602顯示模塊、聲光報警模塊、風扇除濕模塊、時鐘模塊、按鍵控制模塊、繼電器模塊等。

（1）對于本次設計，選用STM32系列單片機中的ST M32F103C8T6作為主控模塊。該單片機和51系列相比多了很多功能，不但運行速度比51單片機要快很多，自帶2個AD轉換，不需要加外部ADC進行轉換，非常方便;而且STM32F103C8T6單片機模塊化的設計、強大的功能以及簡單的接口相對于51單片機來說也更加方便且實用。

（2）DHT11溫濕度傳感器。主要是通過電容性濕度敏感器元器件測量濕度。通過自身功能，把監測到的信息經過信號放大器進行放大、再經過A/D轉換把數據整合到一起。這個微型控制器還具有高性能的特點，滿足本次設計的要求。DATA1與STM32F103C8T6單片機的B4引腳相連，并接一個10 kΩ的上拉電阻，檢測的結果以數字量方式串行傳送。

（3）LCD1602液晶顯示屏。它的物理特性主要是通過電壓進行控制，滑動變阻器用來調節它的背光。當系統接通電源時，液晶內部就會排列整齊，光線就會很容易地通過，這樣就會顯示出圖樣，人們將會看到顯示屏的效果。LCD1602的V0端接線時需要接一個10 kΩ的上拉電阻，與STM32F103C8T6單片機的A0～A7對應相連接。在LCD 1602上顯示兩排字符，上排用來顯示時間和名稱，下排用來顯示實時溫度和濕度。LCD1602液晶顯示模塊電路圖如圖2所示。

STM32F103C8T6的X1和X2兩個引腳，分別連接的是電容和晶振，作為單片機在電路中的時鐘電路，電容在電路對中振蕩頻率起到微調的作用。

3 ?系統軟件設計

軟件主程序開發采用的是模塊化設計，必須要分步驟進行，一步接著一步實現每個功能，當系統的某個模塊出現問題時，只需對照著改動即可。互不影響又可以相輔相成，直到完成軟件的整個設計。

3.1 ?系統整體軟件設計流程

系統經過上電初始化后，由程序設定濕度的上下限，通過液晶屏進行顯示，濕度傳感模塊開始工作，當采集到的實際數值超過設定的上下限后，系統報警，同時開啟風扇。系統流程圖如圖3所示。

3.2 ?鍵盤設置

鍵盤設置程序由中斷傳送執行。當選擇不同的模式時，按鍵的功能也不完全相同，所以按鍵的具體設置還要根據實際要求設置不同模式。在編寫程序過程中，應注意解決以下問題。

（1）必須要理解，怎樣以最好的方式去解決相同的問題。

（2）要給鍵盤按鍵選擇適當的方式去抖動。

（3）要注意保護按鍵的安全。

以上羅列的問題中，每個都非常重要。通過程序掃描的方法，對按鍵進行辨別，這種方式快速而又簡單。

鍵盤溫度和濕度按鍵的功能實現部分代碼如下：

sbit key1 = P1^2; //按鍵輸入

sbit key2 = P1^3;

sbit key3 = P1^4;

unsigned char key_mode=0;

unsigned char Set_mode=0; //設置模式

uint TEMP; //溫度數值

uint HUM; //濕度數值

首先，給系統供電，中斷、抖動都要保證按鍵的安全。系統檢測并判斷按鍵是否按下的時候，進入中斷狀態，快速掃描鍵盤，根據模式和按鍵的位置判斷功能，當按鍵被按下時，系統立即處在準備狀態，方便按鍵設置不同的功能。當系統進入中斷狀態的時候，選擇模式切換完成后，就可以對系統進行定時操作了。本次設計采用不同模式、不同功能的單獨設置方式，方便設置的單獨操作。系統有3個輸入按鍵，K1接入STM32F103C8T6上的B12鍵，在系統中充當功能選擇鍵，比如選擇溫度的設置;K2接入STM32F103C8T6上的B13鍵，在系統中充當“增加”按鍵，主要是用來設置時間以及溫度、濕度的上限值或者下限值;K3接入STM 32F103C8T6上的B14鍵，在系統中充當“減小”按鍵，也是用來設置時間以及溫度、濕度的上限值或者下限值。每次循環時，調用顯示程序以顯示設定值。當系統掉電時，系統所有的設置重新回到原始的參數。

4 ?仿真調試

Keil uVision 5是德國開發的一款調試軟件，軟件功能非常強大，相對于其他軟件來說，它在軟件設計中最為常用，還支持多種語言的在線開發。程序運行圖如圖4所示。

系統整體調試。首先為硬件電路板連接上電源，按下開關按鈕，系統根據當前采集的數據信息，判斷采集到的數據是否符合設定的值，來做出相應的反應。供電之后，系統進行實時濕度信息采樣，此時LCD1602液晶顯示屏開始正常工作，顯示所測得數據。如果系統檢測到的實時濕度在設定的范圍值內，報警電路不工作，系統繼續工作;當DHT11所測量的濕度超出系統設定的范圍值時，LED燈亮起報警，蜂鳴器發聲，風扇開啟除濕工作。

5 ?結 ?論

本次設計實現對于空氣中濕度參數的實時監測以及自動調節，系統實時監測空氣中濕度的實際值，當空氣中的濕度的相關參數超過一定范圍時，相應的功能器件獲得指令，發送相關數據信息，系統響應的同時采取對應的措施以實現對空氣中濕度的智能監測以及除濕。本次設計智能除濕器功能相對簡單，后續研究可以增加除濕模式的設定、定時等功能，為人們提供更加便利的生活方式。

參考文獻：

[1] 王玲玲.物聯網的關鍵技術及應用 [J].科技創新與應用，2018（15）：161-162.

[2] 王玲玲，丁學用.基于ARM的音頻錄放系統設計 [J].中國新技術新產品，2017（9）：22-23.

[3] 王玲玲.嵌入式系統的應用分析 [J].科技創新與應用，2016（24）：101.

[4] 孟祥蓮.嵌入式系統原理及應用教程：第2版 [M].北京：清華大學出版社，2017.

[5] 徐光憲，趙常松.ARM嵌入式系統原理與應用教程 [M].北京：北京航空航天大學出版社，2014.

作者簡介：王玲玲（1985.05—），女，漢族，海南海口人，副教授，碩士研究生，主要研究方向：控制理論與控制工程。