小型花卉培養室智能加濕器控制系統設計

郭瑋 黃傳卿

摘要：隨著人們生活水平的提高，養花成為越來越多人的喜好。為了保證花卉能在適宜的溫濕度下生存，以STC89C52單片機為核心，設計了一款小型花卉培養室的智能加濕器。該加濕器能夠對室內的溫濕度進行實時監測，將測得的數據反饋給單片機與給定值進行比較從而實現濕度的實時控制，并且通過LCDl602液晶顯示屏顯示室內的溫濕度值，實現了小型花卉培養室濕度的自動調節，為小型花卉培養提供一個合適的濕度。

關鍵詞：單片機;加濕器;自動;傳感器

0引言

隨著人們生活水平的提高，養花成為越來越多人的愛好。每種花卉尤其是珍奇花卉都有自己適宜的溫濕度，而大棚種植經常會遇到溫度過高、濕度不夠等情況，從而導致花卉在種植過程中出現脫水干枯、生長緩慢等問題。故本文將加濕器和需要種植花卉一起放入小型培養室內，通過加濕器來調節室內的濕度，從而確保花卉在適宜濕度下生長，智能加濕器能夠自動調節小型培養室內的濕度，確保培養的花卉一直處于最適合的濕度，這對植物生長有很大幫助。

1整體設計

本智能加濕器控制系統實物圖如圖1所示。該系統采用STC89C52單片機為主控芯片，溫濕度傳感器實時檢測室內溫濕度，并將采集的數據傳送給STC89C52單片機，單片機將反饋值與預設數值進行比較，實現加濕器的智能開啟和關閉。并通過液晶顯示屏顯示室內當前的溫濕度值。水位傳感器主要用于監測水位限位，然后將信息反饋給單片機，當超出水位時，報警電路發出報警信號。

本智能加濕器可以對不同品種的花各自所需要的最適宜溫濕度進行手動設置。用戶只需要設置好相對濕度值和最低水位值，就可以實現自動加濕。DHT11將收集到的數據傳送給單片機，單片機會與用戶預先設定好的溫濕度值比較來判斷此時是否需要加濕。如果水位過低時啟動報警功能并關閉加濕器。本次設計采用LED燈來顯示加濕器是否在工作。

2自動加濕器的硬件電路設計

本智能加濕器硬件設計原理圖如圖2所示。主要包括單片機最小系統電路、檢測電路、人機接口電路和執行機構，電源模塊為單片機供電。

2.1最小系統電路

晶振電路和復位電路分別如圖3和4所示。晶振電路給單片機提供穩定的時鐘頻率，復位電路與單片機的RST引腳相連，電阻一端接地，電容一端接5V電源。

2.2溫濕度傳感器連接電路

本智能加濕器采用DHT11溫濕度傳感器，電路連接原理如圖5所示，采用5V電壓供電，輸出2端口與單片機的P3.4端口相連。

2.3水位檢測連接電路

水位檢測電路由HC-SR04超聲波模塊和外圍電路組成，原理圖如圖6所示。1腳接地，4腳接5V電源。2腳與MCU的P3.7引腳相連，輸出回波信號。3腳與單片機的P3.6相連，用來輸入觸發信號。

2.4顯示電路

顯示電路連接如圖7所示。LCDl602液晶顯示屏的D0-D7引腳依次與單片機的P0.0-P0.7相連。RS、RW、E引腳分別與單片機P1.0-P1.3相連。VCC引腳接5V電源。

2.5報警電路

報警電路原理圖如圖8所示，當單片機的P21或P20端口輸出低電平的時候，對應的發光二極管點亮，指示加濕器的工作狀態和水位低的報警信號。

2.6按鍵電路

按鍵電路原理圖如圖9所示。設置控制加濕器工作濕度的上限。每次按下s1按鈕，數字光標將從左向右跳躍，可根據需要按s2和s3按鈕調節濕度值。

2.7驅動電路

驅動電路原理圖如圖10所示。使用繼電器電路來控制加濕器的驅動，由電阻器和三極管連接組成。當MCU的P2.2端口輸出低電平時，三極管導通，繼電器就會吸合，加濕器通電開始工作。當MCU的P2.2端口輸出高電平時，晶體管關閉，繼電器停止工作，加濕器停止工作。

3自動加濕器軟件設計

程序流程圖如圖11所示。首先進行初始化操作，載入程序之后，開始鍵盤掃描，延遲，然后讀取DHT11傳感器采集到的當前室內溫濕度值和HC-SR04傳感器測得的水位，在LCD1602上顯示溫濕度。判斷水位是否大于預設水位，若小于預設水位，則聲光報警并關閉加濕器，若水位高于預設水位，再判斷是否超過預設濕度，若超過，則停止加濕，數據經行初始化，如此循環直到低于預設濕度，繼續加濕。

4調試

將連接好的智能加濕器置于小型花卉培養室中，設置最佳濕度為50%，水位最低值為0.2米，DHT11溫濕度傳感器每隔一定時間就將采集一次濕度數據并將通過LCDl602顯示。

測試結果表明：當前室內濕度35%，溫度24。c。經過大約15min后，室內濕度達到50%，暫停加濕。該系統穩定可靠，可以實現對小型花卉培養室的濕度調節。