摘 要：本文提出了一種基于單片機(jī)的智能家居加濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，采用SHT11溫濕度傳感器檢測(cè)環(huán)境濕度，并將采集到的濕度數(shù)據(jù)傳遞給STC89C52單片機(jī)，STC89C52單片機(jī)根據(jù)需要控制繼電器開(kāi)關(guān)從而控制加濕器的工作。該系統(tǒng)可自定義環(huán)境濕度閾值，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，系統(tǒng)軟硬件具有可移植性、可擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：SHT11；繼電器；智能家居

隨著科技經(jīng)濟(jì)水平的不斷進(jìn)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(diào)系統(tǒng)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(jù)體感等因素手動(dòng)控制加濕器的開(kāi)關(guān)[2]，其無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境濕度的局限性帶來(lái)了未能及時(shí)加濕或過(guò)度加濕等弊端。冬季氣候干燥，對(duì)人體咽喉、鼻腔造成不小的危害，靜電也經(jīng)常給人們帶來(lái)困擾。為了使室內(nèi)環(huán)境濕度保持在人體舒適范圍內(nèi)，尤其是保持睡眠狀態(tài)下環(huán)境濕度的恒定，設(shè)計(jì)一款能夠根據(jù)用戶需要自動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境濕度并及時(shí)開(kāi)關(guān)加濕器的智能加濕系統(tǒng)顯得十分有必要。[3]

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本文提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能完備、低功耗的基于單片機(jī)的智能家居加濕系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)主要由電源電路模塊、主控模塊、濕度傳感器模塊、按鍵設(shè)置模塊、LCD液晶顯示模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、加濕器模塊及LED指示電路模塊組成。

用戶可根據(jù)自身實(shí)際需要通過(guò)按鍵設(shè)置模塊預(yù)先設(shè)定系統(tǒng)濕度閾值，系統(tǒng)工作狀態(tài)下由濕度傳感模塊檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境濕度并將數(shù)據(jù)傳送給主控電路，經(jīng)主控電路處理后實(shí)時(shí)顯示在LCD液晶屏上。若檢測(cè)到的環(huán)境濕度低于用戶設(shè)定下限值，此時(shí)主控模塊發(fā)送信號(hào)至繼電器驅(qū)動(dòng)模塊，LED指示電路燈亮，加濕器進(jìn)入工作狀態(tài)。濕度傳感模塊持續(xù)檢測(cè)環(huán)境濕度，若檢測(cè)到的環(huán)境濕度高于用戶設(shè)定上限值，主控模塊發(fā)送信號(hào)至繼電器驅(qū)動(dòng)模塊停止加濕器工作，LED指示電路燈滅。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)主要從低功耗和功能可擴(kuò)展兩方面考慮。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，主控芯片采用STC89C52單片機(jī)，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(tǒng)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(qū)動(dòng)模塊和LED指示電路，P3口預(yù)留做系統(tǒng)功能擴(kuò)展端口。

2.2 SHT11濕度傳感器模塊

系統(tǒng)通過(guò)SHT11濕度傳感器檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境濕度，SHT11是具有I2C總線接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式相對(duì)濕度和溫度傳感器，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)，無(wú)需進(jìn)行額外AD轉(zhuǎn)換，直接將檢測(cè)到的濕度數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.3 繼電器驅(qū)動(dòng)模塊

繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的主要功能是對(duì)加濕器進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。主控芯片STC89C52通過(guò)P2.0與光電耦合器PC817相連，通過(guò)三極管與繼電器的一個(gè)引腳連接，用于控制繼電器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。繼電器驅(qū)動(dòng)模塊相當(dāng)于一個(gè)智能開(kāi)關(guān)[4]，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，LED指示燈亮，加濕器開(kāi)始工作；繼電器開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，LED指示燈滅，加濕器停止工作。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是本加濕系統(tǒng)能夠可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，系統(tǒng)軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于程序的移植和擴(kuò)展，軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

利用STC89C52單片機(jī)和SHT11濕度傳感器完成了一款簡(jiǎn)單的智能加濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)。采用C程序語(yǔ)言完成系統(tǒng)軟件編寫(xiě)，通過(guò)Keil軟件編譯并與Proteus軟件仿真聯(lián)調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。由于該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)預(yù)先考慮了軟硬件的可移植性和可擴(kuò)展性，在一定程度上還具有優(yōu)化的空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文，趙知非，劉霞.基于WIFI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)的智能水杯墊[J].價(jià)值工程，2018，37（16）：98-99.

[2]吳迪.一種基于單片機(jī)的智能加濕器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（08）：93.

[3]張晶，王麗娟，雷曉龍.基于51單片機(jī)的智能加濕器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2018（03）：33-35.

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

作者簡(jiǎn)介：陽(yáng)領(lǐng)（1991-），碩士，研究方向：智能控制與自動(dòng)檢測(cè)。