小型花卉培養(yǎng)室智能加濕器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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郭? 瑋1，黃傳卿2 （1.?山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，山西?太谷?030801； 2.?華錄森寶電子科技有限公司，福建?廈門?361006）
摘? 要：隨著人們生活水平的提高，養(yǎng)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(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一款小型花卉培養(yǎng)室的智能加濕器。該加濕器能夠?qū)κ覂?nèi)的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí) 監(jiān)測，將測得的數(shù)據(jù)反饋給單片機(jī)與給定值進(jìn)行比較從而實(shí)現(xiàn)濕度的實(shí)時(shí)控制，并且通過LCD1602液晶顯示屏 顯示室內(nèi)的溫濕度值，實(shí)現(xiàn)了小型花卉培養(yǎng)室濕度的自動調(diào)節(jié)，為小型花卉培養(yǎng)提供一個(gè)合適的濕度。
0 引言
隨著人們生活水平的提高，養(yǎng)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(jīng)常會遇到溫度過高、濕度不夠等情 況，從而導(dǎo)致花卉在種植過程中出現(xiàn)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(yǎng)室內(nèi)，通過加濕器來調(diào)節(jié)室內(nèi)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(diào)節(jié)小型 培養(yǎng)室內(nèi)的濕度，確保培養(yǎng)的花卉一直處于最適合的濕 度，這對植物生長有很大幫助[1-2]。
1 整體設(shè)計(jì)
本智能加濕器控制系統(tǒng)實(shí)物圖如圖1所示。該系統(tǒng) 采用STC89C52單片機(jī)[3]為主控芯片，溫濕度傳感器實(shí)時(shí) 檢測室內(nèi)溫濕度，并將采集的數(shù)據(jù)傳送給STC89C52單 片機(jī)，單片機(jī)將反饋值與預(yù)設(shè)數(shù)值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)加濕 器的智能開啟和關(guān)閉。并通過液晶顯示屏顯示室內(nèi)當(dāng)前 的溫濕度值。水位傳感器主要用于監(jiān)測水位限位，然后將信息反饋給單片機(jī)，當(dāng)超出水位時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào) 警信號[4]。
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(jìn)行手動設(shè)置。用戶只需要設(shè)置好相對濕度 值和最低水位值，就可以實(shí)現(xiàn)自動加濕。DHT11將收集 到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)會與用戶預(yù)先設(shè)定好的溫濕度值比較來判斷此時(shí)是否需要加濕。如果水位過低 時(shí)啟動報(bào)警功能并關(guān)閉加濕器。本次設(shè)計(jì)采用LED燈來 顯示加濕器是否在工作[5]。
2 自動加濕器的硬件電路設(shè)計(jì)
本智能加濕器硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖2所示。主要包 括單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、檢測電路、人機(jī)接口電路和執(zhí) 行機(jī)構(gòu)，電源模塊為單片機(jī)供電。
2.1 最小系統(tǒng)電路
晶振電路和復(fù)位電路分別如圖3和4所示。晶振電路 給單片機(jī)提供穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，復(fù)位電路與單片機(jī)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[6]，采用5V電壓供電，輸出2端口與單片機(jī)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(jī)的P3.6相連，用 來輸入觸發(fā)信號。
2.4 顯示電路
顯示電路連接如圖7所示。LCD1602液晶顯示屏 的D0~D7引腳依次與單片機(jī)的P0.0~P0.7相連。RS、 RW、E引腳分別與單片機(jī)P1.0~P1.3相連。VCC引腳接 5V電源。
2.5 報(bào)警電路
報(bào)警電路原理圖如圖8所示，當(dāng)單片機(jī)的P21或P20 端口輸出低電平的時(shí)候，對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，指示 加濕器的工作狀態(tài)和水位低的報(bào)警信號。
2.6 按鍵電路
按鍵電路原理圖如圖9所 示。設(shè)置控制加濕器工作濕度 的上限。每次按下S1按鈕，數(shù) 字光標(biāo)將從左向右跳躍，可根 據(jù)需要按S2和S3按鈕調(diào)節(jié)濕 度值。
2.7 驅(qū)動電路
驅(qū)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(qū)動，由電阻器和三極 管連接組成。當(dāng)MCU的P2.2 端口輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo) 通，繼電器就會吸合，加濕 器通電開始工作。當(dāng)MCU的 P2.2端口輸出高電平時(shí)，晶體 管關(guān)閉，繼電器停止工作，加 濕器停止工作。
3 自動加濕器軟件設(shè)計(jì)
程序流程圖如圖11所示。首先進(jìn)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(dāng)前室內(nèi)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(yù)設(shè)水位，若小于預(yù)設(shè)水位，則聲光報(bào)警并關(guān)閉加濕 器，若水位高于預(yù)設(shè)水位，再判斷是否超過預(yù)設(shè)濕度， 若超過，則停止加濕，數(shù)據(jù)經(jīng)行初始化，如此循環(huán)直到 低于預(yù)設(shè)濕度，繼續(xù)加濕。
4 調(diào)試
將連接好的智能加濕器置于小型花卉培養(yǎng)室中，設(shè) 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(shí)間就將采集一次濕度數(shù)據(jù)并將通過 LCD1602顯示。
測試結(jié)果表明：當(dāng)前室內(nèi)濕度35%，溫度24° C。經(jīng) 過大約15min后，室內(nèi)濕度達(dá)到50%，暫停加濕。該系 統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可以實(shí)現(xiàn)對小型花卉培養(yǎng)室的濕度調(diào)節(jié)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 關(guān)學(xué)忠, 卞強(qiáng). 基于單片機(jī)技術(shù)的智能加濕器設(shè)計(jì)[J]. 化工自動 化及儀表, 2018, 45(7).
[2] 吳沛, 張珣. 一種基于ZigBee的家居環(huán)境質(zhì)量評測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]. 硅谷, 2014(13):24-26.
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[4] 張宇希, 張宇紅, 曹恩國,等. 辦公空間智能空氣凈化加濕器設(shè)計(jì) 研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2015(6):117-120.
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[6] 彭一準(zhǔn),殷曉航,高曉峰,等,基于MSP430 的智能空氣凈化加濕器[J].電子產(chǎn)品世界 .2016(11):43-46.
本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第03期第30頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。
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