小型花卉培養室智能加溼器控制系統設計

2020-11-26 電子產品世界

郭  瑋1，黃傳卿2 （1. 山西農業大學工學院，山西 太谷 030801； 2. 華錄森寶電子科技有限公司，福建 廈門 361006）

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202003/410483.htm

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溼度下生存，以 STC89C52單片機為核心，設計了一款小型花卉培養室的智能加溼器。該加溼器能夠對室內的溫溼度進行實時 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溼度的實時控制，並且通過LCD1602液晶顯示屏 顯示室內的溫溼度值，實現了小型花卉培養室溼度的自動調節，為小型花卉培養提供一個合適的溼度。 

關鍵詞：單片機；加溼器；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溼 度，而大棚種植經常會遇到溫度過高、溼度不夠等情 況，從而導致花卉在種植過程中出現脫水乾枯、生長緩 慢等問題。故本文將加溼器和需要種植花卉一起放入小 型培養室內，通過加溼器來調節室內的溼度，從而確保 花卉在適宜溼度下生長，智能加溼器能夠自動調節小型 培養室內的溼度，確保培養的花卉一直處於最適合的溼 度，這對植物生長有很大幫助[1-2]。

1  整體設計 

本智能加溼器控制系統實物圖如圖1所示。該系統 採用STC89C52單片機[3]為主控晶片，溫溼度傳感器實時 檢測室內溫溼度，並將採集的數據傳送給STC89C52單 片機，單片機將反饋值與預設數值進行比較，實現加溼 器的智能開啟和關閉。並通過液晶顯示屏顯示室內當前 的溫溼度值。水位傳感器主要用於監測水位限位，然後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[4]。

本智能加溼器可以對不同品種的花各自所需要的最 適宜溫溼度進行手動設置。用戶只需要設置好相對溼度 值和最低水位值，就可以實現自動加溼。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溼度值比較來判斷此時是否需要加溼。如果水位過低 時啟動報警功能並關閉加溼器。本次設計採用LED燈來 顯示加溼器是否在工作[5]。

2  自動加溼器的硬體電路設計 

本智能加溼器硬體設計原理圖如圖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 溫溼度傳感器連接電路 

本智能加溼器採用DHT11溫溼度傳感器，電路連接 原理如圖5所示[6]，採用5V電壓供電，輸出2埠與單片機的P3.4埠相連。 

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。LCD1602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 埠輸出低電平的時候，對應的發光二極體點亮，指示 加溼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。設置控制加溼器工作溼度 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按鈕調節溼 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 溼器的驅動，由電阻器和三極 管連接組成。當MCU的P2.2 埠輸出低電平時，三極體導 通，繼電器就會吸合，加溼 器通電開始工作。當MCU的 P2.2埠輸出高電平時，晶體 管關閉，繼電器停止工作，加 溼器停止工作。

3  自動加溼器軟體設計 

程序流程圖如圖11所示。首先進行初始化操作，載 入程序之後，開始鍵盤掃描，延遲，然後讀取DHT11傳 感器採集到的當前室內溫溼度值和HC-SR04傳感器測 得的水位，在LCD1602上顯示溫溼度。判斷水位是否大 於預設水位，若小於預設水位，則聲光報警並關閉加溼 器，若水位高於預設水位，再判斷是否超過預設溼度， 若超過，則停止加溼，數據經行初始化，如此循環直到 低於預設溼度，繼續加溼。

4  調試 

將連接好的智能加溼器置於小型花卉培養室中，設 置最佳溼度為50%，水位最低值為0.2米，DHT11溫溼 度傳感器每隔一定時間就將採集一次溼度數據並將通過 LCD1602顯示。

測試結果表明：當前室內溼度35%，溫度24° C。經 過大約15min後，室內溼度達到50%，暫停加溼。該系 統穩定可靠，可以實現對小型花卉培養室的溼度調節。

參考文獻： 

[1] 關學忠, 卞強. 基於單片機技術的智能加溼器設計[J]. 化工自動 化及儀表, 2018, 45(7). 

[2] 吳沛, 張珣. 一種基於ZigBee的家居環境質量評測系統的設計 [J]. 矽谷, 2014(13):24-26. 

[3] 周向紅. 51系列單片機應用與實踐教程 [M].北京:北京航空航天 大學出版社. 

[4] 張宇希, 張宇紅, 曹恩國,等. 辦公空間智能空氣淨化加溼器設計 研究[J]. 機械設計, 2015(6):117-120. 

[5] 杜深慧. 溫溼度檢測裝置的設計與實現[D].保定：華北電力大 學(河北), 2005. 

[6] 彭一準,殷曉航,高曉峰,等,基於MSP430 的智能空氣淨化加溼器[J].電子產品世界 .2016(11):43-46.

本文來源於科技期刊《電子產品世界》2020年第03期第30頁，歡迎您寫論文時引用，並註明出處。

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