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單片機開發

智能加濕器系統設計


基于51單片機的智能加濕器系統設計

智能家居是當今社會的一個熱點,智能加濕器可以自動調節室內濕度,去除靜電。北方氣候干燥,尤其是冬季,加濕器可以改善濕度,從而給人們創造一個健康的生活環境。經過調查發現,目前大多數加濕器仍然需要人工來操作,通過手動控制開關來實現室內加濕器的工作和停止,不但無法實時檢測室內環境的濕度值,而且價格較高,能夠實現的功能也比較單一,這種加濕器的使用存在相當大的安全隱患,例如發生過度加濕或者干燒等情況。因此開發設計出一款能根據用戶實際情況和需求進行靈活設置加濕器濕度值上下限、實用性及安全性于一體、價格低、品質佳的加濕器,顯得尤為重要。

一、智能加濕器系統總體設計

該系統主要由以下幾個模塊構成:濕度信號采集電路、按鍵控制及復位電路、數碼管顯示電路、霧化模塊加濕電路等,具體結構如圖1所示。通過溫濕度傳感器測量出空氣濕度信號是模擬信號,需經過AD模數轉換后才能發送給單片機進行處理。單片機對接收到的信號進行分析和處理后,輸出控制信號給P3管腳,控制繼電器的閉合狀態,霧化模塊開始工作,從而實現了按需加濕的系統功能。

如圖1所示,當空氣濕度值低于系統預設濕度值(40%RH)時,傳感器會檢測到濕度信號,并發送給單片機,此時數碼管顯示電路會顯示當前室內濕度值,LED指示電路的指示燈會發光,同時霧化控制電路會啟動,處于工作狀態,給室內加濕。當室內空氣濕度值達到系統設置上限濕度值(60%RH)時,霧化控制電路就會停止工作,LED指示電路的指示燈滅掉。

圖 1 智能加濕器系統結構圖

二、智能加濕器系統硬件電路設計

本系統設計簡單,處理器采用51單片機即可完成功能,故選用STC89C52型號的單片機來滿足軟硬件設計要求。

2.1單片機的晶振電路設計

在STC89C52單片機芯片內部,有一個以XTAL2與XTAL1為輸出輸入端的振蕩器,同時在XTAL1與XTAL2引腳上連接定時器件,其內部振蕩電路是能夠實現自激振蕩的。定時器件一般是由石英晶體與電容構成的并聯諧振回路。系統采用的晶振片為12MHz,電容C2和C3的電容值大小為20 pF。

2.2單片機的復位電路設計

本設計采用的按鍵復位電路,系統不僅可以上電復位,而且在運行過程中需要復位時,只需按下S1按鍵,此時電源Vcc在RST端產生一個復位的高電平。同樣,只要保證RST端保持高電壓的時間大于兩個機器周期時,系統能自動實現正常復位。

2.3模數轉換電路的設計

智能加濕器系統需要將溫濕度傳感器的濕度信號傳給CPU,必須先通過A/D轉換器把模擬信號轉換為數字信號。本系統選用了8位分辨率A/D轉換芯片ADC0832,由于它體積小,兼容性強,性價比高而應用廣泛。其內部電源輸入與參考電壓的復用,使得芯片的模擬電壓輸入在0~5 V之間。

ADC0832與單片機接口的4條數據線分別為CS、CLK、DO、DI。電路設計時將DO和DI并聯在一根數據線上使用,因為DO端與DI端在通信時并未同時有效,而且ADC0832與單片機的接口是雙向的。

2.4數碼管顯示電路

本設計的顯示電路采用了數碼管而不是LED,因為數碼管顯示在白天等強光條件下會更加清晰。雖然液晶顯示極其省電,但是在外界光線很明亮的情況下看不清楚并且使用有溫度范圍限制。另外,LED數碼管的價格與液晶顯示器相比較為低廉,故本次設計采用LED數碼管。

該設計選取了數碼管顯示模塊,其具有內置的字節庫,不具存儲功能,采用并行連接的模式,使用起來相對便捷,用于顯示土壤濕度信息及系統預設濕度門限。共選取了四個獨立式的按鍵,其中有復位按鍵、設置按鍵、“加”按鍵、“減”按鍵。上電之后,數碼管顯示空氣當前濕度值,按一下設置按鍵,數碼管顯示系統預設濕度上限,然后再按“加”或“減”按鍵可以改變加濕器預設濕度上限值;按第二下設置按鍵,數碼管顯示系統預設濕度下限,然后再按“加”或“減”按鍵可以改變加濕器預設濕度下限值;按第三下設置按鍵,數碼管顯示室內當前濕度值,到此為止設置完成。

2.5霧化模塊控制電路

霧化模塊加濕控制電路中,三極管的集電極與繼電器的一端相連,發射極接到+5 V電源V CC上,單片機引腳P3.5經過R6連接到三極管Q5的基極上;電阻R7同發光二極管構成一個加濕器工作狀態指示電路,如果繼電器通電吸合,LED將會變亮,由此就可以檢測到繼電器的操作狀態,顯示霧化模塊是否為工作狀態,加濕器是否需要給室內加濕。

三、智能加濕器系統軟件設計

本設計采用C語言編寫程序,整個系統程序采用模塊化設計,主要包括數據采集模塊、按鍵控制模塊、復位模塊、數碼管顯示模塊、霧化控制模塊。

通過對電路原理及功能的分析,已對智能加濕器系統的整體設計有了充分認識,用C語言編寫好程序后,利用Keil軟件對單片機進行編譯調試。直到程序滿足設計要求并沒有出現運行編譯錯誤時,燒錄到51單片機中進行軟硬件調試,從而實現系統功能。

總結

本系統利用51單片機完成了一個簡單的智能加濕器控制系統的設計,成本低,性價比高,相比于市面上的較多類似產品有一定的優勢,但本文還有一些不足之處,如系統設計集成度有待提高等。

以上就是我們深圳市淘宝彩票微電子有限公司為您介紹的基于51單片機的智能加濕器系統設計技術。我們有豐富的智能電子產品定制開發經驗,可以盡快評估開發周期與IC價格,也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機代理商、應廣單片機代理商,出售并開發sonix與應廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案,還開發BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊、物聯網模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發、軟件定制開發、APP定制開發、微信公眾號開發、語音識別技術、藍牙開發、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發、家用電器方案設計、美容儀器開發、物聯網應用開發、智能家居方案設計、TWS耳機開發、藍牙耳機音箱開發、兒童玩具方案開發、電子教育產品研發。

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