说明书工业应用技术学院

本设计是采用单片机为的空气湿度智能控制系统。利用DHT11温湿度传感器进行温湿度；以STC89C52型单片机为控制器；利用超声波雾化片来实现加湿效果；采用C语言为编程控制语言，利用模块化编程来控制各个元器件的工作状态；关键字：Airhumidityinligentcontrolsysteminthisdesignusesamicrocontrollerasthecore.TemperatureandhumiditydataacquisitionistheuseofDHT11temperatureandhumiditysensor.ThroughtheSTC89C52MCUascontroller,toachieveultrasonicatomizingsheethumidifyingeffect.Andthrough4digitaltubedisplaysthecurrenttemperatureandhumiditydisplayvalue,canbethroughthekeyswitch.Andthroughtheindicatortoshowtheworkingstate.Wheninastateofdrought,thewaterlevelswitchtoawatersignal,MCUatomizedplatetostopworkreceivesthewatersignalwhenthelightsarered,andthroughthealarmtoachievethealarm.Thedeviceisalsoprovidedwithahumidity,thehumidityislowerthanthelimitvalueofthehumidifier60%RH.Thecentralheatingsystemcutsoutwhen50%RHagiventemperatureisreached.Canmakeindoorairhumidityincreasesrapidly,theairwillbepurified.Thecontrolsystemissimple,stronganti-jammingcapability,themarketprospectisverybroad.:MicrocontrollerInligentcontroltemperatureandhumidityUltrasonicatomizationThelimit绪 设计选择背 加湿器发展现 加湿器主要功 加湿器湿度标 加湿器选择方 超声波加湿器选 加湿器电路设 加湿器电路总体功 STC89C52单片 STC89C52的引脚功 STC89C52复位电 STC89C52时钟电 电源电路的设 湿度检测电路设 超声波雾化电路设 继电器控制电路设 水位开关电路设 按键控制及显示电路设 PCB电路制作及所需元器 硬件电路制 PCB基本钻孔流 PCB工艺流 元器件.............................................................................................软件设 模块化程序设 DHT11温湿度模 器模 数码管显示模 指示灯显示模 继电器控制模 按键扫描模 水位判断模 主程序设 系统调 测试环境及工 测试目 测试要 测试中的问题及解决方 分 结 致 参考文 附 附录 实物 附录 PCB电路 附录 原理 附录 程 绪40%RH设计选择背系统，该课题利用单片机为控制，采用电热丝为热源器件，利用DS18B20加湿器发展现100°C产生水蒸气用电机将水蒸气送出。所以电加热式加湿器是技术最简单的1~5um的超微粒子，通过加湿器主要功加湿器湿度标湿度较低的环境中给人一种干燥焦渴的感觉，并会；严重时会损伤皮肤湿度较高的环境中给人一种憋闷难受的感觉，并能够40%~70.5%RH；最利于防病、治病的湿40%~55%RH。通过大量实验证明：40%~50%RH是人们感觉最适宜、最利； 选用电热丝加湿器为原型其工作是利用高电压使电热丝工作对液体进行加热，通过温度变化使水从液态转换为气态并通过电机将水蒸气扩散到室而且大量的能量未被利用，容易产生水垢。1~5um的超微粒子，通过风动装置，将水雾扩散到空气中，从而1/10~1/15；具有无水自动保护功能，对水质要求较高[3]。超声波加湿器选1~5um的超微粒子，从而达到调节空气湿度的目的。空穴被雾化器加以利用，并将空穴周围的水成1-3um的微粒，于是水促进植物的呼吸作用，还能够使营养液中的营养物质在空间悬浮长达二小时以上。雾化片的正常使用3000小时，更换及其简单。同时水的质量也决加湿器电路总体功C语言。能够迅速响应接收到检测装置的数字信号，对控制信号进行输出RESET引脚两个机器DHT11DHT11为温湿度传感器，该部分电路的是当前环境湿度，通过单指示灯及电路、显示电路、按键电路工作方号使加湿器的工作上限值为60%RH；第二种信号使加湿器的工作上限值为显示电复位电显示电复位电时钟电时钟电单片指示灯及警电按键电电雾化电继电器电水按键电电雾化电继电器电水位电

图 总体结构图宏晶科技生产的STC系列单片机是单时钟/机器周期（1T）、具有高速、低用的复位电路，8路高速10位A/D转换，4路专门针对电机控制能够STCMCS-51产品指令和引脚完全兼容；8K可重擦写的闪速器；1000次擦写周期；全静态操作：0Hz-24MHz；三级加密程序器；256×8字节内部RAM；32个可编程I/O口线；316位的定时/计数器；8STC89C522.2STC89C52的引脚功

图 STC89C52引脚P0口：P0口的地址/8位I/O口。作为输出口使用，驱动8个TTL逻辑门电路来实现吸收电流的功能，使端口P0置为对内部上拉电阻进行激活，Flash编程时，P0口指令字节做指令的接收，通过外P1口：P18位双向I/O口，且内部连接上拉电阻，P1驱动的TTL逻辑门过P1.02的外部计数输入可由P1.1来实现。P2P28位双向I/OP2可驱动的TTL逻辑门电路为四个由输出缓冲区完成当作输使用时需要对P2口进行由于内部有上拉电阻的原因可以把端口拉升为高电平，由于内部上拉电阻的存在，外部信号拉低P2口的某个引脚时会输一个电流。在对器进行外部程序时或对外部的16位地址数据器进行时P2口送出高8位地址数据对外部的8位地址数据器时P2锁存器的内容作为数据被P2口输出P2口接收地址或者是一些控制信号时可做Flash的编程或校验使用。P3口：P38I/O口。P3P3口电流进行输出。P3口作为普通I/O口线的同时，还有第二功能，其中Flash闪速器编程或者是程序校验的控制信号也可以利用P3口来接收[8]。RST引脚产生两个机器周期以上的高电平。存允许）锁存地址的低8位字节作输出脉冲。通常，ALE脉冲信号的输出仍使用钟振荡频率的1/6，定时或者对外输出时钟都是通过它来实现的。值得注意的地方：通过跳过一个ALE脉冲来进行对外部数据器的。编程Flash存储器的时候，输入脉冲（PROG）也是通过该引脚实现。当需要ALE的操作时，可以对特殊功能寄存器（SFR）8EHD0位进行置位。置位该位后，需要将ALE激活时采用指令MOVX和MOVC。该引脚会被微弱拉高，只有设置无效的ALE位，单片机才能执行外部程序[9]。PSEN：读选通信号是外部程序寄存器允许（PSEN）输出，当STC的指令是由外部程序器时，PSEN的有效次数为每个机器周期两次，即有两个脉冲输出。此时，当外部数据器被时，有两次PSEN信号跳过10。EA/VPP：外部控制位。EA端始终设置为低电平（接地）时，使得地址为0000H—FFFFH的外部程序器仅被CPU。值得注意的是：如果编程LB1EAVCC，内部程序器中的指令会被CPU执行。当连接编程允许的12V电源VPP时，可编程Flash器，同时对该器件连接12V编程电压VPP。STC89C52复位电计所选用的通过一个电容和电源VCC端连接在RESET引脚上并连接电阻RC加给RESET端一VCCRESETSTC89C52时钟电XTAL1XTAL2XTAL1XTAL2的两端连接晶体或陶瓷型谐振器，稳晶振时电容值通常选用30pF左右外接陶瓷型谐振器时电容值通常选用47pF1.2Hz~12MHz，使寄生电容减电源电路的设本设计中使用的是LM7805稳压。电源电路的组成简单，使用方便，在输入一个直流稳压电源时，其输出电压是5V是单片机正常工作所需要电压。35V[12]。本电路稳压电源输出的电压为5V，电流为1.5A。该电路有电压变压器B，桥式整流电路D，滤波电容C1、C3，防自激电容C2、C4和一只固定式三端稳压器（LM7805）2.3所示。2.3220V交流电转换成交流低电压，由桥式整流电路进行整C1进行滤波，之后产生一个并不稳定的直流电压，该电压的变LM7805对其进行C3滤波，会在输出端产生一个精度高、稳定度好的直流输出电压。该直流输出电压可为TTL电路或单片机电路进行供电。此稳压电源集好、使用简捷成本低、体积小。单片式集成稳压器件在稳压电源中比较广泛[13]湿度检测电路设DHT11数字温湿度传感器，内部含有的输出的数字信号已被校准，是一款温湿度复合传感器。它在数字模块技术和温湿度传感器技术具有广泛的应NTC测温DHT11在OTP内存中以程序形式把校准系数进行，这些校准系数在处理传感器内体积小，能在20米以上进行信号传输。能适应于较为苛刻的场合，产品采用4针单排针引脚封装，易于外接，根据不同用户的选择使得封装形式比较特殊[14]DHT112.4-120米时，需外接

图2.4- DHT113V5.5V之间。DHT111S的等待100nf的电容连接在电源引脚（VSS，GND）之间。DHT11之间的通讯和同步采用数据格式来微处理，数据格式采用单总线格4ms左右的时间，数据分为小数和整数两部分，具体的格式说明数据一次可完整传输40位，最先输出数据格式：8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据+8位校验和。校验正确数据传送时数据和等于“8位湿度整数数据+8位温度整数数据+88上升沿信号如图2.4-2所示，开始信号被用户MCU发送后，DHT11的模式DHT11发送，送出的数据为40位，信号被触发一次，数据的部分由用户选择，开始信号发送给DHT11，并使得温湿度被触发一次，如果主机发送的开始信号未被接收到，DHT11的温湿度不会被响应，低速模式在数据后被转换。2.4-2等待时主机会把总线拉低，拉低的时间必须在18ms以上，保证起始信号能被80us20~40us的等待时间后，把DHT11的响应信号进行，在主机发送开始信号后，可把输入2.4-3行80us的总线拉高延时，等待数据发送，数据的每一位间隙都以59us低电平开始，数据位状态“0”或“1”由高电平的长短来决定，DHT11未响应时，则高59us的拉低延时，随后通过上拉电阻把总线设置为空闲状态。数字“02.4-4所示。2.4-40数字“12.4-5超声波雾化电路设

图2.4- 数字1信号触2.5图 断开后PNP型三极管基极与低电位相连接从而发光二极管点亮。振荡电路是三点式振荡电路由功率三极管和电容电感组成振荡电路的频率约0.65MHZ。换能器自带晶振的固有频率约1.7MHZ，通过耦合电容使换能振荡信号反馈给振荡管基可以产生1.7MHz的谐振并产生峰值可达到200V12V的普通风扇[15]。继电器控制电路设用于、遥测、通信、自动控制、机电及电力电子等设备中。2.6CPU低电平信K闭合，加湿器工作电路得电，并通过指K断开，加水位开关电路设

图 按键控制及显示电路设74HC573锁存器来控制数码管的段选和位选。段控制主要是控制LED发光二极管，黄色指示灯亮表示加湿系灯亮表示当前处于缺水状态，并通过电路来进行。1工作，当计数为“250%RH2.8-1S时，KEY输入的值为“1”即为高电平，按下开关S后，KEY输入的值为“0”即为低电平。由于按键是机械触点，当机械触点图2.8- 一种是硬件去抖动：采用锁存器按键值S1被按下，这种做法是把抖动时间去除掉。还可以通过延时时间来消除松开时PCB硬件电路制所涉及的开发工具包括：AltiumDesignerDXP、Cam350位（100KΩ100000Ω100pF100*1012F）。铜箔宽设为W（mm），其长度设为L（mm）的条状导体，则电阻的大小为PCB基本钻孔流PCB工艺流元器表 112112Mhz15V110KΩ111221145接线口3214106132模块化程序设进行调用，同时调整一下寄存器的分配，消除寄存器和I/O口。在程序图4.1- 机结束开始信号后，响应信号被DHT11发送，送出的数据为40位，信号被触发一次，数据的部分由用户选择，开始信号发送给DHT11，并使得温湿度被触发一次，如果主机发送的开始信号未被接收到，DHT11的温湿度采DHT11I/O行初始化配置，使对应I/O口拉低18ms，总线拉高延时20us，主机设为输入，初始化1ms1ms是器模

图4.1- 器模块流程如图4.1-3所示，器模块与时钟模块相结合产生脉冲间断时间，改变分配的I/O口状态变化的周期达到目的。否否I/O置I/O置数码管显示模

图4.1- 4.1-474HC573锁存器进行配置通过程序控制分配的I/O口状态通过控制74HC573的位选和段选状态，显示当前到的温湿度值，通过预先编码将0至9这十位I/O口，在硬件电路中呈现的效果为我们熟悉的数字，通过程序实现具体指示灯显示模

图4.1- 4.1-5所示，指示灯显示模块中采用对参数的判断开开为为为结继电器控制模结

图4.1- 开为参数判为开为参数判为结结继电器闭继电器断按键扫描模

图4.1- 按键扫描模块流程如图4.1-7所示按键扫描模块同样利用控制器分配的I/O是否否是否否是置水位判断模

图4.1- 是计数变量加延4.1-8I/O是计数变量加延为为全局变量为全局变量为否是否是图4.1- 否是否是主程序LED绿灯显示加示灯显示模块使LED显示停止工作状态；调用数码管显示模块对当前温湿块；调用DHT11温湿度模块当前温湿度值，通过调用数码管显示模块显示当前温湿度值；调用指示灯显示模块使LED红灯显示状态；并调用报无水位判 模式选有否是亮图 测试环境及工测试温度：0~100摄氏度，模拟出不同段之间的温度值；测试目测试要第一方面是在不通电的情况下对PCB电路板线路进试，检测线路是否5V；观察数码管显示测试中的问题及解决方在单片机控制电路中5V电源的实现过程中由于功率不匹配使得电路电压在程序设计中I/O于1cm，并且不能让雾化片在无水情况下工作，这样会使雾化片能量无法传DHT11温湿度模块采用塑料封装，在测量湿度灵敏度的感应上需要一220V存在安全隐患需要对整体电路进行密封。分制值时停止工作，指示灯显示为当前状态；无水情况下电路正常工作，指示灯显示色。，如图5.5所示，测试现象以及说明：水位开关中的磁环与40%RH30°C时符合选择模式工作状态（60%RH50%RH工作），湿度值低于56%RH32°C时雾化器断电停止工作。水位开关中的磁环与常开开关接触时表示缺水器响5s，指示灯为红色灯，继电器停止工作。，图 结本设计是采用单片机为的空气湿度智能控制系统。利用DHT11温湿度传感器进行温湿度；以STC89C52型单片机为控制器；利用超声波雾化片来C语言为编程控制语言，利用模块化编程来控制各个元器致参考文[1].安心家用加湿器[J].现代职业安全.2014(4):142-[2].基于预测解耦算法的温湿度控制系统研究[J].江苏科技大学学报[3].新型局部环境增湿装置的设计[J].与气动.2010(4):322-,, ,,[5].单片机的可靠性技术[J].电子报.2008(5):232-,,,[6].多功能室内小型加湿器研究[J].中国教育.2005(1):171-,,,

尔滨工业

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