1、濕度控制系統(tǒng)設(shè)計濕度控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要：隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，空氣的濕度在各個方面的應(yīng)用也越加廣泛，且對空氣濕度的要求也越來越高了。本系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心處理器，采用了DHT11濕敏電容數(shù)字式溫濕度傳感器在某特定環(huán)境下的濕度進(jìn)行收集，將采集的數(shù)據(jù)傳入單片機中進(jìn)行處理，然后通過LED數(shù)碼管令采集到的濕度值進(jìn)行顯示，接著將所測量值與設(shè)置的濕度范圍進(jìn)行對比，當(dāng)所測得的環(huán)境濕度低于所設(shè)定的濕度范圍的下限值時，驅(qū)動加濕器將會進(jìn)行加濕；如果所測得的環(huán)境濕度高于設(shè)定的濕度的范圍的上限值，驅(qū)動電吹風(fēng)進(jìn)行工作使環(huán)境的濕度下降，以減少所在環(huán)境的濕度。1 前言 濕度是表示空氣潮濕程度的物理量，它主

2、要是指設(shè)施內(nèi)空氣的相對濕度。在一定的溫度下在一定體積的空氣里所含有的水汽越少，則空氣越干燥；相反，水汽越多，則空氣越潮濕。人類的生產(chǎn)、生活等各種活動與濕度有著密切的關(guān)系，同時也是工業(yè)生產(chǎn)時最基本最常見的工藝指數(shù)。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對自己的生存環(huán)境也越發(fā)關(guān)注，而且人體的舒適度和情緒都與空氣中溫濕度有直接的關(guān)系。 現(xiàn)如今，濕度控制系統(tǒng)的種類有很多種，而且它的實現(xiàn)方式有很多樣：可采取PLC、基于單片機和Labview語言等多種實現(xiàn)方式去體現(xiàn)它的功能。通過Labview語言和基于PLC來實現(xiàn)功能的方式雖然存在很多的優(yōu)勢。但基于我現(xiàn)在所了解的專業(yè)知識及對單片機的廣泛認(rèn)知度，采用單片機系統(tǒng)來設(shè)計濕度

3、控制系統(tǒng)更方便此設(shè)計。2 硬件系統(tǒng)設(shè)計 此系統(tǒng)的硬件部分主要將由鍵盤控制、數(shù)字濕度采集模塊、報警電路、控制模塊、LED數(shù)碼管顯示電路等幾大模塊組成。系統(tǒng)通過數(shù)字濕度傳感器來采集特定環(huán)境下的濕度，并將所采集的數(shù)據(jù)送入單片機中，將測量值與設(shè)置的濕度范圍進(jìn)行對比以此來控制環(huán)境的濕度。如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 單片機STC89C52簡介本設(shè)計系統(tǒng)所選的是STC89C52單片機。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供

4、高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。STC89C52單片機引腳圖如圖2-2所示。 圖2-2 引腳圖

5、圖2-3 單片機電路模塊 2.3 濕度采集模塊 該系統(tǒng)設(shè)計要求濕度測量范圍在3080%RH之間，測濕精度在5RH，DHT11溫濕度傳感器,它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù),確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件,并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離

6、可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。2.3.3 濕度測量電路 圖2-4 DHT11與單片機連接原理圖DHT11的供電電壓為3-5.5VDC，DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間5ms左右,具體格式在下面說明,當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。由原理圖可得，濕度測量電路主要由溫濕度傳感器DHT11組成，如圖2-5所示。 圖2-5 濕度采集電路模塊2.4 電源模塊該模塊主要通過兩個10uf的電容及兩個104的二極管構(gòu)成的。 圖2-6 電源模塊電路2.

7、5 鍵盤及LED顯示 圖2-7 顯示模塊電路圖2.5.2 鍵盤模塊鍵盤電路采用獨立式按鍵接口設(shè)計，一共設(shè)置了3個按鍵，按鍵的作用分別是加、減、設(shè)置選項。除此之外，在復(fù)位電路中，還有一個復(fù)位鍵。鍵盤電路如圖2-8所示。 圖2-8 鍵盤模塊電路圖2.6 報警電路模塊 圖2-9 報警電路原理圖 2.7 濕度控制模塊 在本設(shè)計中，濕度控制模塊和濕度檢測模塊一樣，是較為關(guān)鍵及重要的一個環(huán)節(jié)。首先要完成單片機接收STC89C52檢測到由特定環(huán)境下濕度轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號。接著在中斷響應(yīng)中，單片機要完成數(shù)據(jù)收集、數(shù)字濾波、判斷是否越限、標(biāo)度轉(zhuǎn)換處理、繼續(xù)顯示當(dāng)前濕度、與設(shè)定值進(jìn)行對比、輸出控制信號等一些功能，

8、該模塊主要實現(xiàn)加濕及除濕設(shè)備的控制。控制模塊根據(jù)所測濕度的大小來控制所測環(huán)境的濕度。本設(shè)計采用兩個裝置來控制濕度，一個是超聲波加濕器另一個是電機小風(fēng)扇。一部分就是增加濕度的蒸汽機，也就是用來增加空氣濕度的加濕設(shè)備；另一部分就是降低濕度的的吹風(fēng)機，也就是用來減小空氣中的濕度含量，這兩個方面合起來共同實現(xiàn)空氣濕度的自動調(diào)節(jié)。2.7.1 去濕模塊當(dāng)所測濕度高于設(shè)定的濕度范圍的上限時，單片機就發(fā)出指令使電吹風(fēng)驅(qū)動，然后使環(huán)境的濕度降低。在本設(shè)計中，濕度的的調(diào)節(jié)還可以進(jìn)行手動調(diào)節(jié)。當(dāng)你按下JIAKEY鍵時，電機會加速運轉(zhuǎn)；相反的，當(dāng)你按下JIANKEY鍵時，電機則會減速運行；當(dāng)你按下ZFKEY鍵時，電機

9、將停止運行而不管濕度檢測信號。并且在此過程中，濕度檢測電路還會不斷的將濕度信號送入處理器中。同時當(dāng)前濕度值會通過數(shù)碼管顯示出來，但此時濕度檢測信號不會改變吹風(fēng)機的工作，直到滿足濕度在要求范圍內(nèi)的時候。如圖2-11所示為去濕電路模塊，主要采用了一個驅(qū)動芯片L298。其引腳排列如圖2-10中所示。圖2-10 L298引腳圖2.7.2 加濕模塊 當(dāng)所測環(huán)境的濕度低于設(shè)定的濕度范圍下限值時，單片機就會發(fā)出一條指令信號，驅(qū)動超聲波加濕器開始加濕。采用的是G5V-1繼電器。如電路圖2-12所示。 圖2-11 加濕模塊電路圖3 軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件主要是采用C語言，對單片機進(jìn)行編程實現(xiàn)各項功能。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，然后調(diào)用溫度、處理溫度、顯示、鍵盤等模塊。3.1 主程序流程設(shè)計 圖3-1 主程序流程圖圖3-1 為該電路流程圖，X為STC89C52所采集到的濕度值，Y為控制的定值，即50%RH。3.2 DHT11的信號發(fā)送用戶主機（MCU）發(fā)送一次開始信號后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，待主機開始信號結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，幵觸發(fā)一次信采集。信號發(fā)送如圖所示。 圖3-2 發(fā)送信號圖4、結(jié)束語 通過自行設(shè)計的硬