刘丰年氟橡胶成分分析
【摘 要】为解决现有空气加湿器在智能化、安全性和舒适性方面的不足,笔者设计了一种以AT89C51单片机和DS18B20温度传感器为核心的简易智能化空气加湿器系统.该系统利用AT89C51单片机对温度传感器和水位传感器采集到的室内空气干湿温度信息和加湿器内的水位信息进行处理,从而实现加湿器的温湿度显示、智能开关、空气加湿、防干烧、声光报警等控制功能.该系统经过测试实验,能够及时、准确的测量环境温湿度数据,并根据系统预设值,控制加湿器智能化工作,性价比高,具有较高的实际应用价值. 【期刊名称】《三门峡职业技术学院学报》
【年(卷),期】2016(015)004
【总页数】4页(P139-142)
【关键词】智能加湿器;AT89C51单片机;DS18B20温度传感器
【作 者】刘丰年
【作者单位】三门峡职业技术学院教务处,河南三门峡472000
【正文语种】中 文速冻隧道
【中图分类】TM925
伴随着人们生活水平的不断提高，人们对家庭空气环境的要求也越来越高，空气加湿器也成了日用家居必备品。常见的加湿器主要有风机加湿型和热加湿型，主要通过风机强制循环空气带走水分或蒸发水分来缓解空气干燥度的目的。但这类加湿器人工操作太多，缺乏智能化、安全性和舒适度，在使用过程中往往存在过度加湿和干烧的问题，不仅加湿效果不好，而且还存在着严重的安全隐患。因此急需一种简易智能化的空气加湿器，对空气湿度进行智能化、人性化控制，目前，智能、安全、舒适已成为加湿器的核心问题，备受关注。
笔者以AT89C51单片机和DS18B20温度传感器为核心设计了一种简易智能化的空气加湿器系统。该系统主要利用AT89C51单片机对温度传感器和水位传感器采集到的室内空气干湿
连续缠绕玻璃钢夹砂管温度信息和加湿器内的水位信息进行处理，从而实现加湿器的温湿度显示、智能开关、空气加湿、防干烧、声光报警等控制功能。实验结果表明，该系统能够及时、准确的测量环境温湿度数据和水位数据，并根据系统预设值，控制加湿器智能化工作，性价比高，具有较高的实际应用价值和推广价值。
根据用户的需求分析，得到该智能空气加湿器的设计应满足以下要求：①温湿度报警值可以手动设置；②检测到的温湿度值可以实时准确显示；③当空气湿度小于40%时系统自己加湿；④由5V稳压电源进行供电，提供系统需要的温湿度调节控制信号，实现自动控制。
按照系统设计要求，绘制了系统总体结构框图，如图1所示。该系统主要包括四个模块：以AT89C51单片机为核心的控制模块，两个DS18B20温度传感器、一个水位传感器为核心组成的加湿模块，以声光报警器为核心的报警模块，以1602LCD液晶屏为核心的显示模块。
该系统利用AT89C51单片机进行控制，通过对两个温度传感器采集到的干湿球温度进行计算，得到室内空气的相对湿度，若空气湿度小于40%时，则控制加湿器开始工作，直到室内空气湿度达到预设值时，系统报警并自动关闭。加湿器工作时，将实时准确地显示室内空气的温湿度值，水位传感器将实时监测加湿器内的水位，当水位低于预设值时，系统将
断开控制输出电路的供电，并启动蜂鸣器电路进行报警，来保证安全。
在硬件电路设计中，采用的是模块化的电路，即每一个电路都可以独立的工作，实现相应的功能，当需要同时工作的环境下能够更快更好的完成系统硬件的要求。主要有数据的采集电路、输出的控制电路、液晶的显示电路、报警电路、最小系统。
2.1 信号分析
在硬件电路中主要有输入信号采集电路与执行相应输出的控制电路组成。DS18B20得到单片机控制器AT89C51发出的信号时，DS18B20执行相应的内部指令完成对温度的采集、转换、存取、并发送出数据给控制器AT89C51，当AT89C51接收到DS18B20的信号时，对数据进行处理并发送给显示电路。为了电路能够更好的运行，加入了光电耦合电路和报警电路，来增加系统的稳定性。
远程控制系统
2.2 核心部件选取
控制器：通过对FPGA、模拟运算放大器组成PID控制系统及AT89C51单片机进行比较发现，单片机具有体积小、功耗低、价格低、稳定可靠，算术运算能力强，易于编程，控制
能力强，性价比高等优点。因此，本系统采用了AT89C51单片机作为核心控制芯片，对温度采集和实时显示以及加湿装置进行控制。AT89C51单片机拥有一个4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
温度传感器：通过DS18B20温度传感器与传统的热敏电阻相比，DS18B20温度传感器不仅可以直接读取温度值，而且还可以实现9～12位的数字值读数方式，拥有独特的单线接口，支持多点组网功能，在使用中不需要任何外围元件，测温范围在-55℃～+125℃，同时单片机与DS18B20温度传感器之间连接非常简洁方便，只需要一根连接线，通过一个单线接口就可以实现数据的读写功能。因此，本系统采用了DS18B20温度传感器来实时采集空气的温度值。
液晶显示屏：通过对各种液晶显示屏进行对比分析，发现1602LCD液晶显示屏具有体积小、重量轻、功耗低、显示质量高、驱动方便和易于操作等特点，因此本系统采用了1602LCD液晶显示屏作为显示装置。1602LCD液晶显示屏显示容量为16×2个字符，芯片工作电压：4.5V~5.5V，工作电流：2.0mA (5.0V)，模块最佳工作电压：5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。
2.3 电路设计
①1602LCD液晶显示屏电路设计
为了使1602LCD液晶显示屏能够清晰的显示出来，可以用滑动变阻器来调节对比度，利用三极管来控制暗与灭。1602LCD液晶显示屏接线原理如图2所示。
②液位定位及光电开关电路设计
液位定位的实现主要依据是水位传感器给出的数据信号，但是在实际的开发中，考虑到水位传感器的特殊性，所以在开发中用3个简易的按键来大致的实现这个功能，用简单的高低电平信号更能直观的表现出来。水位计光电开关替代元件及电路如图3所示。
③DS18B20温度传感器电路设计
由于此款温度传感器输出串行通信信号，电路图相对简单。DS18B20温度传感器接线原理如图4所示。
④硬件整体电路设计
硬件整体电路原理如图5所示。
系统软件采用C语言编译，以伟福仿真器V8/L为开发环境。系统软件实现的功能：
①根据空气相对湿度值自动控制加湿器的开关状态；
②实时监测水位高低，当水位低于预设值时系统自动断电，并发出警报；
根据监控系统功能要求，系统软件流程图设计如图6所示。
系统在Keil4与Proteus8.5联调的仿真环境下开发，程序的编写主要是利用Keil4来进行编译，在用Proteus8.5来进行仿真调试，对发现的错误进行修改。并最终将程序代码烧录单片机进行完整的测试。
为检测实验效果，分别在大小不同的三个房间进行实验，均能实时准确地显示室内温湿度，并根据预设值控制加湿器的开启和关闭，根据水位开关的不同状态，系统会自动报警和处理，避免了干烧现象，加湿效果较好。
笔者在对传统加湿器进行分析的基础上，设计了一种以AT89C51单片机和DS18B20温度传
感器为核心的简易智能化空气加湿器系统。该系统利用AT89C51单片机对温度传感器和水位传感器采集到的室内空气干湿温度信息和加湿器内的水位信息进行处理，从而实现加湿器的温湿度显示、智能开关、空气加湿、防干烧、声光报警等控制功能。测试结果显示，该系统能够及时、准确的测量环境温湿度数据，并根据系统预设值，控制加湿器智能化工作，性价比高，具有较好的实际应用价值。
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