基于單片機(jī)的恒濕感溫變色加濕器

引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平逐步提高，對(duì)生活環(huán)境的需求也越來越高，促使家用電器的發(fā)展趨于智能化。良好的環(huán)境可給人體帶來益處但一般情況下人們不易察覺濕度對(duì)人體的影響，加濕器可創(chuàng)造理想的室內(nèi)濕度并利家庭成員的健康。本項(xiàng)目主體是一個(gè)超聲波加濕器，可根據(jù)環(huán)境濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)，將環(huán)境濕度保持在適宜范圍內(nèi)。在加濕器外殼上涂上具有感溫變色功能的材料，無論加濕器是否工作，都可通過加濕器的顏色對(duì)氣溫進(jìn)行直接感知。

1 加濕器總體設(shè)計(jì)

加濕器系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)和濕度傳感器 [1] 作為核心，采用 C 語言進(jìn)行程序編寫，使用濕度傳感器 DHT11 獲取空氣中的濕度信息，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將濕度傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，利用單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理后，將空氣濕度信息顯示在液晶顯示屏上并控制加濕模塊工作 [2]。同時(shí)還加入了防干燒報(bào)警系統(tǒng)和外殼感溫變色功能，更直觀地顯示室內(nèi)溫度。加濕器系統(tǒng)原理如圖 1 所示。

                                                                                                                                                   圖1 加濕器系統(tǒng)原理圖

2 智能控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

2.1 智能控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

該設(shè) 計(jì)由 STC89C52 單片 機(jī)、DHT11 溫 度傳感 器、1602LCD 液晶顯示屏和按鍵輸入等部分組成。

電路組成包括溫濕度檢測模塊、液位控制模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊、加濕模塊和按鍵輸入模塊。

加濕電路單獨(dú)供電，采用繼電器控制電路通斷，當(dāng)環(huán)境濕度低于加濕器工作濕度時(shí)，繼電器導(dǎo)通，霧化頭工作加濕 ； 當(dāng)環(huán)境濕度高于工作濕度或液位檢測到缺水時(shí)，繼電器關(guān)斷， 加濕器停止工作。

控制系統(tǒng)硬件電路如圖 2所示。液位控制模塊與報(bào)警模塊相連接，R16為一個(gè)電阻性液位傳感器，液位變化改變其電阻大小，電壓比較器通過比較輸入電壓的大小輸出高低電平控制報(bào)警電路。液位過低時(shí)，報(bào)警電路導(dǎo)通，指示燈亮起， 蜂鳴器報(bào)警。

在加濕電路中，采用一個(gè)三級(jí)管控制繼電器。繼電器低電平導(dǎo)通，高電平關(guān)斷。控制電路由 51 單片機(jī)來控制完成智能加濕。按鍵電路實(shí)現(xiàn)加濕器工作濕度設(shè)定功能。液晶顯示電路主體是 LCD1602 液晶，可顯示當(dāng)前環(huán)境的溫濕度和用戶自己設(shè)定的加濕器工作濕度值。

2.2 智能控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由 51 單片機(jī)控制 [3]，用戶只需根據(jù)自己的需要輸入加濕器的工作值即可。控制系統(tǒng)流程如圖 3 所示。

加濕器通電，液晶顯示屏顯示當(dāng)前環(huán)境溫濕度，用戶根據(jù)自己的需要輸入加濕器的工作濕度。當(dāng)環(huán)境濕度 [4] 低于工作值時(shí)，加濕器工作，當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到工作值時(shí)，加濕器停止工作。加濕器的工作與關(guān)斷由單片機(jī)控制。液位控制電路監(jiān)測加濕器水位，若水量正常，加濕器工作 ；水位過低，加濕器報(bào)警并停止工作。

3 加濕器的外殼涂層

加濕器的外殼涂覆有可逆的感溫變色顏料 [5]，由電子轉(zhuǎn)移有機(jī)化合物制成。電子轉(zhuǎn)移有機(jī)化合物是一類具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)的有機(jī)顯色體系。這種顏料具有從“無色”到“著色” 和從“有色”到“無色”的狀態(tài)變化。將不同顏色的感溫材料進(jìn)行互配和拼色，溫度為 5 ℃時(shí)，顏料顏色為黑色，12 ℃時(shí)為天空藍(lán)，18 ℃時(shí)顏色為桃紅，22 ℃時(shí)為大紅，28 ℃時(shí)為橙紅，31 ℃時(shí)為黃色，當(dāng)環(huán)境溫度高于變色材料的溫度區(qū)間時(shí)， 材料變成無色?？赏ㄟ^顏色的變化獲取室內(nèi)溫度信息變化。

4 結(jié) 語

具有感溫變色功能的加濕器，在傳統(tǒng)加濕器的基礎(chǔ)上加入了智能加濕功能，并將變色材料涂覆到加濕器的外殼上，給消費(fèi)者更好的使用體驗(yàn)，進(jìn)一步提高了人們的生活質(zhì)量。目前感溫變色材料的運(yùn)用仍存在一定的限制，智能加濕系統(tǒng)仍有優(yōu)化空間。