基于51单片机的空气智能加湿器的设计

基于51单片机的空气智能加湿器的设计
1任务来源意义及目的2
2设计方案2
2.1总体设计2
2.2实现方式3
2.3理论基础3
2.3.1单片机3
2.3.2 DS18B20传感器4
2.3.3 1602LCD液晶显示屏5
3硬件设计6
3.1设计方案6
3.2电路图7
3.3信号分析8
3.4功能描述8
3.5复位电路8
3.6液位定位及加湿器的光电开关9
3.7 1602显示屏10
4软件设计11
4.1整体设计及说明11
4.2 DS18B20流程设计12
4.3 1602字符型LCD流程设计15
5系统调试17
6总结17
致18
附录一：1602LCD简介20
附录二LCD控制及显示子程序24
摘要：在日常生活中加湿器得到了广泛的应用，但是现有的加湿器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对室空气温湿度的监测，人们在使用过程中存在过度加湿和干烧的问题，不仅给室空气舒适度造成负面影响并且还存在安全隐患。因此开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的加湿器显得尤为必要。本设计采用智能控制，以AT80S51单片机为核心，外接辅助电路，通过实现加湿器的防干烧、声光报警、智能开启和关闭以及室温湿度的显示功能基本实现加湿器的智能化。
图2-1AT89S51芯片引脚图
AT89S51共有40个引脚，大致可分为4类：电源引脚、时钟电路引脚、I/O引脚、控制线引脚。根据开发的需要和单片机的结构，我们就可以实现单片机的自动工作，即实现自动化！
2.3.2 DS18B20传感器
传感器是一种按一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理的测量器件或装置，用于满足系统信息传输、存储、显示、记录及控制等要求。在本系统的开发过程中主要用到了DS18B20数字温度传感器，这种传感器提供9-12位摄氏温度测量i fu b‘有一个由高低电平触发的可编程的不因电源消失}fu改变的报警功能。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)。它的测温围为一55-}- + 125 0C，并目‘在一10-}-+850C精度为士5 0C。除此之外，DS18B20能直接从单线通讯线上汲取能量，除去了对外部电源的需求。每个DS 18B20都有一个独特的64位序列号，从}fu允许多只DS 18B20同时连在一根单线总线上;因此，很简单就可以用一个微控制器去控制很多覆盖在一大片区域的DS 18B20。这一特性在HVAC环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。
在测温操作方面，DS18B20的核心功能是它的直接读数字的温度传感器。温度传感器的精度为用户可编程的9, 10, 11或12位，分别以0. 5 0C , 0 . 2 5 0C , 0. 12 5 0C和0. 06250C增量递增。在上电状态下默认的精度为12位。DS18B20启动后保持低功耗等待状态;当需要执行温度测量和AD转换时，总线控制器必须发出「44h〕命令。在那之后，产生的温度数据以两个字节的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中，DS18B20继续保持等待状态。当DS18B20由外部电源供电时，总线控制器在温度转换指令之后发起“读时序”，DS18B20正在温度转换中返回0，转换结束返回1。如果DS18B20由寄生电源供电，除非在进入温度转换时总线被一个强上拉拉高，否则将不会由返回值。寄生电源的总线要求在口618820供电节详细解释。
本设计采用智能控制，以AT80S51单片机为核心，外接辅助电路，通过实现加湿器的防干烧、声光报警、智能开启和关闭以及室温湿度的显示功能基本实现加湿器的智能化。
2 设计方案
2.1 总体设计
智能加湿器需满足以下要求：
1)相对湿度低于40％时自动加湿；
2)用户可以设置系统温湿度报警值；
3)由5V稳压直流电源供电，提供温湿度调节控制信号，实现自动控制；
4)检测得到的数据可以通过显示模块显示。
硬件设计不仅要满足系统需求，还要满足功能和外形尺寸要求。
根据设计要求确定了系统的总体方案，包系统由两个DS18B20温度传感器一个水位传感器、单片机、1602LCD液晶显示屏、声光报警器、以及一个光电耦合开关等部分组成。系统功能原理图如图1-1所示，两个温度传感器分别采集室空气的干湿球温度，并将采集的温度传送至单片机。单片机对这两个数据加以处理并结合室湿度要求参数控制加湿器的开启和闭合。另外，水位传感器还能监测水位，单片机根据水位高低控制声光报警装置。自动加湿器包括加湿模块、报警模块、自动断电模块。
本系统分信号的主要有温度传感器的输入信号和单片机输出的控制信号构成。首先由单片机向温度传感器发出读信号，随后温度传感器做出响应，单片机待DS18B20完成收集到得温度信息进行AD处理并存储为数字信号后，开始读取温度值，并对其信号做位处理使之达到用户需求的精度以及计算得到相对湿度，最后通过1602LCD显示温湿度值。另外，系统在运行过程中还有专门的控制声光报警系统、光电耦合开关的控制信号，
2.3 理论基础K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89S51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图2-1所示
关键词：单片机、智能、加湿器、相对湿度、传感器
1 任务来源意义及目的
在日常生活中加湿器得到了广泛的应用，但是现有的加湿器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对室空气温湿度的监测，人们在使用过程中存在过度加湿和干烧的问题，不仅给室空气舒适度造成负面影响并且还存在安全隐患。因此开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的加湿器显得尤为必要。
图1-1 自动加湿器功能原理图
2.2 实现方式
要达到自动加湿器功能要做好硬件和软件设计和调试三个方面的工作。首先硬件方面，通过合理的设计单片机管脚及其他外围电路的，使之既有I/O口的功能，又有控制型号的功能。由于时间仓促，没有找到合适的水位传感器，在开发过程中利用三个按钮开关代替水位传感器分别代表高、中、低水位，而加湿器开关则由一发光二级管代替，在方正过程中更容易观察系统开发效果。这方面的容详见硬件设计部分容。其次软件方面，通过合理设计软件的结构和安排子程序，使程序以最简洁有效的方式实现目的。最后，调试方面，程序编辑用VW8系列方针器环境，编辑过程可使用软件仿真观察，并对其进行调试。在程序编辑完成之后使用硬件仿真，最终用烧录器将程序写入单片机进行实测。