小型花卉培养室智能加湿器控制管理系统设计

  郭  玮1，黄传卿2 （1. 山西农业大学工学院，山西 太谷 030801； 2. 华录森宝电子科技有限公司，福建 厦门 361006）

  摘  要：随着时下人们生活水平的提高，养花成为越来越多人的喜好。为了保证花卉能在适宜的温湿度下生存，以 STC89C52单片机为核心，设计了一款小型花卉培养室的智能加湿器。该加湿器能够对室内的温湿度进行实时 监测，将测得的数据反馈给单片机与给定值进行比较从而实现湿度的实时控制，并且通过LCD1602液晶显示屏 显示室内的温湿度值，实现了小型花卉培养室湿度的自动调节，为小型花卉培养提供一个合适的湿度。

  随着我们正常的生活水平的提高，养花成为慢慢的变多人的 爱好。每种花卉尤其是珍奇花卉都有自己适宜的温湿 度，而大棚种植经常会遇到温度过高、湿度不够等情 况，从而导致花卉在种植过程中出现脱水干枯、生长缓 慢等问题。故本文将加湿器和需要种植花卉一起放入小 型培养室内，通过加湿器来调节室内的湿度，从而确保 花卉在适宜湿度下生长，智能加湿器能够自动调节小型 培养室内的湿度，确保培养的花卉一直处于最适合的湿 度，这对植物生长有很大帮助[1-2]。

  本智能加湿器控制系统实物图如图1所示。该系统 采用STC89C52单片机[3]为主控芯片，温湿度传感器实时 检测室内温湿度，并将采集的数据传送给STC89C52单 片机，单片机将反馈值与预设数值作比较，实现加湿 器的智能开启和关闭。并通过液晶显示屏显示室内当前 的温湿度值。水位传感器大多数都用在监测水位限位，然后将信息反馈给单片机，当超出水位时，报警电路发出报 警信号[4]。

  本智能加湿器可以对不同品种的花各自所需要的最 适宜温湿度进行手动设置。用户只需要设置好相对湿度 值和最低水位值，就能轻松实现自动加湿。DHT11将收集 到的数据传送给单片机，单片机会与用户预先设定好的温湿度值比较来判断此时要不要加湿。如果水位过低 时启动报警功能并关闭加湿器。本次设计采用LED灯来 显示加湿器是否在工作[5]。

  本智能加湿器硬件设计原理图如图2所示。主要包 括单片机最小系统电路、检测电路、人机接口电路和执 行机构，电源模块为单片机供电。

  晶振电路和复位电路分别如图3和4所示。晶振电路 给单片机提供稳定的时钟频率，复位电路与单片机的 RST引脚相连，电阻一端接地，电容一端接5V电源。

  本智能加湿器采用DHT11温湿度传感器，电路连接 原理如图5所示[6]，采用5V电压供电，输出2端口与单片机的P3.4端口相连。

  水位检测电路由 HC-SR04超声波模块和 外围电路组成，原理图 如图6所示。1脚接地， 4脚接5V电源。2脚与 MCU的P3.7引脚相连， 输出回波信号。3脚与 单片机的P3.6相连，用 来输入触发信号。

  显示电路连接如图7所示。LCD1602液晶显示屏 的D0~D7引脚依次与单片机的P0.0~P0.7相连。RS、 RW、E引脚分别与单片机P1.0~P1.3相连。VCC引脚接 5V电源。

  报警电路原理图如图8所示，当单片机的P21或P20 端口输出低电平的时候，对应的发光二极管点亮，指示 加湿器的工作状态和水位低的报警信号。

  按键电路原理图如图9所 示。设置控制加湿器工作湿度 的上限。每次按下S1按钮，数 字光标将从左向右跳跃，可根 据需要按S2和S3按钮调节湿 度值。

  驱动电路原理图如图10所 示。使用继电器电路来控制加 湿器的驱动，由电阻器和三极 管连接组成。当MCU的P2.2 端口输出低电平时，三极管导 通，继电器就会吸合，加湿 器通电开始工作。当MCU的 P2.2端口输出高电平时，晶体 管关闭，继电器停止工作，加 湿器停止工作。

  程序流程图如图11所示。首先进行初始化操作，载 入程序之后，开始键盘扫描，延迟，然后读取DHT11传 感器采集到的当前室内温湿度值和HC-SR04传感器测 得的水位，在LCD1602上显示温湿度。判断水位是否大 于预设水位，若小于预设水位，则声光报警并关闭加湿 器，若水位高于预设水位，再判断是否超过预设湿度， 若超过，则停止加湿，数据经行初始化，如此循环直到 低于预设湿度，继续加湿。

  将连接好的智能加湿器置于小型花卉培养室中，设 置最佳湿度为50%，水位最低值为0.2米，DHT11温湿 度传感器每隔一段时间就将采集一次湿度数据并将通过 LCD1602显示。

  测试根据结果得出：当前室内湿度35%，温度24° C。经 过大约15min后，室内湿度达到50%，暂停加湿。该系 统稳定可靠，能轻松实现对小型花卉培养室的湿度调节。

  [3] 周向红. 51系列单片机应用与实践教程 [M].北京:北京航空航天 大学出版社.

  [5] 杜深慧. 温湿度检测装置的设计与实现[D].保定：华北电力大 学(河北), 2005.

  本文来源于科技期刊《电子科技类产品世界》2020年第03期第30页，欢迎您写论文时引用，并标注明确出处。