基于MCS—51单片机的家用型空气保湿系统的设计

【摘要】随着经济的发展，空调已经深入到千家万户，但这种制冷设备便携性差，并且是一种大功率用电器。为了解决这个问题，采用单片机对室内温度及湿度的控制的方法，设计了基于MCS-51单片机的家用型空气保湿系统。以下就系统组成和工作原理展开。

【关键词】制冷设备；单片机；保湿

现在普遍流行的家用温控设备，比如空调，是通过电能来达到制冷效果。空调的耗电量高，比如1P的空调，输入功率（即耗电量）每小时850W-1000W，另外空调受自身体积大，安装地点固定，在日常生活中便携性差。针对空调的这种特点，设计以MCS-51单片机为控制中心的家用空气保湿系统。该系统是利用水的势能及比热容大的特点，来达到室内温度与湿度的控制要求。

一、系统组成

系统主要有五大部分（如图1-1所示）组成：（1）显示模块；（2）遥控与电源电路；（3）温控与湿控模块；（4）电子流量计与电磁开关；（5）水流压力泵与喷嘴。

（一）显示模块

由于本系统显示内容简单，采用1602液晶来实现我们的显示要求。显示内容包括（1）工作模式，分别为湿控工作模式、温控工作模式，智能工作模式，可以用K1、K2、K3来表示；（2）当前空气湿度级别，用S：表示。湿度范围用S（a：b）表示；（3）当前温度，用T：来表示；（4）OFF表示水流压力泵关。具体表示如图1-2所示。液晶数据接口端采用单片机p0口。液晶显示程序代码相对固定，这里不再赘述。

（二）遥控与电源电路

遥控电路采用红外线遥控。红外遥控是目前使用很广泛的一种通信和遥控技术。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控可以有效地隔离电气干扰。因此该系统采用红外遥控，接收头HX1838采用NEC编码。这样系统就避免了按键的限制，封装起来简单，可以长期工作在水雾条件下，有助于控制系统的稳定。电源电路采用5V电压供电。具体电路如图1-3所示。

（三）温控与湿控模块

系统电路如图1-4所示，温度传感器与湿度传感器在传递信息时，各有自己对应的端口，但实际电路中，系统采用的是单总线数字湿度传感器DHT11模块。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，其湿度测量范围：20～90%RH，湿度测量精度：±5%RH。测量温度为25℃精度为±0.2℃，在-40～80℃范围内，精度为±1°C。

（四）电子流量开关

电子流量开关，采用的是磁感应流量计，开关量信号输出。单片机根据流量开关发出的强度信号，来判断是否启动水流压力泵，以达到控制要求。喷嘴和其电子控制开关接在电子流量开关的后面。

（五）水流压力泵与喷嘴

水流压力泵是本系统的备用模块，可有可无，该模块主要用在无法提供达到水的压力要求时，为喷射水雾提供动力。喷嘴采用多种型号，以满足不同的喷射需求，如可调离心喷头，平雾喷头，折射式可调铜微喷头等。

二、工作原理

（一）湿控工作原理

给单片机设置两个变量，比如A，B。通过湿度传感器，把湿度信息传给单片机，把信息保存在变量C中，如果CA，则停止，如果C在AB之间，保持当前喷雾动作。这样就把室内空气湿度保持在了我们的要求要求范围之内。具体实现程序代码如下所示：

（二）温控工作原理

室温为19摄氏度至24摄氏度，湿度为40%至50%时，人感到最舒适。根据温度情况，我们来控制喷射头的喷水量。根据实验的最佳效果，得出如下喷射时间控制公式。

（三）智能工作原理

智能工作模式下，单片机先读取一个温度值，然后根据温度湿度对应函数计算出湿度对应范围，然后再通过湿度控制函数实现对室内空气状况的调控。经过实际试验，得出温度湿度对应函数。

该系统拥有体积小，成本低，使用简单，节能环保的特色。从能量转换的角度讲，它是在利用水的潜在势能，来保持空气的湿度，从而带走空气热量，以达到解暑的效果。它是一种在使用上与空调相互补的设备。在经济相对落后的农村，适应人们的要求。但由于该系统是一种雾化解暑设备，所以在使用上受到一定的限制，该设备可以使用在以下几种场合，比如，厨房，小餐馆，公园凉亭等场所。

参考文献

[1]艾运阶.MCS-51单片机项目教程[M].北京理工大学出版社，2012（1）：97-110.

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009：312-325.

[3]马云峰.单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].计算机测量与控制，2007，10（4）.

[4]齐仁龙.基于SOPC的便携式波形观测分析系统设计[J].商丘职业技术学院学报，2011，2（4）.

作者简介：

黄光光（1991—），男，河南新乡人，大学本科，从事电子科学与技术专业学习与研究。

张新鹏（1991—），男，河南开封人，大学本科，从事电子科学与技术专业学习与研究。