基于單片機技術的室內(nèi)加濕器設計與研究

隨著人們的生活水平不斷提高，人們對建筑的居住環(huán)境、辦公環(huán)境的舒適性要求越來越高，但隨之而來的由于裝修和室內(nèi)家具不合格而導致的室內(nèi)污染問題越來越嚴重。據(jù)國家有關部門的最新調(diào)查，每年由于空氣污染要導致13.8萬人死亡。

針對上述問題，利用單片機技術設計了一種室內(nèi)增濕空氣凈化裝置，通過氣體探測模塊對室內(nèi)氣體成分的檢測將其傳送給單片機來進行分析，并做出相應的處理，從而保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。同時，溫、濕探測觸頭也會對室內(nèi)的空氣干燥程度做出檢驗，當室內(nèi)空氣干燥相對值超過所設定值，將通過此裝置中的超聲波霧化器來進行對空氣的加濕。

1  系統(tǒng)模塊化設計

1.1  溫、濕度探測模塊

該裝置采用了DHT11溫、濕度探測模塊對室內(nèi)空氣的溫度和濕度進行檢測。需要注意的是，傳感器上電之后，越過不穩(wěn)定狀態(tài)需要1S鐘的時間，DHT11傳感器，可直接與單片機的I/O端口連接，溫、濕度模塊工作電路如下圖，以此對室內(nèi)溫、濕度的實時測量，DHT111接線電路如圖如圖1所示。 

圖1  DHT11接線電路

1.2  氣體探測模塊

本裝置采用MQ系列氣體傳感器，可選用MQ-2或者MQ-135。其均屬于氣體傳感器的一種，可檢測有毒氣體、一氧化碳、硫化氫以及甲烷等可燃性氣體的含量，并且它抗干擾能力比較好，比如水蒸氣、油煙等對它的影響較小，

1.3  步進電機

根據(jù)該裝置整體考慮，對步進電機要求就是體積大約在30mm3至60mm3之間，由于步進電機是帶動花瓣的張開與合攏，所以需要其轉距在2度之內(nèi)，扭矩大約在0.59N.m左右,接線圖如圖2所示。 

圖2  步進電機接線電路

1.4  超聲波噴霧加濕裝置

本系統(tǒng)通過外圍電容電感與功率三級管組成三點式振動電路，超聲波霧裝置接線電路如圖3所示，該電路可以將超聲波強烈的振蕩電能經(jīng)轉換成機械能，從而將液態(tài)的水打成水霧，從而起到對室內(nèi)濕度調(diào)節(jié)的目的。圖3即為超聲波霧裝置接線電路部分： 

圖3  超聲波霧化裝置電路

為了防止水位低于安全水位時，噴霧裝置仍在工作，同時設計了水位檢測裝置，水位低于設定位置噴霧裝置將自動切換為停止工作狀態(tài)來保護裝置，達到反饋調(diào)節(jié)的目的。圖4即為水位計控制部分有關電路： 

圖4  水位計控制電路

1.5  紫外線消毒燈控制模塊

紫外線消毒燈模塊主要功能是通過紫外燈光發(fā)出的紫外線對室內(nèi)起到殺菌和消毒作用，紫外線的強照射能夠穿透微生物、細菌一系列微生物的細胞膜，從而起到破壞其結構，最后達到殺菌消毒的目的，紫外線消毒燈電路如圖5所示。 

圖5  紫外線消毒燈電路

消毒燈控制模塊采用的是直流24V的工作電壓，利用單片機，讓其控制場效應管IRF630的通斷，從而達到對紫外燈的空控制，其工作電路參考圖6，單片機通過控制P22端口的輸出電平，從而達到控制紫外燈的通斷工作，即輸出為低電平時，紫外燈管開始接通工作，可對室內(nèi)存在的有害氣體進行殺菌消毒，當端口輸出為高電平時，紫外燈管就停止工作。 

圖6  消毒燈控制模塊

2  系統(tǒng)仿真測試

采用Proteus 軟件，在ISIS環(huán)境下以直接繪制原理圖來仿真，通過系統(tǒng)軟件調(diào)試，系統(tǒng)可以穩(wěn)定的實現(xiàn)各項功能。仿真測試如圖5所示。本次試驗選取在一特定房間進行，在做實驗之前，人為使室內(nèi)空氣污染較重，該裝置的顯示器模塊分別顯示出了凈化前的各參數(shù)：

（空氣指標） Air： inferior（偏差）；

（空氣溫度）temperature: 23℃；

（空氣濕度） humidity: 50%；

裝置經(jīng)過26分鐘運行后后，檢測到空氣指標變?yōu)椋海ê茫篻ood）；

空氣溫度temperature：23℃；

（正常）normal。 

圖6  LCD1602液晶顯示器仿真測試

通過系統(tǒng)的軟件仿真與測試，本文基于STC89Ｃ52單片機開發(fā)設計的室內(nèi)增濕輔助空氣凈化蓮花燈運行基本穩(wěn)定。

3  結語

（1）針對室內(nèi)環(huán)境污染問題的現(xiàn)狀、加濕器與空氣凈化器的發(fā)展現(xiàn)狀。利用單片機技術，設計出一款低成本、多種功能合一的室內(nèi)增濕輔助空氣凈化蓮花燈。

（2）分模塊分別對溫濕度探測模塊、氣體探測模塊、步進電機、超聲波噴霧加濕裝置、以及紫外線消毒燈控制模塊進行了硬件電路設計，并借助Proteus軟件進行了仿真實驗。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.00559.cn/w/qk/21223.html