智能除湿器设计

王玲玲 林妹

摘  要：随着人们对生活品质的要求越来越高，智能除湿器有了更广阔的市场前景。该智能除湿器的设计以STM32F 103C8T6作为主控芯片，使用温湿度传感模块DHT11采集当前空气的濕度。通过软件设定湿度的测量范围，LCD1602模块显示当前实测湿度值，当采集到的当前湿度值超过设定值，系统响应的同时，主控芯片发出指令，LED灯闪烁，蜂鸣器报警，同时开启风扇执行除湿功能。该设计实现了对空气中湿度的智能监测及其除湿。

关键词：自动报警;STM32;智能除湿

中图分类号：TP368.1     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）15-0058-03

Abstract：With the increasing demand for the quality of life，intelligent dehumidifier has a broader market prospect. Design of intelligent dehumidifier，using STM32F103C8T6 as the main control chip，the temperature and humidity sensor DHT11 has been used to collect the current air humidity. Through the software to set the temperature and humidity measurement range，LCD1602 module displays the current measured humidity value，when the collected current humidity value exceeds the set value，the system responds，the main control chip sends a command，the LED light flashes，the buzzer alarms，at the same time，the fan is turned on to perform the dehumidification function，so as to realize the intelligent monitoring and dehumidification of air humidity.

Keywords：automatic alarm;STM32;intelligent dehumidification

0  引  言

随着科技水平的不断提高，空气除湿等相关技术的研究也越来越被重视。在良好的生产和生活环境里，空气中存在的相对湿度具有至关重要的作用。对湿度的调节以及把控不仅关乎工农业的生产和工艺制作的流程，还关乎物资的储备、管理、人类的生活等其他相关问题。所以，湿度测量在二十世纪九十年代兴起，除湿器的种类也越来越多样化，但是由于技术不成熟，市场有限，除湿器在技术的改进和升级方面还有着很大的空间。本文设计的智能除湿器在生活中使用时，不仅可以提高环境对人体的舒适感，而且还可以防止家中的书籍、家具、药品、照片、电器、衣物等受潮或霉变;防止线路设备受潮破坏，保证线路正常、安全地运行。若应用到高精尖仪器的储存或生产中，可以保护仪器的寿命，确保仪器经过长时间储存后也可以正常使用。

1  系统整体方案设计

1.1  功能需求

关于智能除湿器设计具体要求如下：

（1）设计采用STM32F103C8T6作为单片机，并包含温湿度采集模块、声光报警模块、LCD1602显示屏模块、风扇除湿模块、继电器模块、时钟模块。

（2）系统要实现以下功能：湿度检测、蜂鸣器报警、风扇开关。

1.2  设计思路

采集当前状态下的湿度信息，并把采集到的信息传递给控制模块进行统一处理。在该部分对这些通过传感器搜集到的信息内容按类别进行规整，经过系统的单片机主控模块，然后对这些数据经过识别处理，将最终得到的结果在LCD1602液晶显示屏上显示出来。

系统的硬件设计主要以STM32F103C8T6为控制芯片，以LCD1602液晶显示屏为显示子模块、温湿度采集模块、时钟模块、继电器模块、风扇除湿模块、外接的按键控制模块、声光报警模块。系统设计方框图如图1所示。

2  系统硬件设计

本次硬件设计结构整体分为处理器控制模块、温湿度采集模块、LCD1602显示模块、声光报警模块、风扇除湿模块、时钟模块、按键控制模块、继电器模块等。

（1）对于本次设计，选用STM32系列单片机中的ST M32F103C8T6作为主控模块。该单片机和51系列相比多了很多功能，不但运行速度比51单片机要快很多，自带2个AD转换，不需要加外部ADC进行转换，非常方便;而且STM32F103C8T6单片机模块化的设计、强大的功能以及简单的接口相对于51单片机来说也更加方便且实用。

（2）DHT11温湿度传感器。主要是通过电容性湿度敏感器元器件测量湿度。通过自身功能，把监测到的信息经过信号放大器进行放大、再经过A/D转换把数据整合到一起。这个微型控制器还具有高性能的特点，满足本次设计的要求。DATA1与STM32F103C8T6单片机的B4引脚相连，并接一个10 kΩ的上拉电阻，检测的结果以数字量方式串行传送。

（3）LCD1602液晶显示屏。它的物理特性主要是通过电压进行控制，滑动变阻器用来调节它的背光。当系统接通电源时，液晶内部就会排列整齐，光线就会很容易地通过，这样就会显示出图样，人们将会看到显示屏的效果。LCD1602的V0端接线时需要接一个10 kΩ的上拉电阻，与STM32F103C8T6单片机的A0～A7对应相连接。在LCD 1602上显示两排字符，上排用来显示时间和名称，下排用来显示实时温度和湿度。LCD1602液晶显示模块电路图如图2所示。

STM32F103C8T6的X1和X2两个引脚，分别连接的是电容和晶振，作为单片机在电路中的时钟电路，电容在电路对中振荡频率起到微调的作用。

3  系統软件设计

软件主程序开发采用的是模块化设计，必须要分步骤进行，一步接着一步实现每个功能，当系统的某个模块出现问题时，只需对照着改动即可。互不影响又可以相辅相成，直到完成软件的整个设计。

3.1  系统整体软件设计流程

系统经过上电初始化后，由程序设定湿度的上下限，通过液晶屏进行显示，湿度传感模块开始工作，当采集到的实际数值超过设定的上下限后，系统报警，同时开启风扇。系统流程图如图3所示。

3.2  键盘设置

键盘设置程序由中断传送执行。当选择不同的模式时，按键的功能也不完全相同，所以按键的具体设置还要根据实际要求设置不同模式。在编写程序过程中，应注意解决以下问题。

（1）必须要理解，怎样以最好的方式去解决相同的问题。

（2）要给键盘按键选择适当的方式去抖动。

（3）要注意保护按键的安全。

以上罗列的问题中，每个都非常重要。通过程序扫描的方法，对按键进行辨别，这种方式快速而又简单。

键盘温度和湿度按键的功能实现部分代码如下：

sbit key1 = P1^2; //按键输入

sbit key2 = P1^3;

sbit key3 = P1^4;

unsigned char key_mode=0;

unsigned char Set_mode=0; //设置模式

uint TEMP; //温度数值

uint HUM; //湿度数值

首先，给系统供电，中断、抖动都要保证按键的安全。系统检测并判断按键是否按下的时候，进入中断状态，快速扫描键盘，根据模式和按键的位置判断功能，当按键被按下时，系统立即处在准备状态，方便按键设置不同的功能。当系统进入中断状态的时候，选择模式切换完成后，就可以对系统进行定时操作了。本次设计采用不同模式、不同功能的单独设置方式，方便设置的单独操作。系统有3个输入按键，K1接入STM32F103C8T6上的B12键，在系统中充当功能选择键，比如选择温度的设置;K2接入STM32F103C8T6上的B13键，在系统中充当“增加”按键，主要是用来设置时间以及温度、湿度的上限值或者下限值;K3接入STM 32F103C8T6上的B14键，在系统中充当“减小”按键，也是用来设置时间以及温度、湿度的上限值或者下限值。每次循环时，调用显示程序以显示设定值。当系统掉电时，系统所有的设置重新回到原始的参数。

4  仿真调试

Keil uVision 5是德国开发的一款调试软件，软件功能非常强大，相对于其他软件来说，它在软件设计中最为常用，还支持多种语言的在线开发。程序运行图如图4所示。

系统整体调试。首先为硬件电路板连接上电源，按下开关按钮，系统根据当前采集的数据信息，判断采集到的数据是否符合设定的值，来做出相应的反应。供电之后，系统进行实时湿度信息采样，此时LCD1602液晶显示屏开始正常工作，显示所测得数据。如果系统检测到的实时湿度在设定的范围值内，报警电路不工作，系统继续工作;当DHT11所测量的湿度超出系统设定的范围值时，LED灯亮起报警，蜂鸣器发声，风扇开启除湿工作。

5  结  论

本次设计实现对于空气中湿度参数的实时监测以及自动调节，系统实时监测空气中湿度的实际值，当空气中的湿度的相关参数超过一定范围时，相应的功能器件获得指令，发送相关数据信息，系统响应的同时采取对应的措施以实现对空气中湿度的智能监测以及除湿。本次设计智能除湿器功能相对简单，后续研究可以增加除湿模式的设定、定时等功能，为人们提供更加便利的生活方式。

参考文献：

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[4] 孟祥莲.嵌入式系统原理及应用教程：第2版 [M].北京：清华大学出版社，2017.

[5] 徐光宪，赵常松.ARM嵌入式系统原理与应用教程 [M].北京：北京航空航天大学出版社，2014.

作者简介：王玲玲（1985.05—），女，汉族，海南海口人，副教授，硕士研究生，主要研究方向：控制理论与控制工程。