简易智能加湿器设计_宋元平

2010年第11期

科技论坛

简易智能加湿器设计

宋元平

（同济大学通信与电子工程系，浙江温州325000

）1概述

1.1超声波加湿器的工作原理。超声波加湿器是利用超声波发生器产生频率为25KHz 以上的正弦或脉冲波，通过换能器将电能转换为高频机械振动产生的机械能，并将其传播到介质（清水）中。超声波在水中疏密相间向前辐射，使水产生无数微小气泡，这些气泡破裂即产生大量水雾喷出，实现空气加湿。

1.2课题主要研究内容。1）显示当前湿度：采用湿度传感器对当前湿度实时检测，并把模拟量转化为数字量，交给单片机系统处理，计算出当前的相对湿

度，在LED 数码管上显示出来。2

）预设湿度：可以通过键盘手动设置期望的湿度值，单片机将采集到的湿度值与湿度设定值相比较。当环境湿度测量值低于设定值时，单片机控制驱动使加湿器进入加湿状态，开加湿器；当环境湿

度测量值高于键盘设定值时，键值清零，从新设值。3

）自动开关：为了确保安全，设计自动开关，控制加湿器的工作状态。当加湿器的雾化池中无水或水量

不足时，开关自动断开，防止加湿器

“干烧”而损坏。2系统结构

2.1智能加湿器系统方框图及说明。如图1所示，系统以凌阳16位单片机SPCE061A 为核心，实现室内空气的数据处理、监控和维护功能。智能加湿器控制系统可分为四个部分：一是信号采集部分，包括采集空气中的湿度和扫描键盘。二是信息处理部分，主要功能是将采集的信息转换成计算机可识别

的标准量信息进行处理，输出决策指令。

三是数据显示部分，主要显示环境湿度测量值和键盘预设湿度值。四是控制部分，控制加湿器的工作状态。

2.2信号采集部分。1）数据采集部分主要是由湿度传感器构成，适用

湿度范围：

1～100%RH 。本设计选择湿敏电阻EYHS77。湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分子而导致本身电

阻值发生变化这一原理

而制成的。湿敏电阻的特点是基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，

当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。2）键盘扫描：由于本设计需要的按键不是很多，所以选择最简单的独立式键盘，共有6个按键，分别控制预设湿度的十位加减、个位

的加减、

确定键和清除键。2.3信号处理部分。相对湿度计算：湿敏电阻的阻值是随着空气中湿度的变

化而变化的，在电路中表现为电压的变化，经过A/D 转换成数字量。

根据电压与湿度的变化曲线，计算相对湿度。

图2是用湿度计测出的相对湿度与电阻值的关系曲线，把湿敏电阻与湿度计的传感器放在同一环境中，分别对不同湿度的空气进行测试，为了减少误差，共测试了5组数据，计算其平均值。由

图可知，在低湿的环

境，灵敏度不高，阻值变化很小，在高湿的环境，即相对湿度在70%以上就变化的非常快。

为了更加准确的计算相对湿度，根据以上的曲线进行分段处理，处理后的直线和计算如图3所示：

直线的表达式为：W=16.9*R+15.2

电阻与电压的关系

为：

3.26*R/（47+R ）=V 计算出对应的电压值，然后画出相对湿度与电压的关系线如图4所示：

其表达式为：W =233.33*V+18

A/D 转换后的值就是电压的数字量，它们的关系是：

V=AD*3.3/1023代入上式后得：W=233*（AD*3.3/1023

）+18其中：W 表示相对湿度，AD 表示电压A/D 转换后的值。

后面几段的处理方法与此方法相同，以此类推，不再细述。

2.4数据显示部分。LED 显示模块：显示模块是用四位的LED 数码管显示，共有两块，分别显示环境湿度测量值和键盘预设湿度值。在单片机和数码管之间

加三极管驱动，增加数码管的亮度。在

IO 口的分配上，IOB0-7负责输出显示环境湿度测量值的数码管的段码，IOA8-15负责输出显示键盘预设值的数码管的段

码，

IOB8-15负责选通八位数码管的位码。

2.5控制输出模块。在控制输出模块，IOA7作为输出控制口，与外接的继电器相连，作为开关信号，控制加湿器的工作状态。

当预设湿度高于当前湿度时，按下确定键后，继电器的开关吸合，加湿器开始加湿；当预设湿度低于当前湿度，即使按下确定键，也不去控制加湿器工作，只有湿度值小于预设湿度值，才控制加湿器开始工作；当湿度到达预设湿度，开关断开，停止加湿。3系统编程摘要：介绍一种以SPCE061A 单片机为核心的湿度控制系统，

实现对空气湿度的自动检测及显示。用湿度传感器采集空气中的湿度信号。被采集的模拟信号通过A/D 转换后再根据传感器的湿度阻值曲线计算湿度值，并将其显示在数码管上。

关键词：SPCE061A 单片机；加湿器；超声波

Abstract:This thesis introduces a humidity control system ，taking single-chip microcomputer SPCE061A as the core ，achieve the air humidi －ty automatic detection and display.Get the humidity signal in the air with the humidity sensor.The analog signal collected from humidity sensor through the A/D transformation and then according to sensor's humidity resistance number curve computation humidity value ，and displayed on the LED digital tube.

Key words:SPCE061A microprocessor ；humidifier ；ultrasonic

wave 图1

系统框图图2

相对湿度与阻值的关系图3相对湿度在25%-60%范围内

阻值与湿度的关系a

图4相对湿度在25%-60%范围内电压与湿度的关系

图5主程序流程图（下转287页）

图6中断服务子程序流程图