智能加湿系统

目录

1.课题意义 (1)

2.设计方案 (1)

2.1 总体设计 (1)

2.2 器件选型及清单 (2)

2.3 系统工作原理 (2)

3.硬件电路设计 (3)

3.1 传感器 (3)

3.2 A/D转换器 (4)

3.4 LED显示电路 (6)

3.5 按键电路 (7)

3.6 报警及加湿除湿电路 (7)

3.7 上位机接口 (8)

3.8 抗干扰 (9)

3.9 总电路原理图及子程序电路图 (10)

3.9.1 系统电路框图 (10)

3.9.2 总电路原理图 (10)

3.9.3 湿度采集电路部分 (11)

3.9.4 A/D转换器与单片机连接部分 (11)

3.9.5 单片机最小系统部分 (11)

4. 软件设计 (13)

4.1 系统软件流程图 (13)

4.2 系统各子程序 (14)

4.2.1 数据采集部分 (14)

4.2.2 键盘部分 (15)

4.2.3 报警及加湿除湿部分 (16)

5. 心得体会 (17)

6. 参考文献 (17)

1.课题意义

随着科学技术的不断发展，

尤其是传感器技术的显著进步，在生产生活的许多领域都需要对环境湿度进行测量及控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对居住环境有了更高的要求，在家居环境中如果湿度过大，极易导致衣物受潮发霉，也会导致电器精密程度受损；

对人来说，人的生存环境的湿度以50%—70%为宜，冬季最好不低于40%，夏季最好不大于80%。相反，环境太过干燥人更容易感到不适，所以随着人们越来越注重生活品质，在家居环境湿度的控制是十分重要的。

然而，在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。为此，

我们需要使用专门测量湿度的传感器对湿度进行测量。

众所周知，空气是多种气体的混合物，其主要成分是氧气、氮气、二氧化碳以及总数不到

1%的稀有气体。此外，空气中还有一种重要的、数量上经常变化的成分——水汽。通常空气中水汽的含量用湿度来表示。

空气湿度与人类关系密切，人们的日常生活和生产活动以及动植物的生存都与周围环境的湿度信息息息相关。

本次课程设计我采用的是HIH4000湿度传感器来完成湿度信号的采集，通过A/D 转换电路将模拟信号转为数字信号后，送给AT89C51单片机，通过时钟电路、地址锁存芯片等对信号进行处理，自动加湿，最后由显示电路显示结果。

2.设计方案

2.1 总体设计

图1 总体设计框图

HIH4000

湿度传感

器A/D 转换ADC0809 AT89C51

单片机LED 显示电路

预定按键加、减时钟电路

加湿电路

报警电路

除湿电路

2.2 器件选型及清单

表一元器件清单

元器件大小封装数量/个

AXIAL 4

电阻20KΩ,10KΩ,1KΩ

258Ω

电容30pF,10pF RB.2/.4 3

按钮SW-PB 5

晶振11.0952MHz CRYSTAL 1

湿度传感器HIH4000 1

单片机DIL40 1

A/D转换器DIL-28 1

LED显示器DPY_7-SEG_DP 1

报警器SIL2 1

锁存器74LS373 1

三极管NPN 1

与门AND 1

非门NOT 1

滑动变阻器1KΩRVAR 1

2.3 系统工作原理

本次课程设计的湿度检测部分主要由单片机控制电路，湿度检测电路和外围电路组成。

首先，由湿度检测电路将湿度数据检测出来，然后将模拟信号送至A/D转换电路进行A/D 转换，A/D转换电路将转换后的数字信号送入单片机处理，之后由单片机进行数据比较分析，把实时湿度数值通过显示电路显示出来。当湿度高于或低于规定数值时，单片机发出指令，

由加湿除湿电路进行加湿除湿。由键盘电路可以改变预设的湿度范围，从而根据季节或时间等具体需要对湿度范围进行调节。

3.硬件电路设计

3.1 传感器

湿度采集传感器采用HIH4000湿度传感器，是Honeywell公司生产的HIH系列湿度传感器。其内部装有相对湿度与温度测量的感测装置，以高聚合物配合多孔性白金属为感测材料，并以多孔性为带电极，同时在感测器外部利用抗水性的不锈钢多孔性烧结物将其封装。

HIH4000湿度感测器是以侦测当时空气中水蒸气汽度和饱和水蒸气汽度的比例关系。

其工作原理为将金属氧化物粉末烧结成陶瓷物，由烧结的程度可以得到多孔状的物体，而此多孔状的物体表面会吸收水分子中的离子，使得湿度传感器产生物理变化，即使感测部分的材料阻抗发生变化。当湿度高时，在多孔质表面的吸附层变得更厚，阻抗变得更低，而使电

流变得更容易通过，因此可以很容易测量到湿度的大小。

HIH4000系列湿度传感器是专为大量生产的原始设备制造厂(OEM)用户而设计的。利用这传感器的线性电压输出可直接输入到控制器或其他装置。一般仅需取出200uA电流，HIH-4000系列测湿传感器就能理想地用于低引出、电池供电系统。传感器良好的互换性减

少或消除了OEM的生产校验成本。可以提供单个传感器校准数据。

HIH-4000系列测湿传感器作为一个低成本、可软焊的单个直插式组件(SIP)提供仪表测量质量的相对湿度(RH)传感性能。RH传感器可用在二引线间有间距的配量中，它是一个热

固塑料型电容传感元件，其芯片内具有信号处理功能。传感元件的多层结构对应用环境的不

利因素，诸如潮湿、灰尘、污垢、油类和环境中常见的化学品具有最佳的抗力。

HIH4000-003性能规格：

互换性（最佳配合直线）

0-60% -5~+5%RH

60%-100% -8~+8%RH

精度（最佳配合直线）±3.5%RH

滞后性3%RH

重复精度±0.5%RH

整定时间70ms

响应时间(在缓慢流动的空气中) 15sec

供电要求

供电电压5VDC输入，0.8~3.9VDC输出

供电电流200uA

相对湿度稳定度±1%（5年内相对湿度50%）