基于單片機技術的室內加濕器設計與研究

隨著人們的生活水平不斷提高，人們對建筑的居住環境、辦公環境的舒適性要求越來越高，但隨之而來的由于裝修和室內家具不合格而導致的室內污染問題越來越嚴重。據國家有關部門的最新調查，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增濕空氣凈化裝置，通過氣體探測模塊對室內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，從而保證室內空氣質量。同時，溫、濕探測觸頭也會對室內的空氣干燥程度做出檢驗，當室內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，越過不穩定狀態需要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，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轉換成機械能，從而將液態的水打成水霧，從而起到對室內濕度調節的目的。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來保護裝置，達到反饋調節的目的。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出的紫外線對室內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  系統仿真測試

采用Proteus 軟件，在ISIS環境下以直接繪制原理圖來仿真，通過系統軟件調試，系統可以穩定的實現各項功能。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：

（空氣指標） Air： inferior（偏差）；

（空氣溫度）temperature: 23℃；

（空氣濕度） humidity: 50%；

裝置經過26分鐘運行后后，檢測到空氣指標變為：（好：good）；

空氣溫度temperature：23℃；

（正常）normal。 

圖6  LCD1602液晶顯示器仿真測試

通過系統的軟件仿真與測試，本文基于STC89Ｃ52單片機開發設計的室內增濕輔助空氣凈化蓮花燈運行基本穩定。

3  結語

（1）針對室內環境污染問題的現狀、加濕器與空氣凈化器的發展現狀。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：《企業科技與發展》：http://www.007hgw.com/w/qk/21223.html