1、7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程
2、序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 （基于单片机的智能加湿器） 摘 要 随着科学技术的发展和生活水平的提高，加湿器开始引起人们的注意，不论是工厂、仓库、车间、还是卧室，加湿器随处可见并且发挥着极其重要的作用。但是，常规的加湿器只是简单地持续加湿,对湿度的调节能力差，容易过度加湿，并且缺乏对水位的检测管理，缺乏安全性。而无论是在日常生活中还是科学试验及工业生产中，不仅要求准确有效的控制湿度，还要确保加湿的安全性。 因此，需要设计一款智能加湿器来有效的调节控制加湿，当环境湿度偏低则开始加湿，达到设定的湿度时就停止加
3、湿，总是把湿度控制在适宜的状态下。水位低时自动报警并且停止加湿，确保加湿的安全性。有效地防干烧和过度加湿，实现加湿器的智能化。目前市面上具有此类功能的加湿器还没有被广泛使用，因此将有良好的市场前景和开发价值。 本次设计为基于单片机的智能加湿器系统，以STC89C52和温湿度传感器DHT11为设计核心，利用湿度传感器将温湿度信号进行采集并转换成数字信号，利用单片机进行数据分析和处理，实现智能开启和关闭加湿功能,用LED灯的亮灭模拟控制以达到对湿度的调节。外接辅助电路实现加湿器的防干烧以及室内相对湿度的实时显示功能。系统电路简单、读取方便、检测精度高，具有较高的可靠性和实用价值。关键词: 加湿器;
4、报警；STC89C52;DHT11 （The intelligent humidifier based on single chip microcomputer） Abstract With the development of science and technology and the improvement of living standards, Humidifier began to enter Peoples vision,for example factory,warehouse,workshop,and bedroom,humidifier can be seen everyw
5、here to play an extremely important role in. Regular humidifier just continues humidification simply,the humidity control ability is poor and makes excessive humidifying easily,it also lack of detection and management of the water level and the security is weak.But in both daily life and scientific
6、experiments and industrial production,not only requires effective control humidity accurately,but also need to ensure the safety of humidification. Therefore,we have to choose the Automatic humidifier to effectively adjust and control the humidity,when the environment humidity is low the humidifier
7、begin to humidify and stop to humidify until reach the set temperature,always control the humidity in suitable condition,automatic alarm and stop humidification when the water level is low to ensure the safety of humidification.Effective prevent dry and excessive humidifying to implement the intelli
8、gent of the humidifier.Currently on the market which has the function of this kind of humidifier has not been widely used,so it will have broad market and great development value.Use the light LED lights analog the control to adjust the humidity. The design of microcontroller-based intelligent tempe
9、rature and humidity detection system, the design is on two important factors in intelligent detection, the STC89C52 and humidity sensors DHT11 as the core。Use the humidity sensor to acquist the temperature and humidity and translate into digital signal and then use the SCM for data analysis and proc
10、essing to implementation the intelligent open and close,with light the LED lights to analog control to adjust the humidity.With external auxiliary circuit implementation to prevent humidifier from the dry and realize the indoor relative humidity real-time display function.The system has the advantag
11、es of simple circuit, easy reading, high detection precision, and high reliability and practical value.Keywords: Humidifier;alarm；绪论加湿器的应用在是很多行业中都可以见到，随着科技的进步，国内外在温湿度检测领域的技术越来越成熟，温湿度的检测也朝着智能化、小型化和低功耗方向发展。由于单片机具有集成度高、性能稳定且操作简便等优点，以单片机为基础的智能加湿器在各个方面都具有优越性。1.1 智能加湿器的选题背景和意义随着经济技术等的发展，人们越来越注重生活品质，每当进入寒冷
12、干燥的冬季，尤其是我国北方的大部分地区，由于供暖或使用空调导致皮肤干燥，容易引发感冒等症状，同样在夏季，由于大范围的使用空调，也会导致类似的症状，因此需要加湿器来有效地增加室内湿度，滋润干燥空气，提高人体的舒适度。 人体舒体适度是指人体对外界气象环境的感受不同于大气探测仪器检测收集到的各种气象要素结果。人体舒适度指数测试为了更加清晰的显示在不同的气象环境下，人体能够感受到的舒适度，在诸多的要素中，以气温、气压、风速、相对湿度这四个气象要素，对人体的舒适度影响最大。相对湿度的不同会对处于此环境中的人产生重要影响，通常人体能感受到的最佳温湿度范围是40%RH60%RH。 相对湿度也是影响空气质量的
13、重要因素，由于空气中的水分子可以和飘浮的烟雾、粉尘结合使其沉淀，能够有效地去除霉味、油漆味、烟味等异味，使空气清新。本次设计的加湿器就是通过调节空气相对湿度来改善人体舒适。研究发现，湿度不仅影响人们的生活质量，对工业生产中的产品质量有重要影响。如实验室、厂房、仓库、塑料薄膜大棚等需要调节温湿度的场合，都会用到智能加湿器，使环境的湿度达到适宜的范围。1.2 智能加湿器市场发展现状及前景 加湿器在日常生活中目前已得到了广泛的应用，但是目前的加湿器仍然需要手动控制和操作来开启和关闭，只提供相对简单的雾量调节，功能比较单一，并且不能对室内温湿度进行检测，在使用过程中容易过度加湿和干烧，不仅不能保证室内
14、空气的质量还会造成负面影响，存在安全隐患。因此开发设计一种以由用户根据实际情况和需求进行灵活设置，实用性高、价格低廉、安全性高的加湿器可为家庭及工业提供便利有效的湿度监测和控制，具显得尤为更为重要。1.3 设计任务内务本设计重点解决传统加湿器缺乏的防干烧和智能控制功能。以STC89C52单片机为核心，设计一个智能温湿度控制系统。可以在一定的范围内设置最佳相对湿度值，并且能在环境湿度变化时自动调整，以保持在设定的湿度基本不变。温湿度信号通过温湿度传感器进行信号的采集并且转换成数字信号，再利用单片机STC89C52进行数据分析和处理，并在1602LCD上显示出当前湿度和设定的湿度值。外加时钟电路、
15、键盘电路和报警电路。除了可以用键盘切换手动/自动模式，设置最佳相对湿度值外，还可以通过按键输入低电平，驱动绿色发光二驾管发光，演示加湿，驱动蜂鸣器报警，演示在水位低时的防干烧功能。 硬件中一个开关为手动/自动转换键，选择自动后，相当于按下复位键，系统恢复默认最佳相对湿度，DHT11开始进行对温湿度进行测量和计算，最后通过液晶屏显示出所测相对湿度，如果低于最佳相对湿度就加湿，高于最佳相对湿度停止加湿。软件设计部分对最佳相对湿度值进行了设定，当测量的湿度超过设定的值时，停止加湿；在加湿前先检测水位信号，一旦输入水位低信号，通过报警电路蜂鸣报警并且停止加湿，达到防干烧的目的。显示部分单片机的P0口接
16、到LCD的数据输入口D1到D8，P1.0，P.1口分别接到LCD的的RS,E口，RW接地表示数据写入，本次设计只设计对LCD的数据写入，RS接低电平时表示选择写指令操作，接高电平时表示写数据操作，E接高脉冲表示读取信息，在下降沿执行指令。传感器DATA口接到单片机的P2.7口，串口接口数据是单项双向传输的，采用单总线数据格式，一次性完整的输出40bit高位先输出，单片机只读取表示前八位湿度整数部分。具体实现步骤为；根据用户需求选择自动/手动加湿模式，确定最佳相对湿度值；采集周围空气的湿度数据，送入主控模块，主控模块将实时的湿度和最佳相对湿度进行比较判断是否开始加湿；能够在水位低的时候通过主控模
17、块控制报警，并且停止加湿；液晶显示器LCD用于显示室内相对温湿度和最佳相对温湿度，用户通过按键输入的最佳相对温湿度，也通过LCD演示出来；利用LED灯演示加湿和水位高低。 第2章 系统硬件设计 2.1 系统设计思路采用实时测量湿度，有自动/手动两档，可以根据用户需要设置最佳相对湿度。室内相对温湿度的检测选取数字湿度传感器DHT11，单片机读取传感器输入的相对湿度数据，通过LCD显示出来同时也将测得值与默认或用户输入的最佳相对湿度值进行比较，进而控制加湿功能的实现。当湿度达到最佳相对湿度值后停止加湿，以达到防止过度加湿的目的。在整个过程中如果输入水位低信号，则与水位监测配套的蜂鸣器报警、加湿器停
18、止加湿，达到防干烧的目的。设置了模式输入、水位输入和湿度的按键输入方便用户操作，同时用指示灯显示各状态便于用户查阅。单片机是系统的控制核心，因此单片机的性能关系到整个系统硬件和软件的设计。单片机采用烧写容易的STC89C51。由于SHT11不方便手工焊接，焊接的时候很容易因为温度过高损害传感器，因此传感器选择性能基本一样但是焊接方便的DHT11。显示部分选用1602LCD。报警采用蜂鸣报警。加湿通过绿色LED小灯进行模拟，灯亮代表开始加湿。系统总体方案的的整体框图如图2-1： 图2-1 系统整体框图2.2 单片机最小系统模块2.2.1单片机介绍本系统采用STC89C52作为控制电路的核心器件，
19、STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。工作电压3.3V5.5V，其实物如图2-2所示： 图2-1 STC89C52实物图本次设计使用6V供电，由于超过了单片机的工作电压，所以电源电路需要增加一个二极管将电压降到5.5V以下，为了防止二极管因为过流烧掉，再串联一个220的限流电阻。由于二极管的单向导通性，接了二极管
20、后还可以防止在焊接的时候，因为电源接反烧坏单片机。STC89C52的电源电路如图2-2所示: 图2-2 STC89C52的电源电路 STC89C52主要功能如表2-1所示：表2-1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能 本次设计使用STC89C52的主要引脚：（1）主电源引脚（2根）VCC：电源输入，接5V电源GND：
21、接地线（2）外接晶振引脚（2根）XTAL1：片内振荡电路的输入端XTAL2：片内振荡电路的输出端（3）控制引脚（4根）RST/VPP：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG：地址锁存允许信号PSEN：外部存储器读选通信号EA/VPP：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。（4）可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。PO口：P0口作为一列8位漏极开路型双向I/O口，常用作地址/数据总线复用口。内部没
22、有上拉电阻，使用时需添加外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可以驱动4个TTL逻辑门电路。P1口管脚写入1后，通过内部上拉电阻将端口拉高为高电平，可作为输入。在作为输入使用时，由于内部上拉电阻的存在，P1口被外部下拉为低电平时会输出一个电流。在使用FLASH进行编程和校验时，P1口可作为第八位地址接收。P2口：P2口是内部自带上拉电阻，功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。P3口：P3口是和P2口功能基本一样。除了作为一般的I/O口之外，P3口还可以作为重要的特殊功能口，可以接受一些用于变成校验和闪速存储器编程时的控制信号。 一些特殊功能口如
23、表2-2所示： 表2-2 P3口特殊功能引脚功能表P3.0 RXD串行输入口P3.4 TO计时器0外部输入P3.1 TXD串行输出口P3.5 T1计时器1外部输入P3.1 /INT0外部中断0P3.6 /WR外部数据存储器写选通P3.1 /INT1外部中断1P3.7 /RD外部数据存储器读选项单片机 STC89C52管脚图如图2-3所示: 图2-3 STC89C52管脚图 2.2.2 单片机最小系统（1）时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路，在RXD和TXD
24、引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。本次设计采用12M晶振，30pF电容。（2）复位及复位电路复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表2-3所示：表2-3 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态PC
25、0000HTCON00HACCTL0PSWTH0SP07HTL1DPTRTH1P0-P3FFHSCONIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即二个机器周期）以上。若使用颇率为12MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过2us才能完成复位操作。 整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号（RST）送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。 复位操作有上电自动复位和
26、按键手动复位两种方式。 本次设计采用上电复位，通过外部复位电路的电容充电来实现的，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。单片机的最小电路如图2-4所示： 图2-4 单片机最小系统2.3 传感器部分2.3.1 DHT11数字温湿度传感器 简介 本系统采用DHT11作为湿度检测器件，DHT11数字温湿度传感器包括一个NTC测温元件和一个电阻式测湿元件，可以和高性能的8位单片机相连，是一块可以同时检测温湿度的数字传感器。通过和单片机等微处理器构成简单的电路，就能够实时的检测采集室内相对温湿度。因此具有性能稳定、响应迅速、抗干扰能力强且性价比高
27、等优点。DHT11和单片机之间利用简单的单总线可以实现通信，仅仅需要一个I/O口。传感器内部的温湿度数据可以一次性的传给单片机。由于在高精度的湿度校验室内进行过校准，并且以程序的形式在内存中存储，因此可以保证数据的准确性。DHT11很低，在5V电源电压下，工作室的平均最大电流为0.5mA. DHT11 外形及引脚排列与说明如下图2-4所示： 图2-5 DHT11外形及引脚排列VCC是电源脚，正电源输入3.5-5.5V；DOUT是数据输入/输出脚，单总线；NC是空脚，扩展未用；GND是电源地脚。能够同时对相对温湿度进行检测；输出为数字信号，可以减少预处理信号的负担，减轻用户工作量；输出为单总线结
28、构，能够有效减少对单片机的I/O口的占用，节省资源并且不用再额外的增加电器元件；单总线传输协议使单片机读取传感器的数据更加方便快；全部校准，为8位二进制数编码方式。湿度测量范围20%90%RH;温度测量范围050；适用范围广泛，在恒湿控制、温湿度计、消费类家电领域都有应用。DHT11传感器在上电后，需要等待1s以上，在越过不稳定状态期间不用向STC89C52单片机发送任何指令。DATA用于DHT11和微处理器之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次的通讯时间大约在4ms。数据分为整数部分和小数部分，当前小数部分读数为0，用于之后扩展。具体的操作流程如下:DHT11数字温湿度传感器一次完整的数
29、据传输为40位，先输出高位。数据格式为：8位湿度整数数据+8位湿度小数数据 +8位温度整数数据+8位温度小数数据+8位校验。数据传送正确时，“8位湿度整数数据”所得结果的最后8位等于校验和数据。用户MCU发送一次开始信号（低电平）后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束（拉高）后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据。DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。DHT11复位时序如图2-5所示: 图2-6 DHT11复位时序 总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒,本次设计的程序中拉低20ms.保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束,然后发送低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 本次设计的程序中延时40us，读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可。由于单片机的上拉能力不足，容易产生很大的寄生电容从而导
