基于單片機的智能加濕器結(jié)構(gòu)設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u9141摘要 頁摘要加濕器這一小型家用電器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于日常生活的眾多方面，體積小、方便攜帶、耗電量低、功能顯著等特點讓加濕器這種小型家電走進了千家萬戶，成為干燥季節(jié)里提高空氣濕度的不二之選。特別是像智能加濕器這樣能廣泛應(yīng)用于干燥地區(qū)干燥季節(jié)的的廉價小型家電，人們就更希望看到更智能化的產(chǎn)品，能讓自己的生活更便捷、更舒適。論文重點研究基于51單片機AT89C52智能控制室內(nèi)加濕器的工作時長來改變室內(nèi)的濕度，達到精收集溫濕度數(shù)據(jù)智能化的分析并作出反應(yīng)，從而實現(xiàn)本次智能加濕器設(shè)計所要達到的目的。加濕器系統(tǒng)主要由單片機（控制系統(tǒng)）、溫濕度傳感器（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、液晶顯示屏（顯示系統(tǒng)）、簡易加濕器（反應(yīng)系統(tǒng)）等幾大部分構(gòu)成，數(shù)字溫濕度傳感器是用來采集溫濕度數(shù)據(jù)的模塊，1602液晶顯示屏實時輸出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所得到的室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)，外接按鍵則是設(shè)置了高中低三種檔次的工作模式，單片機通過穩(wěn)定室內(nèi)溫濕度支配繼電器控制電路開啟閉合，簡易加濕器完成增加室內(nèi)空氣濕度的功能，從而實現(xiàn)實時監(jiān)測并改變空氣濕度的目的。關(guān)鍵詞：加濕器；單片機；電路第PAGEI頁前言選題背景當(dāng)今社會是一個前所未有的創(chuàng)新性社會，在國家的支持下，社會發(fā)展的推動下，創(chuàng)新已然成為了當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要方向，越是“新”的產(chǎn)品，就越能占有市場。而這“創(chuàng)新”二字既然已經(jīng)成為了大勢所趨，因此哪種產(chǎn)品做得更新，哪一種產(chǎn)品擁有更加多元化的功能，哪種產(chǎn)品更加智能化，那么這種產(chǎn)品就更容易為大眾所接受喜愛，從而打開并占領(lǐng)市場。就例如加濕器這一已經(jīng)走入千家萬戶的小型家用電器，加濕器剛剛產(chǎn)生的時候還沒能得到大眾認(rèn)可，而在經(jīng)過一代又一代的技術(shù)革新之后，現(xiàn)如今的加濕器品種繁多，功能多樣化，但還是缺少了一絲人性化和智能性，功能十分單一，比如大多數(shù)的加濕器雖然可以達到加濕的目的，然而在空氣濕度已經(jīng)滿足基本需求之后并不能自動關(guān)閉，這就導(dǎo)致了浪費用電；而現(xiàn)在市面上的加濕器大多都不能顯示溫度和濕度，讓人摸不清到底該使用多少時間，因為長時間使用空氣加濕器導(dǎo)致室內(nèi)濕度過高也有其所導(dǎo)致的不良影響，所以現(xiàn)如今的加濕器常常都不能讓所有的人都滿意，尤其是要求比較高的人。此外，為了順應(yīng)時代的發(fā)展趨勢，加濕器除了需要在功能上更加智能化，在使用方法也不斷簡便化，逐漸發(fā)展形成功能多樣齊全的智能小家居，滿足人們不同并在不斷增加的要求?；谏鲜龅纳鐣褪袌霭l(fā)展背景，本次提出了基于單片機的室內(nèi)智能加濕器設(shè)計。研究意義加濕器行業(yè)在中國的發(fā)展更新?lián)Q代已經(jīng)有將近二十年的時間，在多年潛移默化的影響下，加濕器這種從前對于大家還相對陌生的小型家用電器已經(jīng)逐漸被大眾接受和青睞并頻繁普遍地使用，隨著人們的生活質(zhì)量和對健康水平的要求越來越高，空氣加濕器就這樣慢慢走進了中國的千家萬戶。然而據(jù)一項據(jù)不明確統(tǒng)計，空氣加濕器在我國仍然屬于“稀罕物”，在我國，加濕器的人均占有率遠低于韓國、日本等國家，在我國許多人仍然覺得加濕器并不是生活必需品，而其中的原因大概就是因為加濕器的工作不夠“智能”，不能達到“想人之所想，急人之所急”的境地，所以才會顯得可有可無。而本設(shè)計的主要任務(wù)就是提升加濕器的智能性，讓加濕器擁有更多的可能性。設(shè)計要求與總體設(shè)計方案本章主要討論了室內(nèi)智能加濕器設(shè)計的主要要求，以及總體設(shè)計方案。設(shè)計要求隨著人們的收入水平不斷提高以及科技的不斷更新?lián)Q代，“智能家居”已經(jīng)不再是幻想，曾經(jīng)出現(xiàn)在科幻電影里的場景如今已經(jīng)不再是天方夜譚，諸多技術(shù)大多已經(jīng)攻克了難關(guān)，雖然還需一定的時間才能普遍運用于千家萬戶，但是，當(dāng)今社會的人們對于在選擇生活中的各類用品時，不再只注重價格上的“物美價廉”，而更多地將眼光投于一產(chǎn)品多功能上，對于家電智能化方面的要求也愈來愈高。而此次對于設(shè)計智能化應(yīng)當(dāng)達成的目標(biāo)總體有以下幾點：支持可視化輸出，室內(nèi)溫濕度情況一目了然市面上現(xiàn)有的加濕器大多將設(shè)計中心放在了“可愛小巧方便攜帶”上，因而普遍不具有溫濕度的顯示功能，然而若是不能一眼就能看到室內(nèi)溫濕度的情況，就會有許多的不方便，所以這次涉及的首要要求就是可視化輸出，溫濕度數(shù)據(jù)和加濕器的工作模式一目了然。支持實時監(jiān)測室內(nèi)溫濕度隨著室內(nèi)濕度變化而改變加濕器的工作時長。在這次設(shè)計中，由于市面上銷售的加濕器普遍是超聲波加濕器，再利用單片機控制工作功率上有許多尚且無法攻克的難題，所以選擇手工制造了一個模擬電熱式加濕器的工作環(huán)境，來進行設(shè)計，而我們加濕器智能化的首要要求就是能應(yīng)對不同的室內(nèi)濕度就行變化，在本次設(shè)計中，需要達成的要求就是當(dāng)室內(nèi)濕度低于65%是，自動開始加濕工作，而當(dāng)室內(nèi)濕度高于65%是，就自動斷開工作。實時監(jiān)控，每隔一分鐘檢測一次室內(nèi)溫濕度并進行相應(yīng)的調(diào)增。支持手動調(diào)整加濕器工作模式（高中低檔）本次設(shè)計的加濕器，在一開始打開的時候就是自動工作模式，也就是要求二中所說的。而高中低三個檔次各有不同。在整個系統(tǒng)的工作期間，程序循環(huán)一次測量一次溫濕度，監(jiān)測一次按鍵是什么檔位，然后循環(huán)多少次加熱多少次，根據(jù)檔位來改變數(shù)值。整個系統(tǒng)循環(huán)一次則計數(shù)加1，然后當(dāng)這個計數(shù)數(shù)值達到３的時候，此時檢測是高中低三個檔位中的哪一個，高檔加熱完全循環(huán)次數(shù)即３次，中檔比高檔加熱時間短即２次，低檔比中檔加熱時間更短即１次，簡而言之，高中低檔代表著加熱的時長?？傮w設(shè)計方案本次設(shè)計的方案主要分為兩個部分，硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計主要是將各個模塊同單片機聯(lián)結(jié)在一起，成為一個完整的可工作的系統(tǒng)，達到最終設(shè)計的目的。軟件設(shè)計包括電路設(shè)計圖的繪制以及運行程序的編寫。初始方案設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計初步方案：通過穩(wěn)定數(shù)字溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)從而達到控制繼電器的斷開與閉合狀態(tài)來控制電熱棒加熱時間。在本次的設(shè)計中，主要由單片機、液晶顯示屏、溫濕度傳感器、外接鍵盤、繼電器、插板和簡易加濕器（主要由電加熱棒和盛水容器組成）幾個部分構(gòu)成，其整體原理框圖如圖1所示，單片機通過溫濕度傳感器采集和處理數(shù)據(jù)并顯示于顯示屏上，同時通過對采集到的數(shù)據(jù)進行判斷得出應(yīng)該讓加濕器開始工作還是保持不變，同時保持外接鍵盤與單片機之間的聯(lián)系，而后決定繼電器應(yīng)該斷開還是閉合來控制插板的通電與否來影響加熱棒的工作狀態(tài)和時長。這一套系統(tǒng)在應(yīng)用了單片機的基礎(chǔ)上，簡化了許多步驟，可以完成本設(shè)計的既定目標(biāo)。圖2-1設(shè)計方案簡略系統(tǒng)框架圖方案的調(diào)整及完善首先，有一個問題就是，在加濕器的選擇上的問題，由于市面上最為普遍的室內(nèi)加濕器品種是更為方便的超聲波加濕器，然而超聲波加濕器本身的加濕工作原理太過復(fù)雜，一般條件下無法人為更改工作方式，不方便在原有的基礎(chǔ)上進行改造使其智能化，故而本次設(shè)計最后采用的不是現(xiàn)成的市面上銷售的加濕器，而是自己用其他物品代替的電加熱式“簡易加濕器”，主要由家熱容器，加熱棒，插板三部分組成。其次，本次的方案設(shè)計主要是依靠單片機的最小系統(tǒng)開發(fā)板，然而由于之前購買的開發(fā)板已經(jīng)有一段時間了導(dǎo)致其自帶鍵盤無法使用，于是在實物焊接過程中選擇了購買了4*2的按鍵模塊代替開發(fā)板本身的按鍵來完成設(shè)計的要求，最后選用的是樹莓派二代Raspberrypi開發(fā)板學(xué)習(xí)板8鍵按鍵模塊。最后一個問題是，在初始的方案設(shè)計中，關(guān)于高中低檔的設(shè)置本打算采用規(guī)定工作時長的方式，即高檔持續(xù)加熱五分鐘、中檔三分鐘、低檔一分鐘，這樣逐級遞減的方式，但是后來考慮到持續(xù)加熱的方式可能會影響加濕器的使用壽命，而且也不科學(xué)，浪費用電，在經(jīng)過一番考慮之后決定采用一種新的方式來代替高中低檔的工作方式，即在整個系統(tǒng)的工作期間，程序循環(huán)一次測量一次溫濕度，監(jiān)測一次按鍵是什么檔位，然后循環(huán)多少次加熱多少次，根據(jù)檔位來改變數(shù)值。整個系統(tǒng)循環(huán)一次則計數(shù)加1，然后當(dāng)這個計數(shù)數(shù)值達到３的時候，此時檢測是高中低三個檔位中的哪一個，高檔加熱完全循環(huán)次數(shù)即３次，中檔比高檔加熱時間短即２次，低檔比中檔加熱時間更短即１次，簡而言之，高中低檔依舊代表著加熱的時長，但是間歇性工作節(jié)省了用電還延長了加濕器的使用壽命。硬件設(shè)計本章著重討論了構(gòu)成系統(tǒng)的各個部分，介紹了各個部分的功能、各個器件管腳的定義等內(nèi)容，并進行了相應(yīng)的設(shè)計。單片機簡介單片機概述單片機這個詞源于英文詞組“singlechipmicrocomputer”的中文翻譯，簡稱SCM，單片機的出現(xiàn)引領(lǐng)著微型計算機經(jīng)歷了從簡單的計算到遠程控制的一個質(zhì)的飛躍。其可以說是把存儲器、CPU、輸入或者輸出對應(yīng)的接口電路以及其他一些模塊歸置在一起的一個電路芯片式的微型計算機。市面上出現(xiàn)了可以使用于各行各業(yè)各方各面能夠滿足各種各樣的需求的不同型號不同類別的單片機。單片機的品種如此繁多，難度也不盡相同，那么本次設(shè)計使用的是哪一種呢？本設(shè)計主要用到的是最基礎(chǔ)的AT89C52單片機。最小系統(tǒng)板實物圖如下圖：圖3-1單片機89C52實物圖89C52主要功能特性STC89C52RC單片機的主要特性如下圖：基于以上眾多的優(yōu)勢，最后選擇了89C52作為這次設(shè)計的單片機。AT89C52引腳作用單片機89C52有40個引腳，每個引腳都有不同的作用，單片機89C52的引腳分布圖如下圖：圖3-2單片機89C52引腳圖STC89C52RC引腳功能說明如下表：表3-189052引腳功能引腳名稱功能VCC（40引腳）電源電壓VSS（20引腳）接地P0端口（P0.0?P0.7，39?P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每32引腳）個引腳能驅(qū)動8個TTL負(fù)載，對端口P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。P1端口（P1.0?P1.7，1?8P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩引腳）沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。P2端口（P2.0?P2.7，21?28引腳）P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。P3端口（P3.0?P3.7，10—17引腳）P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。RST（9引腳）復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機單片機的復(fù)位初始化操作。KTAL2（18引腳）振蕩器反相放大器的輸入端此外，P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），P1.0和P1.1引腳復(fù)用功能具體參見圖3.1.2：數(shù)字溫濕度傳感器模塊（DHT21）數(shù)字溫濕度傳感器的選擇數(shù)字溫濕度傳感器的類別很多，有SHT11、SHT15等SHT系列，也有DHT11、DHT21等DHT系列，這些溫濕度傳感器的性質(zhì)大體上是相同。在研究生師兄的推薦下，于是本次設(shè)計在SHT11和DHT21之間選擇。就DHT21而言，接線只用3根，VCC、GND、DATA，SHT11系列還需要一根SCK時鐘線，雖然通信過程與DHT21應(yīng)該差不多，通信的高低電平持續(xù)時間需要準(zhǔn)確的控制，相較DHT21而言更為復(fù)雜，所以在數(shù)字溫濕度傳感器的選擇中選擇了DHT21。DHT21數(shù)字溫濕度傳感器的概述對于DHT21如下圖所示：圖3-3DHT21數(shù)字溫濕度傳感器外觀圖，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DHT21數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接，因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，方便了實物的連接。DHT21數(shù)字溫濕度傳感器的詳述傳感器性能說明表3-2DHT21傳感器性能說明表參數(shù)條件MinTypMax單位濕度分辨率0.1%RH16Bit重復(fù)性±1%RH精度25°C土3%RH0—50笆土5%RH互換性可完全互換釆樣周期12S響應(yīng)時間l/e(63%)25°C，lm/s空氣2S遲滯土0.3%RH長期穩(wěn)定性典型值±1%RH/yr溫度分辨率0.1°C16Bit重復(fù)性土0.5°C精度±1°C量程范圍-4080°C響應(yīng)時間l/e(63%)620S（2）接口說明DHT21的接口值得注意的是當(dāng)連接線長度小于20米時使用5K上拉電阻。（3）電源引腳溫濕度傳感器的的供電電壓為5V，傳感器通電后，需要等待短暫的1s時間，因為剛通電時會出現(xiàn)短暫的不穩(wěn)定狀態(tài)，在此期間不能正常工作。（4）單總線接口DHT21的通訊和同步，采用的數(shù)據(jù)格式是單總線的形式，5ms左右即可完成一次通訊，數(shù)據(jù)格式如下，數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。1602液晶顯示屏1602液晶顯示屏的簡介1602液晶顯示屏，這種液晶顯示屏由于其能夠同時顯示16列2行即32個字符的特點被人們命名為1602液晶顯示屏。這種顯示屏是由幾十個5X7或其他類型的點陣字符位連接而成的，一個點陣字符位顯示一個字符，字符位和字符位之間有一個間隔，每行之間也有一個間隔，起到了字符間距和行間距的作用，也正是因為如此所以1602不會被用在顯示圖形數(shù)據(jù)輸出的情況。本次設(shè)計所采用的液晶顯示屏相較于其他種類的液晶顯示屏而言有以下幾個優(yōu)（1）顯示質(zhì)量高，液晶顯示器畫質(zhì)高而且不會閃爍。（2）數(shù)字式接口，與單片機相連接的時候更加方便簡單，簡化了操作，更加實用。（3）在重量上比傳統(tǒng)顯示器要輕得多，而且縮小了體積，攜帶更加方便了。（4）功耗低，耗能方面比起其他顯示屏來說要更占優(yōu)勢。由于以上原因，本次設(shè)計選擇了1602顯示屏，質(zhì)地為玻璃質(zhì)地，尺寸69.5*21.8*17.8（mm），采用的1602液晶顯示屏實物圖正反兩面圖如下：1602液晶顯示屏的引腳功能系統(tǒng)所采用的1602液晶顯示屏引腳圖如下：圖3-41602液晶顯示屏引腳圖簡易加濕器的設(shè)計加濕器簡介加濕器，廣義上指的是以給指定空間增加空氣濕度為目的的一種電器，可以用于日常生活例如客廳臥室，也可以用于工業(yè)例如大棚生產(chǎn)車間等；而狹義上的加濕器指的就是市面上銷售的給室內(nèi)加濕的小型家用電器，大多用于客廳或者臥室。對于北方干燥的冬天來說，加濕器無疑是皮膚干燥等一系列由于水分缺失而引起的毛病。加濕器根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分成許多種類別。加濕器這一小型家電從引入中國并開始試生產(chǎn)使用到現(xiàn)在已經(jīng)有將近二十年了，經(jīng)過不斷的技術(shù)創(chuàng)新更新?lián)Q代，加濕器這種電器原本陌生現(xiàn)在卻已經(jīng)走入千家萬戶。下圖是市面上的室內(nèi)加濕器的圖片示例：圖3-5當(dāng)代室內(nèi)加濕器示例一溫度、濕度、空氣質(zhì)量等都是最能夠影響人們各種感受的因素，而濕度則是很重要的一個因素之一。有研究稱，當(dāng)室內(nèi)濕度保持在45~65%RH，人的感覺器官反饋處在最佳狀態(tài)，工作、休息都能取到良好的效果。據(jù)不明確統(tǒng)計，空氣加濕器在我國仍然屬于新興產(chǎn)物的范疇，許多人覺得加濕器并不是生活必需品，而其中的原因大概就是因為加濕器的工作不夠“智能”，所以才會顯得可有可無。正好在大學(xué)的專業(yè)課程與之相關(guān)，所以選擇了利用單片機和一些設(shè)計軟件來進行“智能”加濕器的設(shè)計。這項設(shè)計的意義為了提升加濕器存在的意義和價值，讓加濕器這一小型家電能被更多人喜歡。加濕器的分類加濕器從使用場所的類別上來分可大概分為工業(yè)用加濕器、商用加濕器和家用加濕器。工業(yè)加濕器主要用于工廠車間等大型空間，專業(yè)性要求較高，故而不予贅述。商用加濕器通常用于KTV、酒店等娛樂場所或者辦公室、銀行、醫(yī)院、等。而本設(shè)計中主要討論的是室內(nèi)小型加濕器，故而商用加濕器不加討論。而現(xiàn)代的家用加濕器主要可以分別以下幾類：（1）超聲波加濕器：是現(xiàn)如今市面上應(yīng)用最廣泛的加濕器種類之一，已廣泛應(yīng)用。（2）純凈型加濕器：直接蒸發(fā)型加濕器通常也被稱為純凈型加濕器。（3）電熱式加濕器：其原理是將水加熱到100℃，產(chǎn)生蒸汽，將蒸汽散發(fā)出來，在所有的加濕器類別當(dāng)中電熱式加濕器的技術(shù)是最簡單的。加濕器的選擇（1）幾種加濕器的優(yōu)缺點加濕器能清新空氣，營造舒適的環(huán)境。超聲波加濕器的優(yōu)點是加濕強度大、加濕均勻、加濕效率高、使用壽命長。純凈加濕技術(shù)則是才開始的新技術(shù)，洗滌空氣來提高環(huán)境濕度和清潔度，還可以預(yù)防冬季流感病菌。電熱式加濕器是最簡單最原始的加濕器，方便簡潔。（2）加濕性能比較超聲波加濕器具有效率高、電耗低、穩(wěn)定性好的特點，可以實現(xiàn)溫度控制與濕度控制的相對獨立、互不干擾，但是技術(shù)含量比較高，不好改進。電熱式加濕器的工作流程主要分兩步：第一步產(chǎn)生蒸汽，電加熱水沸騰產(chǎn)生蒸汽；第二步傳播，通過蒸汽擴散裝置把水蒸汽擴散到空氣內(nèi)。故而電熱式加濕器的優(yōu)點有：性能穩(wěn)定、使用壽命長、維護工作量小，同時電熱式加濕器的技術(shù)攻關(guān)難度是最低的，故而在設(shè)計簡易加濕器的時候選擇以電熱式加濕器為模板。簡易加濕器的設(shè)計由上一小節(jié)我們可以知道，電熱式加濕器工作的主要兩個步驟，由電加熱使得水蒸發(fā)出水蒸汽，在設(shè)計過程中采用了電加熱棒加熱容器中的水的基本思路。在選擇容器的時候，主要考慮到必須便于攜帶的要求和盡快出霧的限制，故而選擇了一個廣口不銹鋼水瓶作為水容器。再加熱棒的選擇上，也主要著眼于，功率小體積小兩個方面的要求，最后選定了一款小型的500W的電加熱棒。插板、電加熱棒和不銹鋼水瓶組成了一個最簡單的電熱式加濕器。最后根據(jù)設(shè)計方案得到的簡易電熱式加濕器實物圖如下圖所示：圖3-6簡易加濕器實物圖一圖3-7簡易加濕器實物圖軟件設(shè)計電路設(shè)計圖繪制AltiumDesigner10簡介AltiumDesigner是Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一款全新的開發(fā)系統(tǒng)。目前最高版本為：AltiumDesigner15.0.7Build36915，然而為了使用方便以及兼容性原因本次設(shè)計采用的是AltiumDesigner10版本。AltiumDesigner除了涵蓋了包括Protel99SE在內(nèi)的一系列版本設(shè)計軟件的功能和優(yōu)點外，還改進了許多不方便的功能，同時也新增加了很多高端開發(fā)功能。這使得在本次設(shè)計中，許多技術(shù)難題得以解決，更是簡化了操作流程，電路設(shè)計情況一目了然，電路圖的修改和維護也變得輕而易舉。電路圖設(shè)計本次設(shè)計的電路圖繪制主要由AltiumDesigner10完成圖4-1通過AltiumDesigner繪制的電路設(shè)計圖程序編寫KeilUvision4簡介KeilUvision是德國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的是與C語言幾乎沒有差別的語言來編寫程序。我們還可以在關(guān)鍵位置的匯編語言嵌入，使得程序幾乎可以達到與匯編語言一般無二的工作效率。KeilUvision標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為單片機的軟件開發(fā)創(chuàng)造了一個類似C語言的環(huán)境，形成了一個靈活的開發(fā)環(huán)境，更加貼合實際，操作流程更加簡便，程序編寫更加的得心應(yīng)手。本次設(shè)計的程序編寫主要由KeilUvision4完成。在程序編寫過程中，要時常記得保存，程序便也完成后需要進行編譯，檢查是否有錯誤或者警告，完善程序。編譯當(dāng)前文件后，需要Rebuild生成可執(zhí)行的文件。文件保存完畢即可運用stc-isp-15xx-v6.51下載到單片機中等待運行檢測。程序設(shè)計本次設(shè)計的程序編寫主要由KeilUvision4完成，在整個程序的編寫過程中，最重要的就是定義程序，就好比一個公司里將各個職位的責(zé)任和義務(wù)定好一樣，對于整個程序而言都是極為重要的，而下一個部分則是溫濕度模塊的初始化，本次設(shè)計的核心內(nèi)容其實就是溫濕度數(shù)據(jù)的采集和處理。在第三章中我們曾經(jīng)提到過關(guān)于本次設(shè)計采用的DHT21溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集，DHT21的通訊和同步，數(shù)據(jù)格式：在40bit數(shù)據(jù)中包含了16bit的濕度數(shù)據(jù)和16bit的溫度數(shù)據(jù)以及最后8bit的校驗。因此在程序設(shè)計過程溫濕度的40數(shù)據(jù)的采集與處理轉(zhuǎn)化后輸出到1602液晶顯示屏也是很重要的一個環(huán)節(jié)。程序主要涉及的數(shù)據(jù)采集已經(jīng)完成，下一步則是針對可視化輸出要求的1602液晶顯示屏初始化程序。在1602液晶顯示屏的初始化完成后必須設(shè)置好液晶顯示屏的顯示內(nèi)容，包括溫度濕度兩個關(guān)鍵數(shù)據(jù)之間的距離等要求。程序的最后部分是關(guān)于本次設(shè)計的智能加濕器的高中低三個檔位的工作要求規(guī)定，其中包含了對工作模式的定義和工作方式。功能測試與結(jié)果分析功能測試在設(shè)計的最后需要進行的就是整個系統(tǒng)的功能測試，首先要將電源、單片機、顯示屏、溫濕度傳感器、繼電器、加濕器幾個模塊連接起來，通上電，設(shè)計通電后的狀態(tài)圖如下：圖5-1系統(tǒng)通電后整個設(shè)計的狀態(tài)圖下圖為簡易加濕器系統(tǒng)的狀態(tài)圖，圖5-2系統(tǒng)通電后簡易加濕器系統(tǒng)的狀態(tài)圖下圖為通電后繼電器和外接鍵盤的工作狀態(tài)，繼電器亮燈，開始工作，可以聽到繼電器每隔極短間隔發(fā)出的卡卡的聲音，外接鍵盤無直觀顯示：圖5-3系統(tǒng)通電后繼電器和外接按鍵的狀態(tài)圖圖5-4系統(tǒng)通電后自動模式的工作圖由上圖我么們可以看到，整個系統(tǒng)開始工作，電源接通后，按下復(fù)位鍵，溫濕度傳感器開始工作，顯示當(dāng)時的溫濕度數(shù)據(jù)，如上圖我們可知，溫度為24℃，濕度為73%，可以看到加濕器通電后默認(rèn)為AUTO自動檔，即根據(jù)室內(nèi)濕度改變工作狀態(tài)。當(dāng)室內(nèi)濕度低于65%時，繼電器閉合，加濕器系統(tǒng)通電，加熱棒開始工作。以下幾張圖片則分別為高中低三個不同的檔次的顯示：圖5-5系統(tǒng)高檔時的工作圖圖5-6系統(tǒng)高中時的工作圖結(jié)果分析由上一小節(jié)的內(nèi)容可以得出本次設(shè)計的最后結(jié)論，本次設(shè)計完成了以下幾個目標(biāo)：（1）本次設(shè)計的成果支持可視化輸出，室內(nèi)溫濕度情況和加濕器的工作模式一目了然。（2）設(shè)計成果支持實時監(jiān)測室內(nèi)溫濕度，隨著室內(nèi)濕度變化而改變加濕器的工作時長。當(dāng)室內(nèi)濕度低于65%時，自動開始加濕工作，而當(dāng)室內(nèi)濕度高于65%時，就自動斷開工作，實時監(jiān)控，每隔一分鐘檢測一次室內(nèi)溫濕度并進行相應(yīng)的調(diào)整。（3）設(shè)計成果支持手動調(diào)整加濕器工作模式（高中低檔）。本次設(shè)計的加濕器，在一開始打開的時候就是自動工作模式，而高中低三個檔次各有不同。在整個系統(tǒng)的工作期間，程序循環(huán)一次測量一次溫濕度，監(jiān)測一次按鍵是什么檔位，然后循環(huán)多少次加熱多少次，根據(jù)檔位來改變數(shù)值。整個系統(tǒng)循環(huán)一次則計數(shù)加1，然后當(dāng)這個計數(shù)數(shù)值達到３的時候，此時檢測是高中低三個檔位中的哪一個，高檔加熱完全循環(huán)次數(shù)即３次，中檔比高檔加熱時間短即２次，低檔比中檔加熱時間更短即１次，簡而言之，高中