基于单片机的恒湿感温变色加湿器

引 言

随着科学技术的发展，人们的生活水平逐步提高，对生活环境的需求也越来越高，促使家用电器的发展趋于智能化。良好的环境可给人体带来益处但一般情况下人们不易察觉湿度对人体的影响，加湿器可创造理想的室内湿度并利家庭成员的健康。本项目主体是一个超声波加湿器，可根据环境湿度自动调节，将环境湿度保持在适宜范围内。在加湿器外壳上涂上具有感温变色功能的材料，无论加湿器是否工作，都可通过加湿器的颜色对气温进行直接感知。

1 加湿器总体设计

加湿器系统采用 STC89C52 单片机和湿度传感器 [1] 作为核心，采用 C 语言进行程序编写，使用湿度传感器 DHT11 获取空气中的湿度信息，再通过模数转换器将湿度传感器输出的模拟信号转换成数字信号，利用单片机对数字信号进行分析处理后，将空气湿度信息显示在液晶显示屏上并控制加湿模块工作 [2]。同时还加入了防干烧报警系统和外壳感温变色功能，更直观地显示室内温度。加湿器系统原理如图 1 所示。

                                                                                                                                                   图1 加湿器系统原理图

2 智能控制系统的方案设计

2.1 智能控制系统的硬件设计

该设 计由 STC89C52 单片 机、DHT11 温 度传感 器、1602LCD 液晶显示屏和按键输入等部分组成。

电路组成包括温湿度检测模块、液位控制模块、液晶显示模块、报警模块、加湿模块和按键输入模块。

加湿电路单独供电，采用继电器控制电路通断，当环境湿度低于加湿器工作湿度时，继电器导通，雾化头工作加湿 ； 当环境湿度高于工作湿度或液位检测到缺水时，继电器关断， 加湿器停止工作。

控制系统硬件电路如图 2所示。液位控制模块与报警模块相连接，R16为一个电阻性液位传感器，液位变化改变其电阻大小，电压比较器通过比较输入电压的大小输出高低电平控制报警电路。液位过低时，报警电路导通，指示灯亮起， 蜂鸣器报警。

在加湿电路中，采用一个三级管控制继电器。继电器低电平导通，高电平关断。控制电路由 51 单片机来控制完成智能加湿。按键电路实现加湿器工作湿度设定功能。液晶显示电路主体是 LCD1602 液晶，可显示当前环境的温湿度和用户自己设定的加湿器工作湿度值。

2.2 智能控制系统的软件设计

系统由 51 单片机控制 [3]，用户只需根据自己的需要输入加湿器的工作值即可。控制系统流程如图 3 所示。

加湿器通电，液晶显示屏显示当前环境温湿度，用户根据自己的需要输入加湿器的工作湿度。当环境湿度 [4] 低于工作值时，加湿器工作，当环境湿度达到工作值时，加湿器停止工作。加湿器的工作与关断由单片机控制。液位控制电路监测加湿器水位，若水量正常，加湿器工作 ；水位过低，加湿器报警并停止工作。

3 加湿器的外壳涂层

加湿器的外壳涂覆有可逆的感温变色颜料 [5]，由电子转移有机化合物制成。电子转移有机化合物是一类具有特殊化学结构的有机显色体系。这种颜料具有从“无色”到“着色” 和从“有色”到“无色”的状态变化。将不同颜色的感温材料进行互配和拼色，温度为 5 ℃时，颜料颜色为黑色，12 ℃时为天空蓝，18 ℃时颜色为桃红，22 ℃时为大红，28 ℃时为橙红，31 ℃时为黄色，当环境温度高于变色材料的温度区间时， 材料变成无色。可通过颜色的变化获取室内温度信息变化。

4 结 语

具有感温变色功能的加湿器，在传统加湿器的基础上加入了智能加湿功能，并将变色材料涂覆到加湿器的外壳上，给消费者更好的使用体验，进一步提高了人们的生活质量。目前感温变色材料的运用仍存在一定的限制，智能加湿系统仍有优化空间。