基于SHT21传感器的智能加湿器设计

基于SHT21传感器的智能加湿器设计陈善为，梁美平，王远，吴娜娜，张乘（宝鸡文理学院教育学院，陕西宝鸡721016）统。系统由湿度采集、中央控制、显示输出和加湿控制4个部分组成，利用89C51单片机对SHT21采集的数据进行处理，系统依据处理后的数据对加湿过程进行控制，同时把数据反馈给显示装置进行可视化输出。测试结果表明，加湿器系统能及时、准确的测量环境温湿度数据，并根据系统预设值，控制加湿器正常工作，实现加湿器智能湿度控制的目的。
加湿器在曰常生活中的应用非常广泛，目前，市场上的加湿器以热加湿型、风机加湿型为主，这类加湿器的工作原理主要是通过蒸发水来缓解空气干燥度或是使用个强吸水性物品来先吸收水分，同时让风机不断强制循环空气来带走水分，散发到空气中，达到加湿的目的m.但这类加湿器需要人工操作，并且欠缺智能化、人性化等方面的设计考虑。随着传感技术、计算机技术的发展，人性化、智能化以及高精度是未来加湿器发展的主导方向0.本文设计了一种基于SHT21传感器的智能加湿器。该模型运行稳定，工作正常，能够在小范围空间内，实时准确的测量湿度数据并按预设值自动控制加湿过程，具有人性化、智能化等优点，是种理想的智能加湿模型。
1设计原理为智能加湿器的系统原理图，如图所示，加湿器主要由4部分构成，分别为湿度采集部分、中央控制部分、显示部分和加湿控制部分。其中中央控制部分又分为湿度测量和湿度处理。在加湿器开机并系统初始化之后，首先由中央控制部分的单片机向SHT21发送指令，SHT21通过湿度传感器和温度传感器产生温湿度信号，经过初步滤波，信号被发送给中央控制电路的单片机，单片机负责对温湿度信号进行放大、测量、A/D转换等工作，转换后的数据再发送给加湿控制电路，控制加湿器按设定参数工作，同时把数据反馈给显示装置进行数据的可视化处理，终达到对环境进行智能加湿的目的。
基金项目：2014地方高校大学生创新训练计划项目（201410721023）；2014陕西省教育厅资助项目（14K1021）系统原理图（b）引脚功能划分2系统硬件设计智能加湿器的硬件控制主要由4部分构成：湿度采集、中央控制、显示输出、加湿控制。
1）湿度采集部分的核心构件为SHT21传感器。
该传感器能够对环境的温度和湿度进行监测，湿度精度±2（相对湿度20~80），温度精度±0.3°C（环境温度25~42°C）H.传感器经过标定，既能提供I2C数字接口，也能提供PWM模拟输出模式。因为数字通信可大大降低功耗，在正常工作状态下，功耗可在3W以内，在延长测量间隔的情况下，功耗还可进一步降低。因此实际使用SHT21过程中，都是配合A/D电路进行数字化信号转换。除此之外，SHT21的分辨率还可以通过指令进行8/12bit到12/14bit的改变，便于检测电量状态，同时输出校验和，有助于提高通信的可靠性。
SHT21引脚排列如所示：GND?接地端；DATA?双向串行数据线；SCK?串行时钟输入；VDD?0.4~5.5V电源端。SHT21通过SCK与DATA端与中央控制部分进行数据通信。
2）中央控制部分主要由89C51单片机构成，89C51的典型引脚结构如所示。
现与89C51控制器的同步串行数据传输。其它外围电路方面，9C51控制器的P0引脚为1个8位漏级开路双向I/O口，系统将P0引脚与显示输出部分连接，实现数据的可视化控制高操，罗小华，钟雪倩。基于高性能FPGA的智能加湿器设计。江南大学学报：自然科学版，2011，10（5）：547-550.蔡骏。多功能室内小型加湿器研究。南昌大学，2012：35-37.朱海星。加湿器工作原理简介。物理教师，2006，27（10）：52-53.（下转第103页）0.59.显然二级配置结果符合经济评价标准；Y3不符合，放弃。根据公式（5），（6）得配置组合的优度S =.80，S\"=0.78，符合技术经济综合评价标准。用中的功能模块组合和中的零部件组合共同构成的产品配置清单（，）即是满足客户基本功能需求并且在控制制造成本的同时尽量满足客户魅力期望需求的优配置方案。
表4零部件成本价目表项目价格/元项目价格/元专利磁力刹车不锈钢齿轮标准磁力刹车黄铜齿轮石墨机身国产轴承钛合金机身日本轴承镁铝合金线杯瑞典轴承钛合金线杯4结语本文通过引入分级配置的方法，研究了产品快速配置设计方法，具体有如下特点：对具有较多功能模块和可选零件选项的产品具有广泛的适用性；具有自我完善性，人工调整环节可以扩展配置单元数据库，提高系统可配置范围；对于结构复杂、可配参数多的产品，可在不损失配置精准度的同时进一步降低配置BOM的复杂度，提高配置效率；在配置过程中考虑经济因素，提高了产品的市场竞争力；工程智能化应用前景广阔，将产品配置设计与虚拟样机技术结合可以快速高效的对企业订单作出响应，降低产品研发成本。