智能温湿度控制器

刘晓乐++蔡刘根++李光宇

摘 要：本设计主要研究的是以STM32单片机为控制核心，它通过对空间状态中的温度，湿度及时的检测通过DS18B20以及DHT11传感器采集数据反馈到单片机系统中，采用PID算法处理，由程序指令通继电器直接操控外部硬件及时有效的控制周围环境的状态，使其维持在一个相对稳定的环境当中。

关键词：STM32单片机；DS18B20；DHT11；继电器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.134

1 引言

随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，温湿度控制几乎被应用于工业、农业、军事、科研和日常生活的一切领域，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来温湿度控制系统已应用到人们生活的各个方面，设计一个高精度，高品质的智能温湿度控制器与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温湿度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。

本设计基于电力系统对供配电设备环境的温度、湿度是影响设备运行的重要因素。温度过高会加速仪器设备元件老化，缩短其使用寿命，甚至直接导致设备损坏，低温，潮湿可能会导致爬电、闪络等事故。由此为了减少甚至避免该类事件的发生，我们设计了一个具有更高效，更精准的智能温湿度控制系统。

2 基于智能温湿度控制器的总体设计方案

本设计以STM32单片机为主控芯片，利用DS18B20、DHT11等传感器采集周围环境的温湿度数据，同时充分利用了单片机的内部资源，如LCD、PWM、AD、定时器、外部中断、串口等功能，通过继电器模块有效的将外部硬件连接，并设计采用了PID算法为核心算法，根据PID算法的良好的稳定性，能够在一定的时间内将周围环境的温湿度控制在较为理想的状态，从而达到设计的根本目的。

3 硬件设计模块

本设计以STM32为主控制器，外部硬件分为电源模块、数据采集模块、继电器模块以及外部硬件模块作为设计的核心控件。

3.1 电源模块

在单片机供电方面，我们采用12V外接电源供电，以保证单片机正常工作，在外部硬件供电方面由于所需电压即电流值较高，难以满足要求，所以采用了开关电源NES-100-24，对经过继电器到达的电压电流给予适当的放大，以满足外部硬件的需求。

3.2 数据采集模块

（1）DS18B20是常用的温度传感器，作具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。以下是设计的硬件图。

（2）DHT11传感器，用DHT11作为湿度数据采集，将其连接在单片机合适IO口，在程序的控制下进行周围环境湿度的读取，并在LCD上显示，同时其具有良好的灵敏特性、防水性、稳定性、高精度、低漂移。

3.3 继电器模块

本设计中继电器作为连接单片机与外部硬件，通过单片机给高低電平选择开关打开还是闭合，将电流直接传导到加湿器，小风扇，加热棒等外部硬件，从而在不需人为从操作下实现对周围环境温湿度的精准控制。

3.4 外部硬件模块

在外部硬件方面，为了能够较好地模拟真实环境，我们采用了亚克力板制作形成一个简单的温室小屋，并在小屋内放置加湿器，加热棒，小风扇等硬件，并在亚克力板的一侧留有缺口放置风扇并制作成能够垂直开启的窗户，在这样一个封闭的体系中就能够较好地模拟实际环境。

4 软件代码调试

系统开始工作，首先初始化IIC、UART串口、外部中断，进入主程序，我们先对DS18B20，DHT11进行初始化，并将传感器读取的数据经过处理后发送到LCD上，同时通过程序设计我们可以根据实际需要修改温湿度值的上下限。

5 结论

本设计采用PID算法对温湿度传感器采集的数据进行精准控制，可以让用户及时有效的了解周围环境的状况，并根据实际需求对环境进行操控，可以运用在许多领域，比如温湿度大棚，让农主及时了解大棚的实际情况，让农作物处在一个良好的生长环境当中。

参考文献：

[1]彭立，张建洲，王少华.自适应温度控制系统的研制[J].东北师大学报（自然科学版），1994（01）.

[2]俞胜扬.环境湿热实验箱加湿系统的改进[J].电测与仪表， 2004（02） .

项目经费：省级创新创业项目：智能温湿度控制器（编号：2016103791

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作者简介：刘晓乐（1995-），男，安徽泗县人，学生，研究方向：单片机控制。