CN105527844A - 一种家庭环境控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出家庭环境控制系统，包括微处理器模块、温湿度传感器模块、阈值设置模块、液晶显示模块、报警模块和执行控制模块；其中的微处理器模块以STC89C52单片机为控制核心；温湿度传感器模块、阈值设置模块、液晶显示模块、报警模块和执行控制模块分别与微处理器模块相连；本发明的优势在于具有性价比高、工作稳定、调试方便、测试精度高等优点，可用于几乎所有的家庭中；该系统成本低廉，大多数的家庭也能承担得起。

Description

一种家庭环境控制系统

技术领域

本发明涉及的是监控领域，具体而言是有关于一种家庭环境控制系统。

背景技术

智能家居(SmartHome)是一个平台，包括建筑智能化，自动化；形成高效、舒适、安全、方便的家居环境。智能家居是现代社会的一个热点问题，它是网络信息通信技术实现家居用品等智能控制手段的目的，目前，己经有更多的机构和个人开始研究智能家居。

随着网络技术的发展，特别是无线网络的发展，网络和智能家居系统可以提供远程控制，家用电器(空调，热水器等)控制，照明控制，远程控制，自动控制，内部和外部的窗帘，防盗报警，电话远程控制，可以对各种编程定时，使生活变得更加舒适，方便和安全；而温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪等都有直接的影响，如进来干眼症患者愈来愈多，患者的康复就和空气的温湿度有密切的关系，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。

近年来随着电子技术的发展，市场上出现各种室内环境测量仪器。国外早在20世纪80年代就开始对温湿度控制技术进行研究,其采用模拟式的组合仪表，釆集温湿度信息并进行指示、记录以及控制。现在国外温湿度控制技术发展很快，正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温湿度控制技术的起步较晚，我国工程技术人员在发达国家温湿度控制技术的基础上研究微机控制温湿度技术，这种技术仅限于温度、湿度等单一种类环境因素的控制。综上所述，对室内温湿度等室内环境参数的综合检测系统的研究，具有重要意义及实用价值。尤其在90年代后，以单片机为核心的微芯片技术迅速发展，仪器仪表采用单片机控制后朝数字化、智能化、微型化方向发展，且功能电子或数字电路更加强大，在系统中采用单片机技术可将测量结果显示在LCD液晶屏上，并与预设值比较进行报警，此种方式在很大程度上提高了工作效率；因此，就目前的技术条件而言，设计一种温湿度传感的低成本的家庭环境控制系统，以获得性价比高、电路简单、工作稳定、调试方便、测试精度高等优点，是具有重大的实际意义的。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供的系统，在病人和护士之间架起一座及时沟通的桥梁，保证病员随时能够得到服务，让每个病人及时得到最佳护理。

本发明的上述目的通过独立权利要求的特征来实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的特征。

本发明的技术方案是：一种家庭环境控制系统，包括：微处理器模块、温湿度传感器模块、阈值设置模块、液晶显示模块、报警模块和执行控制模块；其中的微处理器模块以STC89C52单片机为控制核心；温湿度传感器模块、阈值设置模块、液晶显示模块、报警模块和执行控制模块分别与微处理器模块相连；

进一步的，所述传感器模块使用DHT11数字温湿度传感器；通过DHT11检测出当前环境下的温湿度，将所测数据交给单片机进行分析和处理，并分别存入不同数组以便显示时候用；本系统每间隔5s采集一次数据送入单片机；

进一步的，所述液晶显示模块采用1602液晶显示模块，实现温湿度检测值和阈值的显示；其分两行显示，上边一行显示湿度，下边显示温度值，两行的末尾4位是阈值显示位；

进一步的，所述报警模块采用有源蜂鸣器，无论温度还是湿度超出范围蜂鸣器都是以相同频率的声音进行报警提示；

进一步的，所述控制执行模块采用继电器控制模块，可以控制降温风扇以及喷雾器工作状态。

本系统的工作原理是：传感器模块使用的是DHT11数字温湿度传感器，通过DHT11检测出当前环境下的温湿度，将所测数据交给单片机进行分析和处理，并分别存入不同数组以便显示时候用。其中，为了显示稳定，本系统每间隔5s采集一次数据送入单片机。1602液晶显示模块就是实现温湿度检测值和阈值的显示，其分两行显示，上边一行显示湿度，下边显示温度值，两行的末尾4位是阈值显示位，正常工作的时候可以通过按键将其隐藏，需要调节阈值时，再显示出来方便调整。蜂鸣器报警模块实现了检测值超过阈值的时候鸣响报警，本系统采用的是有源蜂鸣器，因此无论温度还是湿度超出范围蜂鸣器都是以相同频率的声音进行报警提示，提醒工作人员此时温度湿度数据出现异常、需及时调整，及时启用升温器、加湿器，来有效的调整实验室内温湿度。继电器控制模块可以控制降温风扇以及喷雾器工作，继电器控制模块和上面提到的蜂鸣器报警模块都属于执行模块。阈值设置模块通过三个按键来实现阈值设置功能的，使得在不同环境下设置阈值提供了极大的方便，不需要每次都在程序里改动然后再烧录，省去了复杂的过程。

本系统所实现的主要功能包括：

1.温湿度实时检测及显示；通过LCD1602实时地显示传感器DHT11检测到的温湿度值，并且固定时间(5s)检测更新显示一次；

2.报警阈值的手动设置；通过三个按键实现温湿度阈值的设置，使得系统更加人性化、智能化；

3.当温度高于阈值上限时自动报警、继电器闭合，降温扇工作；当温、湿度低于阈值下限，湿度高于阈值上限这几种情况发生时，只有蜂鸣器报警。通过蜂鸣器发出声音实现报警，以提醒用户做出相应的改进措施；通过继电器实现一定的控制。

由以上本发明的技术方案可知，本发明与传统的系统相比较，其具有以下优势和有益的效果：

本发明结合了人们对环境舒适度的需要，设计了采用MCS-51系列单片机中的STC89C52和DHT11温湿度传感器的低成本的家庭环境控制系统，具有性价比高、工作稳定、调试方便、测试精度高等优点，具有较高的实用价值，可用于几乎所有的家庭中，该系统成本低廉，大多家庭也能承担得起。

附图说明

图1是本发明实施例的家庭环境控制系统的结构示意图；其中的：

1-温湿度传感器模块；2-微处理器模块；3-液晶显示模块；4-报警模块；5-执行控制模块；6-阙值设置模块。

图2为本发明实施例的主程序流程图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明：

本发明的家庭环境控制系统的结构示意图如图1示，该家庭环境控制系统包括：微处理器模块2、温湿度传感器模块1、阈值设置模块6、液晶显示模块3、报警模块4和执行控制模块5；其中的微处理器模块2以STC89C52单片机为控制核心；温湿度传感器模块1、阈值设置模块6、液晶显示模块3、报警模块4和执行控制模块5分别与微处理器模块2相连。

其中的微处理器模块2采用MCS-51系列单片机中的STC89C52温湿度控制，可以即时精确的反应温室内的温度以及适度的变化；完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度；在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被生长提供了更加适宜的环境。对于大棚种植和花圃、花卉栽培，必须在某些特定环境安装温湿度装置对其进行监控。本系统可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化，能够满足温湿度的控制要求。本系统选择STC89C52单片机作为主控芯片，足够本系统的运行，且价格便宜；

温湿度传感器模块1釆用数字是温湿度传感器DHT11，它包括数字传感技术和温湿度采集技术，具有很高的可靠性、稳定性。DHT11传感器包括一个阻式感湿元件和一个NTC测温元件，供电电压为3.3-5.5vDC,测量范围-湿度20-90％RH,温度0-50C,测量精度：湿度+-5％RH,温度1C。数字式传感器内部自带A/D转换，输出为数字信号，可直接被单片机读取，简化电路的同时，也简化了系统的程序。DHT11数字温湿度传感器是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它釆用专用的数字模块采集、温湿度传感技术，产品有极高的可靠性和卓越的长期稳定性，该产品具有品质卓越、响应快、抗干扰力强、性价比高等优点。每个DHT11传感器都曾在非常精确的湿度校验室里进行过校准。以程序的形式把校准系数储存在OTP内存中，传感器的内部在检测信号的处理时需调用这些校准系数。单线制串行接口让系统集成变得简单快捷。超小体积、低功耗，信号传输距离可超过20米，使其成为各类应用(甚至最为苛刻的应用场合)的最佳选择。

液晶显示模块3采用1602液晶模块，是一种工业字符液晶显示，可显示相同的16x2或32个字符，即16列2行；显示的主要数字、特殊符号和图形；在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光二极管，LED数码管，液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单。

家庭环境控制系统的主流程图如图2所示；整个系统的工作过程如流程图所示；该系统能够准确的显示当前的温度以及湿度，温度检测的范围0℃-60℃,测温精度：±2℃；湿度检测范围20％-100％RH，测湿精度：±5％RH；能够自主调节当前需要温度以及湿度的预设温湿度值，在系统上面有调节按钮，可随时根据需要增加或者减少预设值；一旦实际环境参数不在预设值范围内，蜂鸣器报警、继电器闭合等；报警方式为三极管驱动的蜂鸣音报警；系统的显示方式均为四位显示，采用LCD显示。

以上说明书文字与附图仅为对本发明的解释和说明，不以任何形式对本发明构成限制和限定，本发明的范围以权利要求书为准，一切不超出本发明宗旨的显而易见的修改、变换和替代方案均在本发明范围内。

Claims (5)

1.一种家庭环境控制系统，其特征在于包括：微处理器模块、温湿度传感器模块、阈值设置模块、液晶显示模块、报警模块和执行控制模块；其中的微处理器模块以STC89C52单片机为控制核心；温湿度传感器模块、阈值设置模块、液晶显示模块、报警模块和执行控制模块分别与微处理器模块相连。

2.根据权利要求1所述的家庭环境控制系统，其特征在于，所述传感器模块使用DHT11数字温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的家庭环境控制系统，其特征在于，所述液晶显示模块采用1602液晶显示模块，实现温湿度检测值和阈值的显示；其分两行显示，上边一行显示湿度，下边显示温度值，两行的末尾4位是阈值显示位。

4.根据权利要求1所述的家庭环境控制系统，其特征在于，所述报警模块采用有源蜂鸣器。

5.根据权利要求1所述的家庭环境控制系统，其特征在于，所述执行控制模块采用继电器控制模块，可以控制降温风扇以及喷雾器的工作状态。