CN111811090A - 智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器 - Google Patents

智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器，包括自动行走机构以及安装所述自动行走机构上的加湿器，其特征在于，所述加湿器包括主控单片机以及与所述主控单片机连接的温湿度传感器，前距离传感器，左距离传感器，右距离传感器，还包括与所述主控单片机连接的液晶显示屏、按键、加湿器继电器，数模转换输出模块、水位监测模块以及步进电机驱动驱动模块。本发明的智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器，让加湿器可以移动，具有移动性，且智能化，提升了加湿器的使用性能。

Description

智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器
技术领域
本发明涉及加湿器技术领域，特别是涉及一种智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器。
背景技术
随着社会的发展和生活水平的提高，人们对生活品质和健康的要求越来越高。加湿器逐渐走进了普通家庭中，特别成为干燥地区家庭必不可少的一种日用家电产品。加湿器不仅可以用来加湿，还具有净化空气、消毒及散发香味等功能。但很多时候由于人工加湿不及时或其他问题导致空气湿度不达标，并且现有的加湿器还不能在房屋里自由移动，只能在某一固定的地方加湿，造成房屋内湿度不均，有损人的健康和舒适性，因此，让加湿器更加智能化将在未来有一个非常好的前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器，包括自动行走机构以及安装所述自动行走机构上的加湿器，所述加湿器包括主控单片机以及与所述主控单片机连接的温湿度传感器，前距离传感器，左距离传感器，右距离传感器，还包括与所述主控单片机连接的液晶显示屏、按键、加湿器继电器，数模转换输出模块、水位监测模块以及步进电机驱动驱动模块。
所述步进电机驱动驱动模块包括左步进电机驱动模块，右步进电机驱动模块，与所述的左步进电机驱动模块，右步进电机驱动模块连接的步进电机控制单片机，所述的步进电机控制单片机与主控单片机连接。
所述水位监测模块为干簧管水位监测模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器，让加湿器可以移动，具有移动性，且智能化，提升了加湿器的使用性能。
附图说明
图1所示为智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器的结构示意图。
图2所示为智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器的控制程序示意图。
图3所示为智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器的操作控制流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器，包括自动行走机构以及安装所述自动行走机构上的加湿器，所述加湿器包括主控单片机以及与所述主控单片机连接的温湿度传感器，前距离传感器，左距离传感器，右距离传感器，还包括与所述主控单片机连接的液晶显示屏、按键、控制加温器通断电工作的加湿器继电器，数模转换输出模块、水位监测模块以及步进电机驱动驱动模块。
其中，所述步进电机驱动驱动模块包括左步进电机驱动模块，右步进电机驱动模块，与所述的左步进电机驱动模块，右步进电机驱动模块连接的步进电机控制单片机，所述的步进电机控制单片机与主控单片机连接。其中，左步进电机驱动模块，右步进电机驱动模块分别与自动行走机构的主动轮相连接，通过旋转实现驱动行走。
其中，所述水位监测模块为干簧管水位监测模块或水位传感器。
本发明的主要完成以下功能:采集空气中的温、湿度并送入主控单片机，主控单片机根据设定的湿度判断是否进行加湿以及加湿量的大小等，水位传感器通过检测加湿器内水位的高低，从而通过主控单片机控制加湿器报警，避免干烧,自动行走机构(可采用现有可用的避障小车)通过3个超声波距离传感器感应前、左、右边距障碍物的距离并送入单片机，单片机根据设定的方向、距离判断是否改变方向。通过LCD液晶显示屏把空气中的温、湿度，设定的目标湿度，加湿器、小车的工作状态显示出来。由于系统复杂，硬件实现上采用模块化设计，降低系统设计的复杂性，首先调试和实现每一模块的特定功能，然后再将各个模块搭建在一起，完成整个系统的设计。
其中，所述的主控单片机是整个智能加湿系统的控制中，它控制每个子功能模块协调工作，进而完枢成整个智能加湿系统的所有功能。本智能加湿系统选用价格低廉且性能可靠的80C52单片机，它属于80C51改进增强型单片机，集成了向上或向下计数器和时钟输出等更多功能。80C52的另一个特点是可以工作于低功耗模式，可选择空闲模式和掉电模式。在掉电模式下，时钟停止，RAM数据不丢失，同时其他功能都停止，空闲模式下，虽然CPU停止工作，但R AM、串行口、定时器和中断系统仍能正常工作。80C52的这些特点成为了众多嵌入式控制应用系统首选的单片机。
在智能加湿系统中选用液晶显示器作为输出状态显示主要有以下几个优点:显示参数稳定且不闪烁，这是由液晶显示独特的显示原理决定的，智能加湿系统中选用1602字符型液晶显示器，重量轻、体积小，便于本系统的集成化、小型化，智能加湿系统中选用的液晶显示器是数字式接口，让它和单片机的控制接口更加简单可靠，操作也更加方便，智能加湿系统中选用液晶显示器，用户通过按键调节方便。液晶显示器使用直接寻址的方式进行内容显示，这使得用户对液晶显示器的屏幕调节更加方便，液晶显示器消耗的功率低，本系统选用的液晶显示器的能耗主要用在内部电极的消耗和去驱动IC上，因此，耗电量要比传统显示器少一点。综合上述原因及优点，本智能加湿系统选用的是1602字符型液晶显示器。
温湿度传感器采用DHT11，DHT11是一个已经存储了校准数字信号的温湿度传感器。智能加湿系统中选用的传感器包括一个感湿元件和一个测温元件，并且这两元件在内部与一个高性能的8位单片机相连接，完成温、湿度的采集。该智能加湿系统的温湿度传感器应用专用的温湿度传感技术和温湿度采集技术，保证产品的稳定性和可靠性，传感器还具有抗干扰能力强、响应快及性价比高等优点。DHT11是单线制串行接口，更易于系统的集成化、小型化且功耗低，成为工程应用的最佳选择。
步进电机选用数字式步进控制电机，依据它的原理，车轮每转动一下，步进电机线性增加一个角，角位移线性增大，对应时钟脉冲做相应的变化。由于这种线性关系的传递性，这种数字式的步进电机容易实现单片机的控制。智能加湿系统中选用的步进电机的工作原理是利用电流转换电路，将电源提供的直流电转换成为不同时序控制步进电机转动的控制电流，用这种控制电流直接给步进电机供电，避免了单片机对步进电机控制的复杂性。智能加湿系统中的步进电机与其他电机的最大不同是:智能加湿系统中的步进电机是通过输入不同的时钟脉冲信号来实时控制步进电机转动的，输入一个宽脉冲信号，电动机就相应转动一个大的角度。
智能加湿系统中选用的数模转换模块PCF8591是一个单集成、低功耗、单独供电的模块。在智能加湿系统中PCF8591器件上与单片机相连的数据传输端口、控制端口都是以串行的方式进行传输。数模转换模块的启动信号由80C52单片机发出，80C52单片机在发出数据传输信号前，要先检测总线的占用情况。若总线处于空闲状态，可发出数据传输信号，进行数据传输。智能加湿系统中选用的数模转换模块可单独供电(电压范围2.5～6.0V)，且具有低待机电流等优点。
智能加湿器的所有命令和数据输入到主控单片机，主控单片机完成数据的处理后将信息输出到相应的设备。按下开机按键后，主控单片机首先调用温湿度检测程序，通过温湿度传感器采集空气中的温、湿度，然后调用液晶输出程序通过液晶显示屏将当前空气中的湿度、温度、目标湿度和当前工作模式实时显示出来。按下启动加湿器按键后，加湿器进入初始状态———自动加湿模式。这时主控单片机调用加湿器控制程序比较空气中的湿度和目标湿度的大小，如果空气湿度小于目标湿度，则通过闭合继电器启动加湿器。通过按键可以改变目标湿度的数值大小。按下切换加湿器工作模式按键后，加湿器从自动模式切换到强制模式。此时无论空气中的湿度是否小于设定湿度，加湿器都会进行加湿工作。在加湿工作中，数模转换模块会输出一个与空气湿度和目标湿度的差值成正比的电压，这个电压可以扩展用于功率自动调节。当加湿器工作于强制加湿模式并且空气湿度大于目标湿度时，数模转换模块输出一个最小电压。在加湿模式中，按下小车启动按键便可启动加湿器的避障功能，它会在室内四处移动并躲开障碍物。此时主控单片机调用距离检测程序并通过位于加湿器前、左、右3个方向的距离传感器检测距离，判断是否改变方向。通过小车速度调节按键可以改变小车的移动速度。当行进方向或行进速度改变时，主控单片机会将相应信息输出到步进电机控制单片机。步进电机控制单片机接收到信息后，便会改变步进电机的转动方向或转动速度。当加湿器缺水时，主控单片机通过干簧管检测到该信息，以上功能都会被强制停止并在显示屏上显示缺水信息。调试方面，程序用C语言编写，kill调试，用Proteus进行仿真。在程序调试、仿真完成之后将程序写入单片机进行功能检测。
开机后，先进行各模块的初始化设定，把当前的温度、湿度、目标湿度以及当前工作模式显示出来。程序启动后循环检测是否有按键按下，检测到某一按键启动就进入相应的中断和子程序。程序启动后每隔约1.5s采集一次空气中的，并且判断是否进入了加湿模式，如果温、湿度进入了加湿模式则继续判断是否需要闭合继电器及是否进入了巡航模式，如果进入了巡航模式则进行周围距离的采集并且选择电机的运行方式。当LCD屏上显示的信息发生变化时调用相软件程序用C语言编写、kill调试、用Proteus进行应程序进行更改。当数模转换输出模块输出电压发生变化时调用相应程序进行更改。
用Pro-teus仿真观察，液晶显示屏将当前空气中的湿度、温度、目标湿度以及当前工作模式显示出来。按下启动加湿器按键后，加湿器首先进入初始状态———自动加湿模式。通过按键可以改变目标湿度的数值大小。按下切换加湿器工作模式按键后，加湿器从自动模式切换到强制模式。在加湿模式中，按下小车启动按键便可启动加湿器的避障小车功能，通过小车速度调节按键可以改变小车的移动速度。由于需要供电，为节约用电，延长电池续航能力，采取湿度检测实时记录，达到人体所需湿度，由强制模式变为待机模式。间歇式喷气，保证游走过程中，实时监测，间歇加湿。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器，包括自动行走机构以及安装所述自动行走机构上的加湿器，其特征在于，所述加湿器包括主控单片机以及与所述主控单片机连接的温湿度传感器，前距离传感器，左距离传感器，右距离传感器，还包括与所述主控单片机连接的液晶显示屏、按键、加湿器继电器，数模转换输出模块、水位监测模块以及步进电机驱动驱动模块。
2.如权利要求1所述智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器，其特征在于，所述步进电机驱动驱动模块包括左步进电机驱动模块，右步进电机驱动模块，与所述的左步进电机驱动模块，右步进电机驱动模块连接的步进电机控制单片机，所述的步进电机控制单片机与主控单片机连接。
3.如权利要求1所述智能休眠与唤醒的环保智能型加湿器，其特征在于，所述水位监测模块为干簧管水位监测模块。
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