多功能智能家居干燥系统

一、项目概述

1.1 引言

我国南方大部分城市，雨水充沛，多雨的天气使得人们平日经常"晒不干"衣物鞋袜。尤其是遇到梅雨季节，闲置在橱柜里的衣物被褥也经常会湿漉漉的，处理起来十分不便，潮湿的衣物被褥对人的身体健康也存在着不利因素。而每每遇到临时要用时，更是让人无可奈何。如图1和图2所示，就是人们在生活中经常遇到的情况。

图1 衣柜发霉一角 图2 长沙某居民屋的发霉漏水天花板

1.2 项目背景/选题动机

目前市场上的干燥设备有干燥器，如干鞋器、烘鞋器、烘衣器等等，其原理均是采用电热效应。但这些干燥器功能较为单一，对家居潮湿的问题也不能够很好的解决，主要存在以下问题：1）操作不方便，如不能定时开关、不能调温等；2）存在安全隐患，无过热、过流保护功能；3）能耗较高，工作模式单一，使用存在很大局限性，且不能自动停止加热或选择性加热。

本项目的设计目的及基本思路就是利用嵌入式系统技术，采用单片机、温湿度传感器、过流保护电路等设计出一款新型的多功能智能家居干燥系统，实现家居的智能干燥，对其工作状态、工作模式实现实时控制和自动转换，更能通过无线通信模块做到用户的远程监测和控制，从而解决南方地区家居环境潮湿所带来的一系列问题，所涉及的系统具有创新性、科技性、实用性和安全性，成本较低，迎合大多数家庭的需要，具有广泛的应用前景。

二、需求分析

2.1 功能要求

本项目旨在研制出一种方便、安全、智能的多功能智能家居干燥系统，它能够根据检测家居内环境的温湿度，实现自动断电，也能够与人工断电结合，而且能针对不同种类的家居环境，提供不同的适宜温度，以达到资源合理利用的目的。因此，本项目拟采用过流过热保护、温湿度检测等技术，在充分考虑本系统的安全性能的基础上，力争实现智能家居的多功能干燥，并做到节能降耗，项目的主要功能要求有：

实现自动温湿度检测，做到无人操作，具有无线通信功能，通过GPRS方式实现系统与用户之间的通信，用户可通过手机短信实现远程状态监测与控制；

2.干燥系统集成度高，体积小，可内置于任意需要干燥的家居环境中，如壁柜、鞋柜、衣柜等，做到使用方便、快捷；

3. 具有故障诊断与自保护功能，当传感器检测到工作模块电流电压过高过大时，能够实现自动断线进行自我保护，确保用电安全，以及避免引起火灾等危害；

4.增加杀菌除臭的功能，为人们生活带来更加便利、舒适、健康的环境。

2.2 性能要求

在实现功能的基础上，必然要保证能够达到项目性能方面的要求，本项目

三、方案设计

3.1 系统功能实现总体结构及原理

通过单片机作为处理器，借助湿度探头、温控系统、杀菌除臭系统和保护系统实现多功能智能家居干燥系统的数字定时、智能断电、智能杀菌除臭、节能开关、可调温度、过流过热保护、远程GRPS通信及检测等功能。多功能智能家居干燥系统的总体结构如图3所示，其总体工作原理图如图4所示。

图3 多功能智能干鞋器总体结构图

图4 总体工作原理图

3.2 硬件平台选用及资源配置

3.2.1湿度检测模块设计

湿度检测是MCU获取外界环境参数的重要一环，拟采用HS1101湿度传感器，实时监测空气相对湿度。

HS1101湿度传感器核心器件是基于独特工艺设计的电容元件，它的工作温度范围是-40℃~100℃，完全符合家居条件下的测量，另外它具有以下特点：（1）全互换性 在标准环境下不需校正； （2）长时间饱和下快速脱湿 ；（3）高可靠性与长时间稳定性 ；（4）专利的固态聚合物结构 ；（5）快速反应。

其原理是空气湿度改变，会引起电容电解质的变化，进而使电容值改变，MCU通过测量电容充放电时间确定实时相对湿度R，并与整定值R₀比较，如果R> R₀ ，则MCU发出停止加热信号A。

3.2．2温度检测模块设计

温度也是外界环境一重要参数，拟采用数字式DS18B20温度传感器测量温度。DS18B20温度传感器采用单总线通信方式，测温范围 －55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃，支持多点组网功能，最多8个DS18B20可以并联在唯一的主线上，实现多点测温，因此基于DS18B20的温度测量具有电路简单，可靠性强的特点。

MCU对采集的温度数据滤波后，得出实时温度值T，与设定值T₀比较，如果T>T₀ ，MCU则发出停止加热信号B，否则根据|T-T₀|的大小自动选择功率档位，以此维持环境温度的稳定。

根据我们对家居环境的温湿度采样及调查，温度的变化波动不大，湿度则时而潮湿，时而干燥，因此这里我们设定湿度优先级高于温度，即只要发出停止加热信号A