论文部分内容阅读
摘 要：本文提出了一种由AM2321数字温湿度传感器和单片机STC12C5604等组成的带漏电保护的多功能干衣袋控制电路，可调节功率，自动控制烘干衣物。
关键词：AM2321；STC12C5604；LM2596；干衣袋
引言
在长时间外出旅游或遇到连续阴雨天气时，怎样使洗过的衣物干燥是一件头痛的事情。特别是参加旅行社的旅游，往往晚上到住的地方，早上就出发，没有办法晒衣物，采用电加热烘干衣物是一个可行的办法，常用的是用吹风机，但很费精力。
居家烘干衣物可以使用尺寸较大的干衣柜，采用带风扇的电加热方式，效果好，也省力。但这类干衣装置不适合随身携带。本文采用的是可任意折叠的体积和一件西装差不多的干衣袋，采用远红外电加热和空气的自然对流等方式烘干衣物，可以调节功率，可以根据设定的温湿度值自动判断衣物是否干燥。
采用含有己校准数字信号输出的温湿度复合型传感器AM2321作为测量元件，具有完全互换、成本低、长期稳定、相对湿度和温度测量、超长的信号传输距离、数字信号输出、精确校准、功耗极低、标准单总线数字接口、标准I2C总线数字接口、通信方式可自由选择等特点。
1、测量电路和原理
1.1测量原理
图1.1 电路原理框图
测量原理如图1.1所示：按键输入设定参数，单片机根据设定的功率值控制绝缘的柔性电热丝加热，显示电路显示功率和温湿度值。AM2321将测得的温湿度值以单总线的形式将温湿度值传输给单片机，单片机将测得的值显示出来，同时与设定的参数比较，控制是否按设定的功率加热。
由于处在高湿环境，为了保险起见，增加了漏电保护电路，以保证使用者的人生安全。
电源采用开关电源，提高效率，降低功耗。
1.2STC12C5604单片机
由于本电路的控制相对简单，为了节省成本，本着够用、充分利用的原则，单片机选择容量比较小的、不带A/D转换的20脚封装STC12C5604。它是南通国芯微电子有限公司推出的STC12C5620AD系列中4k字节用户应用程序空间的高速、低功耗、超强抗干扰、指令完全兼容传统51系列的单片机，具有单时钟/机器周期，内部集成有专用复位电路、EEPROM、看门狗等，可ISP/IAP（见图1.2）。
1.3AM2321
AM2321的接线示意图如图1.3所示，AM2321是湿敏电容数字温湿度传感器。是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合型传感器。采用专用的温湿度采集技术，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度集成测温元件，并与一个高性能微处理器相连接。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。通信方式采用单总线、标准I2C两种通信方式。两种通信方式都采用直接输出经温度补偿后的湿度、温度及校验CRC等数字信息。
温度分辨力为0.1℃，精度为0.5℃，测量范围为-40-80℃。湿度分辨力为0.1%RH，误差为3%RH。具有完全互换性。
1.4漏电保护电路
图1.4 漏电保护电路
如图1.4所示，正常时，两根电源线上的电流总是大小相等，方向相反，磁环上没有磁通，次级线圈也没有感应电压输出。当有人触电时，两根电源线上的电流就不相等，其电流的差值即为触电（漏电）电流，当电流达到一定值时（一般30mA），就要快速切断电源。
正常时，次级线圈没有感应电压，SCR1没有被触发而不导通，VCC经R3、D2给Q1足够大的基极电流，三极管饱和导通，继电器吸合，加热电源接通。
当漏电流达到保护值时，次级的感应电压正半周的峰值电压通过R2触发单向晶闸管使其导通并保持，其导通压降小于1V，经D2的分压，加在Q1发射结上的电压小于导通电压，三极管截止，继电器不吸合，切断加热电源。
正常情况下，按下SW1，流过相线的电流小于零线的电流，相当于人体触电或漏电，工作状态如上所述。R1的取值为
实际可取7k5。
1.5加热控制电路
由于加热功率有300W左右，为了保证发热均匀，采用PWM方式控制，加热器的加热周期为1S，继电器频繁动作寿命较短，尤其是在电压峰值附近接通时对触点很不利，也没用办法控制在电压过零时导通来减轻干扰，故采用双向晶闸管。为了与弱电隔离和减轻干扰，采用过零触发的光耦驱动，电路如图1.5所示。图中R1为限流电阻，LED1为加热指示用，MOC3081采用推荐电路，双向晶闸管采用4A的Z0405MF，R4和C1组成RC吸收电路，R5为电热丝。为了降低单片机的功耗，采用灌电流驱动。
1.6显示驱动电路
参数和状态显示电路如图1.6所示。为了减少占用单片机的口线数量，采用动态驱动显示和串转并译码显示。U1为3-8译码器，7位数码管和4个发光管分成7组，温度和湿度参数要求比较低，采用两位数码管显示，功率用三位数码管，由于采用贴片元器件，每个元器件的功率比较小，同时考虑显示效果，7个数码管采用两片74LS164驱动。
1.7键盘电路
由于单片机的口线够用，按键电路就采用常见的一根口线一个按键，电路比较简单。R1-R4为上拉电阻。
1.8电源电路电路
由于整个电路的功率比较小，变压器的功率可以选用1VA，10V的输出经整流滤波后供给继电器及稳压集成块LM2596。LM2596-5.0是一款输出5V的开关电源IC，在输入电压范围内，其效率在80%以上，稳压效果与7805相当，可以完全替代7805，小电流时不需散热片。
2、软件设计
软件部分主要包括键盘输入子程序，看门狗子程序，功率控制，温湿度输入程序、显示程序等。其中的温湿度输入程序流程如下：
3、结语
本控制电路采用一体式传感器和开关电源，元器件采用贴片元件，电路板尺寸小，能防止触电，使用安全可靠。
参考文献：
[1]倪志莲.单片机应用技术[M].北京：北京理工大学出版社，2007.
[2]王元庆.新型传感器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2002.
[3]梁正习.漏电保护器实用技术[M].北京：化学工业出版社，1995.
[4]STC12C5620AD系列单片机器件手册.www.STCMCU.com.
[5]AM2321最小温湿度模块.www.GZLEXIANG.com.
关键词：AM2321；STC12C5604；LM2596；干衣袋
引言
在长时间外出旅游或遇到连续阴雨天气时，怎样使洗过的衣物干燥是一件头痛的事情。特别是参加旅行社的旅游，往往晚上到住的地方，早上就出发，没有办法晒衣物，采用电加热烘干衣物是一个可行的办法，常用的是用吹风机，但很费精力。
居家烘干衣物可以使用尺寸较大的干衣柜，采用带风扇的电加热方式，效果好，也省力。但这类干衣装置不适合随身携带。本文采用的是可任意折叠的体积和一件西装差不多的干衣袋，采用远红外电加热和空气的自然对流等方式烘干衣物，可以调节功率，可以根据设定的温湿度值自动判断衣物是否干燥。
采用含有己校准数字信号输出的温湿度复合型传感器AM2321作为测量元件，具有完全互换、成本低、长期稳定、相对湿度和温度测量、超长的信号传输距离、数字信号输出、精确校准、功耗极低、标准单总线数字接口、标准I2C总线数字接口、通信方式可自由选择等特点。
1、测量电路和原理
1.1测量原理
图1.1 电路原理框图
测量原理如图1.1所示：按键输入设定参数，单片机根据设定的功率值控制绝缘的柔性电热丝加热，显示电路显示功率和温湿度值。AM2321将测得的温湿度值以单总线的形式将温湿度值传输给单片机，单片机将测得的值显示出来，同时与设定的参数比较，控制是否按设定的功率加热。
由于处在高湿环境，为了保险起见，增加了漏电保护电路，以保证使用者的人生安全。
电源采用开关电源，提高效率，降低功耗。
1.2STC12C5604单片机
由于本电路的控制相对简单，为了节省成本，本着够用、充分利用的原则，单片机选择容量比较小的、不带A/D转换的20脚封装STC12C5604。它是南通国芯微电子有限公司推出的STC12C5620AD系列中4k字节用户应用程序空间的高速、低功耗、超强抗干扰、指令完全兼容传统51系列的单片机，具有单时钟/机器周期，内部集成有专用复位电路、EEPROM、看门狗等，可ISP/IAP（见图1.2）。
1.3AM2321
AM2321的接线示意图如图1.3所示，AM2321是湿敏电容数字温湿度传感器。是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合型传感器。采用专用的温湿度采集技术，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度集成测温元件，并与一个高性能微处理器相连接。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。通信方式采用单总线、标准I2C两种通信方式。两种通信方式都采用直接输出经温度补偿后的湿度、温度及校验CRC等数字信息。
温度分辨力为0.1℃，精度为0.5℃，测量范围为-40-80℃。湿度分辨力为0.1%RH，误差为3%RH。具有完全互换性。
1.4漏电保护电路
图1.4 漏电保护电路
如图1.4所示，正常时，两根电源线上的电流总是大小相等，方向相反，磁环上没有磁通，次级线圈也没有感应电压输出。当有人触电时，两根电源线上的电流就不相等，其电流的差值即为触电（漏电）电流，当电流达到一定值时（一般30mA），就要快速切断电源。
正常时，次级线圈没有感应电压，SCR1没有被触发而不导通，VCC经R3、D2给Q1足够大的基极电流，三极管饱和导通，继电器吸合，加热电源接通。
当漏电流达到保护值时，次级的感应电压正半周的峰值电压通过R2触发单向晶闸管使其导通并保持，其导通压降小于1V，经D2的分压，加在Q1发射结上的电压小于导通电压，三极管截止，继电器不吸合，切断加热电源。
正常情况下，按下SW1，流过相线的电流小于零线的电流，相当于人体触电或漏电，工作状态如上所述。R1的取值为
实际可取7k5。
1.5加热控制电路
由于加热功率有300W左右，为了保证发热均匀，采用PWM方式控制，加热器的加热周期为1S，继电器频繁动作寿命较短，尤其是在电压峰值附近接通时对触点很不利，也没用办法控制在电压过零时导通来减轻干扰，故采用双向晶闸管。为了与弱电隔离和减轻干扰，采用过零触发的光耦驱动，电路如图1.5所示。图中R1为限流电阻，LED1为加热指示用，MOC3081采用推荐电路，双向晶闸管采用4A的Z0405MF，R4和C1组成RC吸收电路，R5为电热丝。为了降低单片机的功耗，采用灌电流驱动。
1.6显示驱动电路
参数和状态显示电路如图1.6所示。为了减少占用单片机的口线数量，采用动态驱动显示和串转并译码显示。U1为3-8译码器，7位数码管和4个发光管分成7组，温度和湿度参数要求比较低，采用两位数码管显示，功率用三位数码管，由于采用贴片元器件，每个元器件的功率比较小，同时考虑显示效果，7个数码管采用两片74LS164驱动。
1.7键盘电路
由于单片机的口线够用，按键电路就采用常见的一根口线一个按键，电路比较简单。R1-R4为上拉电阻。
1.8电源电路电路
由于整个电路的功率比较小，变压器的功率可以选用1VA，10V的输出经整流滤波后供给继电器及稳压集成块LM2596。LM2596-5.0是一款输出5V的开关电源IC，在输入电压范围内，其效率在80%以上，稳压效果与7805相当，可以完全替代7805，小电流时不需散热片。
2、软件设计
软件部分主要包括键盘输入子程序，看门狗子程序，功率控制，温湿度输入程序、显示程序等。其中的温湿度输入程序流程如下：
3、结语
本控制电路采用一体式传感器和开关电源，元器件采用贴片元件，电路板尺寸小，能防止触电，使用安全可靠。
参考文献：
[1]倪志莲.单片机应用技术[M].北京：北京理工大学出版社，2007.
[2]王元庆.新型传感器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2002.
[3]梁正习.漏电保护器实用技术[M].北京：化学工业出版社，1995.
[4]STC12C5620AD系列单片机器件手册.www.STCMCU.com.
[5]AM2321最小温湿度模块.www.GZLEXIANG.com.