技术领域
本发明涉及自动化湿度及换气技术领域，具体地，涉及一种婴儿老年人房湿度及换气控制系统及控制方法。
背景技术：
湿度对人的健康很重要，人的体感是两者综合作用的结果。过高或过低的湿度，都会引起人体的不适，甚至容易患病。婴幼儿对环境的湿度的要求更高。一般来说，湿度对宝宝的呼吸道健康也非常重要。宝宝房间的湿度保持在45%-70%左右是基本要求。新生儿房间的湿度保持在55%-65%之间。如果湿度太低，宝宝的呼吸道黏膜就会干燥而使黏膜防御功能下降，还会使呼吸道的纤毛功能受损，这样一来势必降低宝宝对细菌以及病毒的抵抗能力，引起呼吸道感染。在所有的儿科疾病中，发病率最高的可能就是呼吸道疾病了，而湿度是否合适，是影响呼吸道疾病发病的重要因素之一。因此，越来越多的父母对宝宝生活环境的湿度更加关注了。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在婴幼儿老年人房间湿度控制系统对湿度的控制精度低，围绕单一湿度值进行调节，使得房间度忽高忽低，引起身体不适，同时由于老年人细胞老化代谢，导致房间经常有异味而得不到及时的换气影响健康等缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种，以实现的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种婴儿老年人房湿度及换气控制系统及控制方法，主要包括：电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、单片机、输出控制电路、湿度传感器、加湿器和抽风机，所述电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、输出控制电路、湿度传感器分别于单片机连接，冷气机、暖气机和抽风机分别与输出控制电路连接。
进一步地，所述输出控制电路具体为，继电器RL1的输入端和继电器RL2的输入端分别与驱动芯片ULN2003A的输出端管脚连接，继电器RL1的输入端的第一连接端与继电器RL2输入端的第一连接端连接；驱动芯片ULN2003A的输入端连接单片机。
进一步地，所述输出控制电路具体为，继电器RL1的输入端和继电器RL2的输入端分别与驱动芯片ULN2003A的输出端管脚连接，驱动芯片ULN2003A的输入端连接单片机。
进一步地，所述按键模块包括设定系统时间按键S2、设定系统通风换气的时间和时长的按键S3、设定湿度上阈值的按键S4、设定湿度下阈值的按键S5和选择设定环境湿度的上下阈值S6。
进一步地，所述按键模块具体为，电阻R1与单片机的输入端管脚PD4连接；电阻R2与单片机的输入端管脚PD3连接；电阻R3与单片机的输入端管脚PD2连接；电阻R4与单片机的输入端管脚PD1连接；电阻R5与单片机的输入端管脚PD0连接；开关S2一端与输入端管脚PD0连接，另一端与接地端连接；开关S3一端与输入端管脚PD1连接，另一端与接地端连接；开关S4一端与输入端管脚PD2连接，另一端与接地端连接；开关S5一端与输入端管脚PD3连接，另一端与接地端连接；开关S6一端与输入端管脚PD4连接，另一端与接地端连接。
进一步地，婴儿老年人房湿度及换气控制系统的控制方法，包括以下步骤：
a．系统初始化；
b．与湿度传感器建立通信；
c．获取并显示当前湿度值；
d．通过按键设定系统时间、湿度上下阈值、通风时间和时长和环境湿度；
e．判断室内湿度是否高于湿度的上阈值，若室内湿度高于设定湿度的上阈值，则开启抽风机，否则进行步骤f；
f．判断室内湿度是否下降接近湿度的下阈值，同时判断通风时间或时长是否到达，若室内湿度下降接近湿度的下阈值且通风时间未到达，则关闭抽风机，否则进行步骤g；
g．判断室内湿度是否小于湿度的下阈值，若室内湿度小于湿度下阈值，则开启加湿器，否则进行步骤h；
h．判断湿度是否上升接近湿度的上阈值，若接近上阈值则关闭加湿器，否则进行步骤i；
i．判断是否无任何参数调节，若是则更新显示为系统时间室内湿度，否则进行步骤j；
j．重复d-i。
进一步地，所述步骤b中，湿度传感器定时采集湿度，设置时间间隔为1分钟。
进一步地，所述步骤e中，设定的通风时长为20分钟。
进一步地，所述步骤i具体为，当所述按键模块没有被按下超出30S，则更新显示为系统时间室内度。
本发明各实施例的，由于主要包括：电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、单片机、输出控制电路、湿度传感器、加湿器和抽风机，所述电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、输出控制电路、湿度传感器分别于单片机连接，冷气机、暖气机和抽风机分别与输出控制电路连接；从而可以克服现有技术中婴幼儿房间内对湿度控制精度低，如果湿度太低，宝宝的呼吸道黏膜就会干燥而使黏膜防御功能下降，还会使呼吸道的纤毛功能受损，这样一来势必降低宝宝对细菌以及病毒的抵抗能力，引起呼吸道感染，同时现有技术只采取设定某单一湿度值进行调节，由于湿度感应需要一段时间从而导致湿度得不到及时的调节，而本方案采用通过设置湿度阈值来调节室内湿度，从而使得房间湿度始终处于舒适的范围，不会由于忽干忽湿对婴儿造成损害。同时房间异味也会对婴幼儿老年人产生不良影响，增加了通风换气功能使得通风换气具有定点定时的功能，使得换气与湿度同时进行调节，增强了房间的舒适度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
具体地，包括电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、单片机、输出控制电路、湿度传感器、加湿器和抽风机，所述电源模块、按键模块、LCD1602显示模块、输出控制电路、湿度传感器分别于单片机连接，冷气机、暖气机和抽风机分别与输出控制电路连接。
所述输出控制电路具体为，继电器RL1的输入端和继电器RL2的输入端分别与驱动芯片ULN2003A的输出端管脚连接，继电器RL1的输入端的第一连接端与继电器RL2输入端的第一连接端连接；驱动芯片ULN2003A的输入端连接单片机。
所述输出控制电路具体为，继电器RL1的输入端和继电器RL2的输入端分别与驱动芯片ULN2003A的输出端管脚连接，驱动芯片ULN2003A的输入端连接单片机。
所述按键模块包括设定系统时间按键S2、设定系统通风换气的时间和时长的按键S3、设定湿度上阈值的按键S4、设定湿度下阈值的按键S5和选择设定环境湿度的上下阈值S6。
所述按键模块具体为，电阻R1与单片机的输入端管脚PD4连接；电阻R2与单片机的输入端管脚PD3连接；电阻R3与单片机的输入端管脚PD2连接；电阻R4与单片机的输入端管脚PD1连接；电阻R5与单片机的输入端管脚PD0连接；开关S2一端与输入端管脚PD0连接，另一端与接地端连接；开关S3一端与输入端管脚PD1连接，另一端与接地端连接；开关S4一端与输入端管脚PD2连接，另一端与接地端连接；开关S5一端与输入端管脚PD3连接，另一端与接地端连接；开关S6一端与输入端管脚PD4连接，另一端与接地端连接。
婴儿老年人房湿度及换气控制系统的控制方法，包括以下步骤：
a．系统初始化；
b．与湿度传感器建立通信；
c．获取并显示当前湿度值；
d．通过按键设定系统时间、湿度上下阈值、通风时间和时长和环境湿度；
e．判断室内湿度是否高于湿度的上阈值，若室内湿度高于设定湿度的上阈值，则开启抽风机，否则进行步骤f；
f．判断室内湿度是否下降接近湿度的下阈值，同时判断通风时间或时长是否到达，若室内湿度下降接近湿度的下阈值且通风时间未到达，则关闭抽风机，否则进行步骤g；
g．判断室内湿度是否小于湿度的下阈值，若室内湿度小于湿度下阈值，则开启加湿器，否则进行步骤h；
h．判断湿度是否上升接近湿度的上阈值，若接近上阈值则关闭加湿器，否则进行步骤i；
i．判断是否无任何参数调节，若是则更新显示为系统时间室内湿度，否则进行步骤j；
j．重复d-i。
所述步骤b中，湿度传感器定时采集湿度，设置时间间隔为1分钟。
所述步骤e中，设定的通风时长为20分钟。
所述步骤i具体为，当所述按键模块没有被按下超出30S，则更新显示为系统时间室内湿度。
本系统可通过按键输入不仅可以设定环境湿度的上下阈值，还可以设置每日定时通风换气的时间和时长。通过湿度传感器采集室内的湿度数据，分别与设定环境湿度的上下阈值作比较。当室内湿度过高，高于设定的环境湿度上阈值时，开启抽风机，以降低湿度。考虑到湿度的传递也有一定的延迟性，以及避免加湿器和抽风机的相继工作，也可设置当室内湿度下降接近湿度下阈值时，关闭抽风机。若室内湿度过低，低于设定的湿度下阈值时，开启加湿器，以保证室内的湿度。当室内湿度上升接近湿度上阈值时，则关闭加湿器。
系统通过抽风机来实现通风换气。当设定的时间到，系统会自动开启抽风机，以实现室内换气。抽风机的运转达到设定的时长时，抽风机才会自动停转。在抽风运转中，可能会使得室内湿度下降，但是只要低于湿度下阈值，加湿器也会自动开启，保证环境的湿度要求。系统以ATmega16L单片机为控制核心，其它部分以模块化进行设计。
ATmega16L是增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，内部资源丰富，具有4个基本的I/O口、3个内部定时器/计数器、以及可设置3个外部中断请求，使系统硬件设计更为简化、可靠。
四个按键分别接至单片机的PD0、PD2、PD3、PD4通道。按键S2、S6设为功能键： S2用于设定系统的时间， S6用于选择设定环境湿度的上下阈值。按键S4和S5设为参数值调整键：S4是时间和时长数值的递增键，同时也用来调节湿度的上阈值。S5是时间和时长数值的递减键，同时也用来调节湿度的下阈值。S4和S5接至PD2和PD3通道。PD2和PD3通道分别是单片机的外部中断INT0和INT1。通过这两个外部中断可快速地对数值的变化作出反应。
其工作过程可按如下步骤进行：定义PD端口的引脚为带上拉电阻输入模式，如果按键没有被按下，那么所连接的I/O端口就会直接通过电阻连接到VCC上，此时I/O端口的引脚上会加上一个高电平；如果有按键被按下，那么所连接到的I/O端口就会直接连接到电源地上，此时I/O端口处的引脚就会被加上一个低电平。单片机会扫描端口，根据端口值可确定按下的按键。
输出控制电路主要是使强电设备能够运行和停止，通过输入信号的变化使继电器动作，从而对这些设备的控制电路进行接通和断开，实现设备的自动控制。考虑到单片机I/O口的驱动能力不强，因此加入了ULN2003A用于驱动继电器动作。单片机通过PB4～PB7输出控制信号到由ULN2003A和继电器RTB14050F组成的驱动电路对继电器的控制，以实现对各电机的启停控制。单片机输出管脚中的任一个给出高电平时，相对应的继电器线圈通电，继电器触点动作，驱动相应电机启动运行；低电平时继电器线圈断电，电机停转。
系统还通过LCD1602作为显示模块，一般情况下显示系统时间和室内湿度，以使得用户能实时掌握环境情况；在用户对时间或湿度阈值等参数的调整操作时，则进入参数设置界面，方便用户操作。
ATmega16L单片机还预留有一定的引脚资源以扩展系统，能够多点采集湿度，形成多点湿度自动化控制调节。
湿度的比较和输出是分别把当前室内实际的湿度和设定的湿度的上下阈值作比较，根据比较的结果，通过相应的单片机的I/O口发出控制信号，运行外围电器设备。
根据宝宝房间对环境湿度的要求，系统默认的湿度设定范围是20-22℃，用户可根据实际情况，通过按键模块适当调整。
本文设计了一种基于AVR单片机的婴幼儿房湿度智能控制系统，采集当前室内的实际湿度，与设定的湿度阈值比较，当超过设定的湿度范围时，会相应发出控制信号，加湿器、抽风机的动作，实现湿度的自动调节，以保证宝宝舒适的生活环境。系统还设置定时通风换气，保证室内空气的新鲜。系统硬件资源利用合理，可扩展性好。程序设计思路清晰、简单、可行。此系统还可以推广用于老人房、加护病房和实验室等场合的湿度控制。经实践测试表明: 该系统能自动加湿、除湿和通风，从而调整婴幼儿房的湿度，实现婴幼儿最适宜的生活环境。
至少可以达到以下有益效果：克服现有技术中婴幼儿房间内对湿度控制精度低，如果湿度太低，宝宝的呼吸道黏膜就会干燥而使黏膜防御功能下降，还会使呼吸道的纤毛功能受损，这样一来势必降低宝宝对细菌以及病毒的抵抗能力，引起呼吸道感染，同时现有技术只采取设定某单一湿度值进行调节，由于湿度感应需要一段时间从而导致湿度得不到及时的调节，而本方案采用通过设置湿度阈值来调节室内湿度，从而使得房间湿度始终处于舒适的范围，不会由于忽干忽湿对婴儿造成损害。同时房间异味也会对婴幼儿老年人产生不良影响，增加了通风换气功能使得通风换气具有定点定时的功能，使得换气与度同时进行调节，增强了房间的舒适度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。