家庭恒温保湿芽菜机的设计及制作

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1、简易与实用的结合家庭恒温保湿芽菜机的设计与制作袁先念 边晓明不知道你是怎么走到这里的， 或许你是家庭主妇， 抑或是家庭煮男， 更或者是宅男宅女， 既然来了，那就是有缘， 有没有份就看我是不是够吸引客官你的眼球了。 请听我慢慢道来吧。当你在做饭时， 是不是因为想吃简单的芽菜啊、 苗菜啊、 健康绿色菜而苦恼呢？看着满 世界的添加剂， 各种农药，各种生长素， 您真的是不敢把自己当小老鼠，去尝试看着漂亮的 可爱却内心恶毒的各种所谓的绿色蔬菜、 基因蔬菜了。 也许您会上网， 在人人啊 QQ 啊啥的 农场里种种菜、偷偷菜，聊以自慰。可是，这也不能解决您餐桌上的烦恼呀，那么，在下的 这个设计就是为您解除烦恼

2、而生的。闲话少说，借用下谦哥的话：接下来就是兑现想法的时候。 我们先来看看这个小玩意到底有神马能耐了： 小环境的温湿度实时监控 工作时间、温度、湿度显示 湿度： 60RH-90RH 温度： 0 -40 超声波雾化器加湿度 自制风扇调理湿度 安全的硅胶线加热 整机基于 89C51 的智能化控制它就这点能耐了，也许你会说“神马都是浮云” ，客官，看好了，这些都是在系统中实 实在在存在的， 是看得到， 摸得着的。 目的就一个， 让各位用得开心， 看着舒心， 生活放心。 是不是心动呢，有木有？不要急，容我喝口水。 。好了，接下来，我就带领各位一步一步的 揭开她神秘的面纱。芽菜机的创新设计创新点是利用蓄

3、水杯装满水后再倒扣在格栅及支架上， 使得集水槽中的水面高度与格栅 平齐。 在格栅上面铺上一层毛巾布， 毛巾布对水的吸附作用， 使得集水槽中的水透过孔隙逐蓄水杯水槽盖毛巾布集水槽孔 隙 格栅及支撑架 雾化器 加热线渐渗透到毛巾布中均匀分布， 并保持毛巾布有足够的湿度而又不被集水槽中的水面覆盖。此，在毛巾布上面形成了适合作物种子生长发育的湿度环境。 将作物种子播撒在毛巾布上面， 种子利用自身的营养吸收水分进行生长， 通过种子吸收而消耗掉的水分将在蓄水杯内部和外 部压强的作用下自动补给， 杯内和杯外水面压力始终保持平衡。 水槽盖的作用是将作物种子 密闭在一个相对较小的湿度空间环境中， 减少水分蒸发，

4、 起到保湿保温的作用， 水槽盖根据 需要可以是透明和不透明两种， 透明的可以让作物种子进行光合作用， 培育出来的芽菜将是 绿色的；不透明的就不让作物种子进行光合作用， 培育出来的芽菜将是原色的。这样， 一台 常温态的芽菜机就做成了。只要室外气温在15以上，芽菜机（如上图）就可以无需任何外在能源动力的情况下进行芽菜生产了。口水溅干， 终于让客官对她的面貌有了半依的认识， 踹口气， 接下来到了我们剖析她的 具体结构 硬件的时候了。硬件电路设计内容与要求当室外气温低于 15时，若需要继续培育芽菜就要对芽菜机系统小环境增加温湿度控 制系统，硬件电路的设计有以下几个方面要求：（一）、控制系统小环境温度，

5、使其保持在一定温度，实现恒温；变化范围0 -40；（二）、控制系统小环境湿度，使其保持在一定范围内， 60RH-90RH ，实现对湿度的控制；（三）、控制档位，根据不同作物种子芽菜培育温湿度环境需求，经过人工手动档位控制， 让被控制的温度加热器和湿度雾化器在一定时间内自动定时工作。LCD 显示采用 1602显示工作时间，采集的温度湿度。数字式温湿度传感器本系统采用 DHT11 采集温湿度。温度控制温度的控制很重要， 而且必须在短时间内使其工作在一定温度范围内。 经过考虑和实际 的应用， 通过加升水温是很好保持系统温度的方法。 提高水温的方法很多， 可直接用通过市 场上卖的“热得快” 用市电加热

6、，它能在很短的时间内升高温度， 但使用的结果是水的温度 范围容易超出 40 芽菜生长培育的极限值。 220V 交流电属于高压，不安全，不适合本系统 的供电。 基于安全角度考虑， 最终的电源为 32V 的交流电， 32V 的交流电来自于 220V 市电 的 AC-AC 转换。根据加热材料的具体实验选择，最终我选用了技术成熟的地热加热线。加 热材料选用普通蔬菜温室大棚用的硅胶地热线， 长度 100 米，从中截取 1 米作为系统小环境 的加热线。芽菜机系统小环境内部要求是恒温的， 那么怎样才能实现对温度的控制呢？各位也许会 想咋可以用温度传感器加 CPU 可以搞定，但是，咋还得考虑系统的优化和简易了

7、。所以， 最终我选用了操作方便， 简单实用的刻度式温度控制开关。 这样， 就可以实现系统小环境的 温度调节了。温控开关如下图，性能参数：温控范围：0-40，触点容量： 220V AC 16A（阻性），探头尾线长： 1.5 米，热胀冷缩原理：动作温度 3 -4。接线方法：温控器有三个接线铜片，分别为 1、2、P 三个。当 P和 1串接在电源电路上时，温度升高达到所需 控制温度时，会自动切断电源（用电器停止工作），当温度降低时，会自动接通电源（用电 器开始工作）；当 P 和 2 串接在电源电路上时，温度升高时会自动接通电源（用电器开始 工作），当温度降低达到所需控制温度时，会自动切断电源（用电器停

8、止工作）。 湿度及循环风控制1. 系统平台： 方案一：本系统要实现温度、湿度、空气流通性的控制，用纯硬件来实现，可以达到要求， 但是电路复杂，而且操作不方便；方案二：采用单片机来控制本系统，实现了智能化。 最终采用方案二来实现对本系统的控制，加强了系统的可升级性和人性化操作界面。2. 湿度部分：对本系统的设计目的分析， 要给本系统的湿度进行控制， 采用了超声波雾化器产生湿雾， 然后用电机带动自制风扇使整个系统的湿度均匀。湿度怎么控制呢？也许是让你最头疼的了。开始的时候，我也盲目不知怎么办，有一次 逛淘宝网， 突然看到超声波雾化器， 我那个激动啊，这不正是给我准备的吗？！于是权衡利 弊后， 我选

9、用了无灯的超声波雾化器， 然后再自制了一个小风扇来实现湿度的空间调整。 宝 贝参数： AC 24V 1200mA ；工作频率： 170050（ KH Z ）；换能片直径： 20mm。3. 湿度及循环风控制方案：经过温湿度传感器 DHT11 把系统小环境的温度、湿度值直接转换成为数字量后送入 89C51 单片机中，并将相应的温湿度值通过 LCD1602液晶屏显示。输入数据经单片机按预定 的算法进行数据处理与设定的湿度控制目标，最低湿度60RH进行偏差运算，最后经 I/O 口输出实时控制信号。当系统小环境湿度小于设置的初值时, 单片机将通过控制输出接口使加湿设备，即雾化器开始启动一次，工作时间 3

10、0 秒；之后， 单片机再次检测系统小环境湿度， 若湿度仍然小于 60RH，将再次启动雾化器工作 30 秒，直到系统小环境内的湿度不再小于 60RH 设置的初值时，单片机将通过控制输出接口使雾化器停止工作。湿度及循环风控制， 整机基于 89C51 单片机的智能化控制， 实现智能化， 加强系统的可 升级性和人性化操作界面。根据不同作物种子培育发芽过程中对温、湿度环境的不同需求， 采用超声波雾化器产生湿雾，在保持系统小环境湿度大于60RH的前提下，设置 4 个强制自动定时加湿人工控制手动档位，实现强制增加湿度的目的。 4 个档位分别为： 30 分钟、 60 分钟、 180 分钟和 300 分钟。雾化

11、器每次启动工作时间30 秒。循环风档位控制，自制风扇产生循环风调理温度、 湿度均匀分布。 同样设置 4 个强制自动定时循环风人工控制手动档位， 实现对小环境内部温度、湿度的有效调节。 4 个档位分别为：一直保持开通、 60 分钟、 180 分钟和 300分钟。后三次风扇每次启动工作时间 30 秒。温湿度及循环风控制电路图见下图。 制作要点硅胶地热线的使用应注意电流与地热线横截面积成正比的关系，地热线横截面积越大， 允许通过的电流越大，同时，和地热线电阻率有关，电阻率越大，允许通过的电流越小，即电源转化部分控制部分匸作档位选择控制电路和地热线的材质有关，具体能通过多大的电流？I= （VS） /

12、（ L）式中， I-允许通过的电流； V-电压； S-地热线横截面积； -地热线电阻率； L-地热线的长度。 由上式可知，在使用地热线加热过程中，不宜使用单根的地热线加热，而是将同等长度 1 米的地热线平均裁剪成为 4 段，并联起来使用，以防止因电流太大引起过热造成意外。在集水槽里将刻度式温度控制开关的金属探头埋入水中， 金属探头与加热线保持适当距 离，避免加热线对金属探头感温精度的干扰，以求金属探头能够探测到相对准确的水温。温度档位控制， 依据系统小环境对温度的不同需求， 通过温控开关调节刻度的不同档位 加热调节水温， 达到控制小环境内部温度的目的。 实际档位水温与系统小环境环境温度存在 偏

13、差， 以系统小环境内部实际测量温度为准， 可以调整档位修正偏差。 让每个档位与被控制 部分温度基本保持一致。温湿度传感器在系统小环境中的安放部位对于湿度控制起着十分重要的作用。 具体安装 部位应是芽菜种子上方 2CM 处。湿度档位控制和循环风档位控制的电路是相同的， 需要制作两个相同的工作档位选择控 制电路，在 1、 2、 3、 4 点输入触发电平，通过单片机分别控制湿度档位和循环风档位。芽菜种子的选择应注意选择适宜不同温度生长的品种，48H（小时）内发芽率应达到 80%以上。常见绿豆芽的培育温度 21-32，湿度 60RH，生产周期 3-5 天；萝卜芽的培育温 度 15-20，湿度 60RH

14、，生产周期 8-10 天；豌豆芽的培育温度 18-23，湿度 60RH ， 生产周期 5-8 天。如上图，为培育温度 30，湿度 60RH ，避光，生产周期 3 天的绿豆芽 菜。制作心得萝卜有她的脆爽， 红薯有她的蜜甜， 苹果有她的浓郁， 鸭梨有她的甘沁。 。各自的个性， 决定了她存在的理由，就像看客你能看到这篇文章，也是您个性存在的理由的。那么， 我这 个小玩意有什么存在的理由呢？我归纳了， 就四字 -简便实用。 她智能化的控制， 不需要您 劳心的伺候，她安全的结构，不需要您费心的堤防。您就放心大胆的用，您就开开心心的享 受她的好，等着自己在家养的苗菜上餐桌就 OK 了。看完这个，也许 ho

15、ld 不住了。嘿嘿，那么可以自己去电子市场买些电阻电容啥的，看 着电路，焊好电路，亲自体验下所谓电子设计师的乐趣啦。系统软件/ DHT11 控制程序#ifndef _dht11_H_#define _dht11_H_#include typedef unsigned char U8;typedef unsigned int U16;sbit P2_0 = P23 ;unsigned char U8FLAG ,U8temp;unsigned char shidu_shi,shidu_ge,wendu_shi,wendu_ge;unsigned char U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;unsigned charU8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp; unsigned char U8comdata;void Dela