CF溫控器設(shè)計(jì)方案

1、封面1/10作者： Pan Hongliang僅供個(gè)人學(xué)習(xí)基于 C8051F341糧倉(cāng)溫濕度測(cè)控器的設(shè)計(jì)1、概述2/10本方案設(shè)計(jì)提出的糧倉(cāng)溫濕度測(cè)控系統(tǒng)采用C8051F341全速 USBFLASH微控制器為核心處理器，配置溫濕度傳感器等信號(hào)采集部件，針對(duì)糧倉(cāng)溫濕度控制的基本特點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與測(cè)控指令參數(shù)的設(shè)置，具有界面友好、控制靈活、硬件系統(tǒng)集成度高等特點(diǎn)。本方案解決了傳統(tǒng)溫、濕度測(cè)試器材及人工去濕、降溫的諸多弊端。并可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫、濕度參數(shù)的測(cè)量與控制。2、系統(tǒng)功能2.1 總體功能本設(shè)計(jì)以糧倉(cāng)室內(nèi)外溫、濕度測(cè)控電路為核心，以上位 PC 機(jī)為系統(tǒng)人機(jī)接口，測(cè)控電路與上位 PC機(jī)通過串

2、行通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。測(cè)控電路通過數(shù)據(jù)采集裝置定時(shí)采集糧倉(cāng)溫濕度數(shù)據(jù)， 并根據(jù)控制參數(shù)做出控制決策， 驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行 （自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉空調(diào)設(shè)備或風(fēng)機(jī)系統(tǒng)），并隨時(shí)準(zhǔn)備接受上位 PC機(jī)的指令，當(dāng)收到詢問時(shí)，將糧倉(cāng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)編碼通過通信方式傳輸?shù)缴衔?PC機(jī)。上位 PC 機(jī)可根據(jù)用戶要求定時(shí)向測(cè)控電路查詢糧倉(cāng)溫、濕度數(shù)值和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。并可對(duì)從機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置（包括：空調(diào)起、停參數(shù)；加濕機(jī)起、停參數(shù)；溫、濕度報(bào)警門限等）及控制（強(qiáng)制打開空調(diào)風(fēng)機(jī)與加濕機(jī)），從機(jī)也可以獨(dú)立工作。上位 PC 機(jī)通過串口電路接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在監(jiān)控界面上顯示當(dāng)前的狀態(tài)信息，并將此信息實(shí)時(shí)地存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，為用戶維

3、護(hù)和管理準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。 也可以將一段時(shí)期的數(shù)據(jù)信息匯集成報(bào)表，還可以講一段時(shí)間的數(shù)據(jù)繪制成圖形、曲線，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析與管3/10理。2.2C8051F341全速 USB FLASH微控制器C8051F341全速 USB FLASH微控制器是一款外設(shè)豐富的單片機(jī)，對(duì)于溫濕度控制方面的應(yīng)用，可利用其16 位或 8 位脈寬調(diào)制功能（ PWM）生成傳感器所需的測(cè)量信號(hào)， 使用自帶的 10 位 ADC采集傳感器生成的電信號(hào)， 再對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算， 得出實(shí)時(shí)的溫濕度數(shù)據(jù)?？墒褂迷搯纹瑱C(jī)集成的 USB2.0 控制器方便的把采集的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便用戶查詢以往的溫濕度數(shù)據(jù)。也可使用其集成的 UAR

4、T控制器做 MAX485 通訊接口，很方便的把多臺(tái)溫濕度控制器組成 485 總線，把采集的溫濕度數(shù)據(jù)上傳。2.2.1 主要特性C8051F341器件是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU 。其主要特性如下： 高速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051 兼容的微控制器內(nèi)核（可達(dá) 48MIPS）。 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）。 通用串行總線（ USB）功能控制器，有 8 個(gè)靈活的端點(diǎn)管道，集成收發(fā)器和 1K FIFORAM。 電源穩(wěn)壓器。 真正 10 位 200 ksps的單端 / 差分 ADC，帶模擬多路器。 片內(nèi)電壓基準(zhǔn)和和溫度傳感器。 片內(nèi)電壓比較器（兩個(gè)） 。4/10 精確校準(zhǔn)的12MHz 內(nèi)

5、部振蕩器和4 倍時(shí)鐘乘法器。 多達(dá) 64KB 的片內(nèi)FLASH 存儲(chǔ)器。 多達(dá) 4352 字節(jié)片內(nèi)RAM （ 256+4KB ）。 硬件實(shí)現(xiàn)的 SMBus/ I2 C、增強(qiáng)型 UART（最多兩個(gè)）和增強(qiáng)型 SPI串行接口。 4 個(gè)通用的 16 位定時(shí)器。 具有 5 個(gè)捕捉 / 比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器/ 定時(shí)器陣列（ PCA）。 片內(nèi)上電復(fù)位、 VDD監(jiān)視器和時(shí)鐘丟失檢測(cè)器。 多達(dá) 40 個(gè)端口 I/O（容許 5V 輸入）。2.2.2 原理框圖5/106/10個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途2.3 溫度傳感器10K3950（NTC）本方案選用 10K3950（NTC）型溫度傳感器，該傳

6、感器溫度測(cè)量范圍寬（ -40至 200以上），精度高（正負(fù) 0.5）?？砂褱囟鹊淖兓D(zhuǎn)化成電阻的變化， 在本方案中，把電阻的變化變成 0V 到 5V 的直流電壓變化，使用 C8051F341集成的 10 位 AD 采集 10K3950上電壓，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電阻，單片機(jī)經(jīng)過軟件編程查表法， 即可得出實(shí)時(shí)溫度。2.4 濕度傳感器HR202本方案選用 HR202 型濕度傳感器，該傳感器性能穩(wěn)定，精度小于正負(fù) 5%RH。適合糧倉(cāng)等需要濕度測(cè)量的場(chǎng)合。本方案中，可使用 C8051F341生成 1KHZ不大于 1V 的電平信號(hào)，再使用單片機(jī) AD 采樣 HR202上的電壓，可計(jì)算出 HR202的電阻，經(jīng)查表

7、法對(duì)應(yīng) 10K3950 測(cè)出的當(dāng)時(shí)溫度，可得出用戶需要的相對(duì)濕度。電路圖如下：3、方案設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)功能要求，本系統(tǒng)包括四個(gè)功能模塊：1）上位 PC機(jī)。完成參數(shù)設(shè)置及控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理及管理功能。2）串行通信模塊。應(yīng)用RS-485通信方式完成測(cè)試電路與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換。3）測(cè)控電路模塊。主要由C8051F341全速 USB FLASH微控制器組成主控電路， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集與控制功能， 并能在主機(jī)關(guān)機(jī)的情況下獨(dú)立實(shí)現(xiàn)所有的控制功能。7/10個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途4）數(shù)據(jù)采集模塊。實(shí)現(xiàn)溫、濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集于數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：3.2 本方案設(shè)計(jì)特點(diǎn)本方案中使用兩片 C8

8、051F341，其中一片負(fù)責(zé)溫濕度信號(hào)的采集測(cè)量計(jì)算，另一片負(fù)責(zé)溫濕度調(diào)節(jié)控制及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊。雖然一片 C8051F341也可完成以上的所有功能， 但考慮到實(shí)際使用中傳感器電纜電阻對(duì)測(cè)量精度的影響。使用單片 C8051F341方案，就需要另行增加電路以消除這種精度誤差。其成本不會(huì)低于雙C8051F341的方案。本雙 C8051F341方案中，有專用的對(duì)傳感器采樣的單片機(jī)， 之間不需電纜連接， 最大限度的消除了電纜電阻對(duì)采樣的誤差影響。 并且利用 C8051F341的 SPI接口可以把計(jì)算出來的同時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)以數(shù)字的方式傳送。實(shí)際上就是專門使用一片C8051F341制作了一個(gè)數(shù)字式的溫濕度傳感

9、器。此方案盡可能的使用單片機(jī)集成的外設(shè)，另行增加的硬件較少，減少了硬件損壞的幾率，提高了裝置的硬件可靠性。 而且溫濕度以數(shù)字方式傳送，其在抗干擾方面也應(yīng)比模擬方式傳送要可靠。3.3 設(shè)計(jì)框圖4、結(jié)論本設(shè)計(jì)基于 C8051F341全速 USB FLASH微控制器為核心處理器，通過配置溫濕度傳感器等信號(hào)采集部件，針對(duì)糧倉(cāng)溫濕度控制的基本特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與測(cè)控指令參數(shù)的設(shè)置，具有界面友好、控制靈活、硬件系統(tǒng)集成度高等特點(diǎn)。系統(tǒng)完整，性能可靠，可實(shí)施性較強(qiáng)。8/10個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理。版權(quán)為潘宏亮個(gè)人所有This articl

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