大鵬溫濕度的控制與實現(xiàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要溫室設(shè)施是農(nóng)業(yè)的重要組成部分，溫室大棚測控系統(tǒng)是實現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動化、科學化的基本保證。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物在不適宜生長的反季節(jié)中，可獲得比室外生長更優(yōu)的環(huán)境條件，從而使作物達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。本設(shè)計主要針對溫室大棚內(nèi)溫度、濕度，研制了單片機控制的溫室大棚自動控制系統(tǒng),綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟性要求三個方面因素之后，最終確定以STC89C52單片機為控制核心，選用性價比比較

2、高的傳感器，實現(xiàn)了對溫濕度的精確測量與準確控制。針對不同的農(nóng)作物和不同的季節(jié)，可以通過鍵盤人為設(shè)定農(nóng)作物生長所期望的上、下限值。當單片機檢測到溫濕度有任何一個參數(shù)越限時，則會通過控制固態(tài)繼電器打開相應的執(zhí)行機構(gòu)進行補償。本文完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。在系統(tǒng)設(shè)計過程中充分考慮到性價比，選用價格低、性能穩(wěn)定的元器件。該溫室大棚溫濕度自動控制系統(tǒng)具有檢測精度高、使用簡單、成本較低和工作穩(wěn)定可靠等特點，不僅可以應用在農(nóng)業(yè)大棚，也可以應用在恒溫濕的機械加工廠、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測等方面，所以具有一定的推廣應用價值。關(guān)鍵詞：溫度,單片機,數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)庫Greenhouse Temperature and Humi

3、dity Control System DesignABSTRACT Greenhouse facilities are an important part of agriculture, greenhouse control system is to achieve greenhouse production and management automation, scientific basic guarantee. Through the analysis of monitoring data, combined with crop growth law, control of envir

4、onmental conditions suitable for growing the crop in the off-season, the availability of better than the outdoor environmental conditions, so that the crop to achieve high quality, high yield, efficient cultivation purpose . The design mainly for greenhouse temperature, humidity, developed a single

5、chip control greenhouse automatic control system, determine the next crew to STC89C52 microcontroller as the control center relatively high cost of sensors used to achieve accurate measurement of temperature and humidity control and accuracy. For different crops and seasons, can be artificially set

6、by the keyboard expected crop growth, the lower limit. When the microcontroller detects a parameter of temperature and humidity have any time-limited, it will open the corresponding solid state relay through the control of the executive body to compensate. This complete software and hardware design.

7、 In the system design process to fully take into account price, selection, stable performance of the components. The greenhouse temperature and humidity control system with high precision, easy low cost and reliable, and job stability, not only can be used in agricultural greenhouse, temperature can

8、 also be used in wet mechanical processing plants, environmental monitoring . the value of a certain application。KEY WORDS：Temperature，Scm，Data acquisition，Data base Report 目錄 TOC o 1-3 h z u 前言大棚對一個國家整個社會的穩(wěn)定有著重大的影響?？茖W技術(shù)是第一生產(chǎn)力，只有持續(xù)不段的把最新的科技成果應用到農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中,才能改善我國農(nóng)業(yè)的不利地位。自動檢測已經(jīng)進入計算機為主的時代。我國的農(nóng)業(yè)要由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式向現(xiàn)

9、代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，就必須由現(xiàn)在的機械化向信息化轉(zhuǎn)變。蔬菜的存儲也是一樣。本文提供了一種單片機等組成的全數(shù)字溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，能實時監(jiān)測大棚溫濕度，并根據(jù)所測數(shù)據(jù)檢測空調(diào)器、除濕機等設(shè)備運行，確保大棚合適的溫濕度，使大棚的溫濕度在我們設(shè)定的范圍之內(nèi)。隨著“信息時代”的到來，作為獲取信息的手段傳感器技術(shù)和微機技術(shù)以及與之具有同等重要地位的軟件技術(shù)得到了顯著的進步，其應用領(lǐng)域越來越廣泛，對其要求越來越高，需求越來越迫切。尤其是他們的結(jié)合使用給日常生活帶來了很多便利。第1章 緒論1.1 研究的背景和意義中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國民經(jīng)濟的迅速增長，農(nóng)業(yè)的研究和應用技術(shù)越來越受到重視，

10、特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。大棚內(nèi)的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長。國外的溫室設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應的測控軟件。而當今大多數(shù)對大棚溫度、濕度、二氧化碳含量的檢測與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測控精度低、勞動強度大及由于測控不及時等弊端，容易造成不可彌補的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費了人力資源，而且很難達到預期的效果。因此，為了實現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學化并提高農(nóng)業(yè)研究的準確性，推動我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應的農(nóng)業(yè)工程，科學合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度以

11、及二氧化碳的含量，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜、水果生長的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質(zhì)高效益的重要環(huán)節(jié)。目前，隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對大棚的自動化程度要求也越來越高。由于單片機及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡?。當前農(nóng)業(yè)溫室大棚大多是中、 小規(guī)模， 要在大棚內(nèi)引人自 動化控制系統(tǒng)，改變?nèi)咳斯す芾淼姆绞?，就要考慮系統(tǒng)的成本。因此，針對這種狀況，結(jié)合郊區(qū)農(nóng)戶的需要， 設(shè)計了一套低成本的溫濕度自動控制系統(tǒng)。1.2 溫度傳感器技術(shù)的國內(nèi)外研究動態(tài)一、熱敏電阻以溫度變化導致阻值的變化為工作原理的熱敏電阻，因其具有成本低、體積小、簡單

12、、可靠、響應速度快、容易使用等特點，在多項溫度測量應用中受到廣泛歡迎，也是國內(nèi)大棚測控系統(tǒng)中采用最多的溫度傳感器，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)較高，因此其自身發(fā)熱較小，信號調(diào)節(jié)較為簡單。熱敏電阻的缺點是互換性差，溫度與輸出阻值之間呈非線性關(guān)系IZ1。熱敏電阻分為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻兩種，但在溫度測量應用中，正溫度系數(shù)熱敏電阻較少得到采敏電阻。更多采用的是負溫度系數(shù)熱敏電阻。二、數(shù)字式溫度傳感器數(shù)字式溫度傳感器的種類也不少，但用于大棚測控系統(tǒng)的溫度傳感器主要是Dallas的DS 18x20系列溫度傳感器，其溫度檢測范圍為-55-+125 C，檢測精度為0.5 。 DS18B20采用1

13、-WireTM接口，封裝形式有PR-35和SSOP-16兩種，糧情測控系統(tǒng)中采用的是PR-35封裝DS18B20采用9個位表示測溫點的溫度值，每個DS18B20內(nèi)部都設(shè)置有一個單一的序列號，因此可以使多個DS 18x20共存于同一根數(shù)據(jù)傳輸線上。DS18B20內(nèi)部分為4個部分:1.64位序列號；2.保存臨時數(shù)據(jù)的8字節(jié)片內(nèi)RAM；3.保存永久數(shù)據(jù)的2字節(jié)EEPROM ；4.溫度傳感器三、光纖傳感器光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展的新技術(shù)，也是工業(yè)中用的最多的光纖傳感器之一。目前研究的光纖溫度傳感器主要有輻射式溫度傳感器、半導體吸收式溫度傳感器、光纖熱色傳感器等。光纖溫度傳感器的精度更高，但成本較貴。

14、1.3 濕度傳感器技術(shù)的國內(nèi)外研究動態(tài)近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度崛度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。一、濕敏元件濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化物濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點是靈敏度高，主要缺點是線性度和產(chǎn)品的互換性差。濕敏電容一

15、般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酞亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比.濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產(chǎn)濕敏電容的主要廠家有Humirel公司、Philip公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產(chǎn)的HS1100型濕敏電容為例，其測量范圍是(1 %-99% ) RH，在55% RH時的電容量為180pF(典型值)。當相對濕度從0變化到100%時，電容量的變化范圍是

16、163pF-202pF。溫度系數(shù)為0.04 pF/ C，濕度滯后量為1.5%，響應時間為5s。除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件(利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率)、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。二、集成濕度傳感器目前，國外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠家及典型產(chǎn)品分別為Honeywe公司(H1H-3602, HIH-3605, HIH-3610型)，Humirel公司(HM 1500, HM 1520, HF3223 , HTF32

17、23型)，Sensiron公司(SHT11,SHT15型)。這些產(chǎn)品可分成以下三種類型:1線性電壓輸出式集成濕度傳感器典型產(chǎn)品有HIH3605/3610, HM1500/ 1520。其主要特點是采用恒壓供電，內(nèi)置放大電路，能輸出與相對濕度成比例關(guān)系的伏特級電壓信號，響應速度快，重復性好，抗污染能力強。2線性頻率輸出式集成濕度傳感器典型產(chǎn)品為HF3223型，它采用模塊式結(jié)構(gòu)，屬于頻率輸出式集成濕度傳感器，在55% RH時的輸出頻率為8750Hz(典型值)，當相對濕度從10%變化到95%時，輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz這種傳感器具有線性度好、抗干擾能力強、便于配數(shù)字電路或單片機、價格

18、低等優(yōu)點。3頻率/溫度輸出式集成濕度傳感器典型產(chǎn)品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，還增加了溫度信號輸出端，利用負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻作為溫度傳感器。當環(huán)境溫度變化時，其電阻值也相應改變并且從NTC端引出，配上二次儀表即可測量出溫度值。1.4本課題的主要研究目標及內(nèi)容設(shè)計的任務(wù)主要實現(xiàn)大棚溫濕度的測量與控制。數(shù)據(jù)采集模塊利用單片機實現(xiàn)溫度實時采集、濕度實時采集、電路狀態(tài)信號采集及數(shù)據(jù)預處理；數(shù)據(jù)傳輸模塊將檢測信號傳輸?shù)接嬎銠C；計算機I/O接口為計算機與外部數(shù)據(jù)連接的硬件支持。當數(shù)據(jù)進入計算機后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理子程序、溫濕度控制子程序輸出系統(tǒng)控制信號，并通過計算機I/O接口輸

19、出；輸出信號驅(qū)動相應的驅(qū)動電路，分別控制加熱電路及風扇電路，實現(xiàn)對大棚溫、濕度的實時監(jiān)測及控制；程序?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)；實現(xiàn)對溫濕度的自動控制。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1總體設(shè)計本系統(tǒng)的設(shè)計主要是實現(xiàn)通過溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)，一方面將數(shù)據(jù)送到單片機處理，與設(shè)定的溫濕度的上下限進行比較，檢測的溫濕度在設(shè)定的區(qū)間內(nèi)，顯示溫濕度工作正常，不在設(shè)定的區(qū)間，將會產(chǎn)生報警提示，會產(chǎn)生報警信號，并且驅(qū)動相應的驅(qū)動電路進行控制。另一方面，當溫濕度不在設(shè)定的區(qū)間時產(chǎn)生報警信號，使大棚的溫濕度在我們設(shè)置的理想狀態(tài)，在不同的環(huán)境，要求的上下限不同，所以要有鍵盤可以改變上下限溫濕度的值，這樣就可以按照設(shè)計的要求

20、來改變上下限，滿足設(shè)計的要求。2.2 主要器件介紹2.2.1 STC89C52介紹 STC89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS的8位單片機，片內(nèi)含有8K bytes的可反復檫寫的只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器器件采用ATMEL公司的高密度，非意識性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8054 系列殘品引腳兼容，片內(nèi)置通用的8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大STC89C52單片機適用于許多較為復雜控制應用場合。其主要的性能參數(shù)： （1）與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 （2）8K字節(jié)可重復擦寫。2.2.2 DS18B20介紹DS

21、18b20數(shù)字溫度計提供9位的溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20或者從DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線（和地）。讀寫和完成溫度的轉(zhuǎn)換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。因為每一個DS18B20有唯一的系列號（silicon serial number）,因此多個DS18B20可以存在于同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方安置溫度靈敏器件。此特性的應用發(fā)內(nèi)包括HVAC環(huán)境控制，建筑物，設(shè)備或機械內(nèi)的溫度檢測，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。 其特性如下： (1)獨特的單線接口，只需1個接口引腳即可通信。 (2)多點能力

22、使分布式溫度檢測應用得以簡化。 (3)不需要外部元件。 (4)可用數(shù)據(jù)線供電。(5)測量范圍從-55 至+125 ，增量值為0.5 等效的華氏溫度范圍是-67F至257F (6)以九位數(shù)字值方式讀出溫度。 (7)在一秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字。 (8)用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置。 (9)告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況）。 (10)應用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費類產(chǎn)品，溫度計或任何熱敏系統(tǒng)。其引腳說明如下表2-1：表2-1引腳說明引腳8腳SOIC引腳PR35符號說明51GND地42DQ單線運用的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳：漏極開路見“寄生電源”一節(jié)。3

23、3Vdd可選Vdd引腳。有關(guān)連接的細節(jié)見“寄生電源”一節(jié)。2.2.3 濕度傳感器HS1101介紹溫度檢測采用HS1101型溫度傳感器，HS1101是HUMIREL公司生產(chǎn)的變?nèi)菔较鄬穸葌鞲衅鳎捎锚毺氐墓に囋O(shè)計。HS1101測量濕度采用將HS1101置于555振蕩電路中，將電容值的變化磚換成電壓頻率信號，可以直接被微處理器采集。濕度傳感器HS1101/HS1100基于獨特工藝設(shè)計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰糜谵k公自動化、車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制、家電、工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補償?shù)膱龊纤部梢缘玫胶艽蟮膽谩?與其他產(chǎn)品相比，有著顯著的優(yōu)點：1.全互換性在標準環(huán)境下不需

24、校正； 2.長時間飽和下快速脫濕； 3.自動化焊接，包括波峰焊或水浸； 4.高可靠性與長時間穩(wěn)定性； 5.專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)； 6.適用于線性電壓輸出和線性頻率輸出兩種電路；7.可用于線性電壓或頻率輸出回爐； 8.快速反應時間； 9.最大參數(shù)值 （Ta=25 除非特別標定） 工作溫度 Ta -40100 ，儲存溫度 Tstg -40125，供電電壓 Vs10Vac，濕度范圍 RH 0100%RH ，焊接時間T=260 特征參數(shù)： (Ta=25 特征參數(shù) 符號 Min Typ Max 單位 濕度測量范圍 RH 1 99 5 供電電壓 Vs 5 10 V 標稱電容55%RH C 177 180

25、183 pF 溫度效應 Tcc 0.04 pF/ 平均靈敏度(33%75%RH) C/%RH 0.34 pF/%RH 漏電流 Ix 1 mA 恢復時間150小時結(jié)露 10 s 遲滯 +/-1.5 % 長時間穩(wěn)定性 0.5 %RH/yr 反應時間 5 S 曲線精度（10%-90%） +/-2 %RH 2.2.4 液晶1602A介紹1主要參數(shù)：表2-2 主要參數(shù)顯示容量16X2字符芯片工作電壓4.5-5.5V工作電流2.0mA（5.0V）模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95X4.35（WXH）mm 2接口信號說明：表2-3 接口信號編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data

26、I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L)12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負極3指令說明：（1）顯示模式設(shè)置 表2-4 顯示設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置162顯示，57點陣，8位數(shù)據(jù)接口表2-5指令設(shè)置指令碼功能00001DCBD=1 開顯示；D=0 關(guān)顯示C=1 顯示光標；C=0 不顯示光標B=1 光標閃爍；B=0 光標不顯示000001NSN=

27、1 當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加一，且光標加一N=0 當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減一，且光標減一S=1 當寫一個字符，整屏顯示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標不移動而屏幕移動的效果。S=0 當寫一個字符，整屏顯示不移動（2）數(shù)據(jù)控制控制區(qū)內(nèi)部設(shè)有一個數(shù)據(jù)地址指針，用戶可以通過它們來訪問內(nèi)部的全部的80字節(jié)RAM其數(shù)據(jù)指針的設(shè)置如下：表2-6指令設(shè)置指令碼功能80H+地址碼（0-27H，40H-67H）設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針4 其他設(shè)置：表2-7 其他設(shè)置指令碼功能01H顯示清屏：1.數(shù)據(jù)指針清零 2所有顯示清零02H顯示回車：1.數(shù)據(jù)指針清零5 初始化過程（復位過程） a.延時15ms b

28、.寫指令38H（不檢測忙信號） c.延時5ms d.寫指令38H（不檢測忙信號） e.延時5ms f.寫指令38H（不檢測忙信號） g.寫指令38H：顯示模式設(shè)置 h.寫指令08H：顯示關(guān)閉 j.寫指令01H：顯示清屏 k.寫指令06H：顯示光標移動設(shè)置 l.寫指令0CH：顯示開及光標設(shè)置2.3 溫度采樣電路設(shè)計2.3.1 溫度傳感器的討論與選擇方案一：采用二極管做溫度傳感器晶體二極管或三極管的PN結(jié)的結(jié)電壓是隨溫度而變化的。例如硅管的PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高1度時，下降-2mV，利用這種特性，一般可以直接采用二極管（如玻璃封裝的開關(guān)二極管1N4148）或采用硅三極管（可將集電極和基極短接）

29、接成二極管來做PN結(jié)溫度傳感器。這種傳感器有較好的線性，尺寸小，其熱時間常數(shù)為0.2-2秒，靈敏度高。測溫范圍為-50-+150方案二：用可編程器件DS18B20做溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。 DS18B20產(chǎn)品的特點：（1）.只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。（2）.在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。（3）.實際應用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。（4）.測量溫度范圍在55度到125度之間。（5）.數(shù)

30、字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。（6）.內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。通過比較和對本次設(shè)計要求的的考慮，決定采用方案三用可編程器件DS18B20做溫度傳感器。2.3.2 溫度采樣原理及電路利用DS18B20溫度傳感器進行溫度采樣。它用單總線協(xié)議和單片機實現(xiàn)通訊，單總線協(xié)議是采用單根信號線，既可傳輸時鐘，又能傳數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術(shù)具有線路簡單。 溫度采樣電路：圖2-1 溫度采集電路2.4 濕度采樣電路設(shè)計2.4.1 555定時器的介紹及原理555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為

31、 7555，除單定時器外，還有對應的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 3-18V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3。圖2-1

32、 555定時器555定時器兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關(guān)T，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當輸入信號輸入并超過2VCC /3時，觸發(fā)器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關(guān)管導通；當輸入信號自2腳輸入并低于VCC /3時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關(guān)管截止。RD是復位端，當其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接VCC。VCC是控制電壓端（5腳），平時輸出2VCC /

33、3作為比較器A1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01uf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。2.4.2 濕度傳感器的討論與選擇方案一：采用濕度傳感器 HS1101濕度傳感器 HS1101 基于獨特工藝設(shè)計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰糜谵k公自動化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補償?shù)膱龊纤部梢缘玫胶艽蟮膽谩?其特點：1.全互換性在標準環(huán)境下不需校正 2.長時間飽和下快

34、速脫濕 3.可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸 4.高可靠性與長時間穩(wěn)定性 5.專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 6.可用于線性電壓或頻率輸出回爐 7.最大參數(shù)值（Ta=25 8.工作溫度 Ta -40-100 9.儲存溫度 Tstg -40-125 特征參數(shù)： 1.基于獨特工藝設(shè)計的電容元件，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 2.高精度：2%RH，極好的線形輸出 3.量程：199%RH，寬工作溫度范圍 60-140(HS1101LF),40-100(HS1101) 4.濕度輸出受溫度影響極小，常溫使用無須溫度補償 5.響應時間 5秒 ，浸水或結(jié)露后10秒鐘迅速恢復 6.抗靜電，防灰塵，有效抵抗各種腐蝕性氣體物質(zhì) 7.

35、長期穩(wěn)定性及可靠性，年漂移量 0.5%RH/年 8.互換性好 9.電容與濕度變化 0.31pf/%RH(HS1101LF)，0.3431pf/%RH(HS1101),典型值180pf55%RH方案二：型濕度傳感器在非電物理量的檢測中，濕度的測量是比較困難的。濕度信號的傳遞必須靠水對濕敏元件直接接觸來完成，因此濕敏元件只能直接暴露于待測環(huán)境中，而不能密封，這些都導致濕度傳感器的壽命較短。目前已有幾十種濕敏器件，按感濕材料來分，大致有四類:電解質(zhì)、半導體陶瓷、高分子和其它。本系統(tǒng)需要檢測溫室內(nèi)空氣的相對濕度，它是絕對濕度和飽和濕度之比。根據(jù)溫室濕度控制的特點，本系統(tǒng)中濕度傳感器選用型濕度傳感器。型

36、濕度傳感器屬于電容型的高分子材料制成的濕敏元件，它的傳感功能是通過高分子聚合物在吸濕后而引起介電常數(shù)的變化來完成的。它具有線形度好、滯后性小、響應快以及能在較寒冷的環(huán)境中使用等優(yōu)點，其主要的特性參數(shù)為:1.工作環(huán)境溫度:-30- +80 2.相對濕度測量范圍:0-100%RH ；3.測濕精度:士4%RH。2.4.3 濕度采集原理及電路原理分析：電源電壓工作范圍是UCC=3.5- 12V，利用一片CMOS定時器TLC555，配上HSll01和電阻R2、R4構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，將相對濕度值變化轉(zhuǎn)換成頻率信號輸出，輸出頻率范圍是7351-6033Hz，所對應的相對濕度為0100，當RH=55時，f=66

37、60Hz，輸出的頻率信號可送至數(shù)字頻率計或檢測系統(tǒng)，經(jīng)整理后送顯示。R6為輸出端的限流電阻，起保護作用。通電后,電源沿著VCCR7R8C對HS1101充電。經(jīng)過t1時間后濕敏電容的壓降VCC就被充電到TLC55的高觸發(fā)電平(Uh=0.67Ucc)，使內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)，OUT的輸出變成低電平。然后C開始放電，放電回路為CR8D內(nèi)部放電管腳,經(jīng)過t2時間后，VCC降到低觸發(fā)電平(Ul=0.33Ucc)，內(nèi)部比較器再次翻轉(zhuǎn)，使OUT端的輸出變成高電平。這樣周而復始的進行充放電，形成了振蕩。 濕度采集電路：圖2-3濕度采集電路第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1 控制軟件設(shè)計控制本設(shè)計的主程序流程圖如下圖3-1

38、所示：開始開始初始化初始化采樣溫度采樣溫度送入單片機送入單片機顯示溫度值顯示溫度值與設(shè)定值相等與設(shè)定值相等是 控制報警是 控制報警否 采樣濕度否 采樣濕度送入單片機送入單片機顯示濕度值顯示濕度值與設(shè)定值相等與設(shè)定值相等是 控制報警是 控制報警否 掃描鍵盤否 掃描鍵盤結(jié)束結(jié)束圖3-1 主程序流程圖該程序首先進行初始化，采樣溫度信號并對溫度進行濾波后，直接由DS18B20送入單片機通訊。并有液晶顯示器顯示溫度。測得溫度至與溫度設(shè)定值進行比較，判定是否相等。若相等驚醒控制程序報警。若不相等進行適度比較。然后進行濕度的報警，若不想等進行鍵盤掃描后，進行程序的返回和結(jié)束。3.2 濕度傳感器HS1101的

39、軟件設(shè)計測濕開始測濕開始復位HS1101復位HS1101否否跳過ROM命令跳過ROM命令轉(zhuǎn)換完畢轉(zhuǎn)換完畢是 復位HS1101是 復位HS1101發(fā)匹配ROM命令發(fā)匹配ROM命令讀濕度值讀濕度值送單片機送單片機 圖3-2 濕度傳感器程序流程圖該程序首先復位，然后跳過ROM指令進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢復位HS1101或回到初始位置，再發(fā)送ROM指令，讀出濕度值，最終送入單片機。結(jié)論該系統(tǒng)在李老師的指導下和同學們的幫助下已經(jīng)完成，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的功能，并且得到課題老師的肯定，我感到十分的欣慰。在這次畢業(yè)過程中，但是由于我自身的知識儲備的的不足，以及自己沒有深入基層的調(diào)查和實際研究，這項系統(tǒng)在實驗室內(nèi)完成，各

40、項指標均達到了設(shè)計的要求，而且溫濕度的數(shù)據(jù)采集比較準確，系統(tǒng)工作良好，由于沒有拿到現(xiàn)實中進行測試，所以這項系統(tǒng)在實際中是否可以達到預期的目標，還有待于進一步的論證。由于溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器HS1101采集的數(shù)據(jù)要實時的傳送到單片機，讓程序進行實時的處理數(shù)據(jù)，這樣處理的信號就能將控制信號，進行風扇和加濕器的控制了，進行數(shù)據(jù)的傳輸了，我將對風扇和加濕器的控制改為對用單片機進行控制，這樣控制的比較準確。系統(tǒng)的其他部分按照題目的要求來做的，工作正常，比較穩(wěn)定。謝 辭在課題設(shè)計和論文撰寫過程中，我的指導老師李春娟老師給了我很大的幫助。李老師讓我不僅得到了知識，而且養(yǎng)成了良好的工作和學習習

41、慣，為以后的工作和研究打下了堅實的基礎(chǔ)，如果沒有她的幫助，我的很多工作將無法完成的，不論現(xiàn)在還是將來她永遠是我的楷模。我還要感謝三年來在學習上幫助過我的老師和同學。在做設(shè)計和論文期間，我還要感謝我們小組的成員劉衛(wèi)麗、程楠、徐立兵同學給我的寶貴意見。參考文獻李朝青. 單片機原理及接口技術(shù).第三版. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2006譚浩強. C程序設(shè)計.第三版. 北京: 清華大學出版社, 2005邵裕森. 過程控制及儀表(修訂版). 上海: 上海交通大學出版社, 1995邵裕森, 戴先中. 過程控制工程. 機械工業(yè)出版社, 2009王艷芳. 微型計算機控制技術(shù)實用教程. 北京: 電子工業(yè)

42、出版社, 2006.1李群芳. 單片微型計算機與接口技術(shù). 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001周澤魁. 控制儀表與計算機控制裝置. 化學工業(yè)出版社, 2002張永德. 過程控制裝置. 化學工業(yè)出版社, 2000王洪明. 基于DS1B820的儲糧溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計. 經(jīng)濟技術(shù)協(xié)作信息, 200310蔡杏山. 零起步輕松學Protel 99 SE電路設(shè)計. 北京: 人民郵電出版社, 2007.111林敏, 于忠得. HS1100/1101電容式濕度傳感器及其應用, 儀表技術(shù)與傳感器, 200112梅宏斌, 閻明印. C語言基本編程教程M. 陜西電子雜志社, 199413黃松齡, 吳 靜. 虛擬儀器

43、設(shè)計基礎(chǔ)教程. 北京: 清華大學出版社，2008.1014黃繼昌. 傳感器工作原理及應用實例M. 北京: 人民郵電出版社，199815Gary W.Johnson, Richard Jennings著, 武嘉澍, 陸勁昆譯. LabVIEW圖形編程. 北京: 北京大學出版社, 200216王宏文. 自動化專業(yè)英語教程. 機械工業(yè)出版社, 200917趙靜鵬. 學術(shù)英語教程M. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1995附錄附錄1 總原理圖附錄2#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P21;sbit rw=

44、P22;sbit lcden=P20; /定義1602端口sbit DQ = P36; /定義溫度傳感器DS18B20通信端口 sbit BZ = P37;sbit key1=P32;sbit key2=P33; sbit key3=P10; sbit key4=P11; sbit key5=P12; sbit key6=P13; uint t,wendu,flag; uint num1=200,num2=400;uchar code table=Wendu is ;uchar code table1=Shidu is ;void send_init()TMOD=0 x20;TH1=0 xfd

45、;TL1=0 xfd;TR1=1;REN=1;SM0=0;SM1=1;EA=1;ES=1; void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-); /延時1Sdelay(5); void delay1(uint i) while(i-);void write_com(uchar com) rs=0; /輸入指令lcden=0; /執(zhí)行指令P0=com;delay(5);lcden=1; /讀取信息delay(5);lcden=0; /執(zhí)行指令void write_date(uchar date) rs=1; /輸入數(shù)據(jù)lcden=

46、0;P0=date;delay(5);lcden=1;lcden=0; void init_1602() uchar num;lcden=0;rw=0;write_com(0 x38);/設(shè)置點陣8位數(shù)據(jù)接口write_com(0 x0c);/開顯示，不顯示光標write_com(0 x06);/地址指針加一write_com(0 x01);/刷新，全部清零write_com(0 x80);/給地址，表示從第一行開始寫for(num=0;num9;num+) write_date(tablenum);delay(5);write_com(0 x80+0 x40);/第二行for(num=0;n

47、um0;i-) DQ=0; DQ=s&0 x01; delay1(5); DQ=1; s=s1; uint D_r(void) /DS18B20讀數(shù)據(jù) uchar i=0; uchar s=0; for(i=8;i0;i-) DQ=0;s=s1;DQ=1;if(DQ)s|=0 x80;delay1(4); return(s); readT(void)/DS18B20讀數(shù)據(jù)整體處理 uchar a1=0; uchar b1=0; uint t=0; D_init(); D_w(0 xcc); /skip rom D_w(0 x44); /Convert T D_init(); D_w(0 xcc

48、); D_w(0 xbe); /Read Scratchpad a1=D_r(); /LSB b1=D_r(); /MSB t=b1; t=8; t=t|a1; t=t*0.625; return(t);void TDisp1() uchar bai,shi,ge,sf;bai=wendu/1000+0;shi= (wendu/100)%10+0; ge=(wendu/10)%10+0;sf=wendu%10+0; write_com(0 x80+0 x09);write_date(bai);write_com(0 x80+0 x0a);write_date(shi);write_com(0

49、x80+0 x0b);write_date(ge);write_com(0 x80+0 x0c);write_date(0 x2e);write_com(0 x80+0 x0d);write_date(sf); ES=0; flag=0; SBUF=bai;while(!TI); TI=0;SBUF=shi; while(!TI); TI=0 ;SBUF=ge; while(!TI);TI=0;SBUF=0 x2e;while(!TI);TI=0;SBUF=sf;while(!TI);TI=0;SBUF=num1;while(!TI);TI=0;SBUF=num2;while(!TI);TI=

50、0;ES=1;void TDisp2() uchar num11,num12,num21,num22;num11=num1/100+0;num12=(num1/10)%10+0;write_com(0 x80+0 x40+0 x0b);write_date(num11);write_com(0 x80+0 x40+0 x0c);write_date(num12);num21=num2/100+0;num22=(num2/10)%10+0;write_com(0 x80+0 x40+0 x0e);write_date(num21);write_com(0 x80+0 x40+0 x0f);wri

51、te_date(num22);void main() init_1602()D_init();send_init();發(fā)送 delay(40);while(1) wendu=readT();if(wendunum1&wendu=num2) BZ=0;delay(1500);BZ=1;delay(1500);key6=0; if(key1=0) delay(500); num1=num1+10; if(key2=0) delay(500); num1=num1-10;if(key3=0) delay(500); num2=num2+10; if(key4=0) delay(500); num2=

52、num2-10; while(!key1);delay(500); while(!key1); TDisp1(); TDisp2(); void ser() interrupt 4 RI=0; wendu=SBUF; flag=1;附錄3#include reg51.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar tem0 , tem1; uchar temp0 , temp1; uint f=0; /初值 /* 名稱： timer0() * 功能： 定時器1，每50000us中斷一次。* 入口參數(shù)：*/void timer

53、0() interrupt 1 EA =0; TR0=0; TR1=0; TL0=0 xFF; /重裝值 定時50000us OX4BFFH TH0=0 x4B; tem0 = TL1; /讀數(shù) tem1 = TH1; TL1=0 x00; /定時器1清零 TH1=0 x00; f=1; /作標注位 TR0=1; TR1=1; EA=1;/* 名稱： timer1() * 功能： 計數(shù)器，用于計數(shù)將555輸出的頻率，以計數(shù)相對濕度。* 入口參數(shù)：*/void timer1() interrupt 3 /T1中斷，表示計數(shù)的頻率溢出，超出了可測量的頻率范圍，顯然在這里不可能。所以重新啟動。 EA

54、 =0; TR0=0; TR1=0; TL0=0 x00; /重裝值 定時50000us TH0=0 x4C; TL1=0 x00; /定時器1清零 TH1=0 x00; TR0=1; TR1=1; EA=1;外文資料翻譯Introductions to PID ControllersPID controllers can be stand-alone controllers (also called single loop controllers),controllers in PLCs, embedded controllers, or software in Visual Basic o

55、r C# computer programs.PID controllers are process controllers with the following characteristics:(1) Continuous process control(2) Analog input (also known as “measurement” or “Process Variable” or “PV”)(3) Analog output (referred to simply as “output”)(4) Setpoint (SP)(5) Proportional (P) , Integr

56、al (I) , and/or Derivative (D) constantsThe absolute errorThis means how big is the difference between the PV and SP. If there is a small differencebetween the PV and the SPthen lets make a small change in the output. If there is a largedifference in the PV and SPthen lets make a large change in the

57、 output. Absolute error is the“proportional” (P) component of the PID controller.The sum of errors over timeGive us a minute and we will show why simply looking at the absolute error (proportional)only is a problem. The sum of errors over time is important and is called the “integral” (I)component o

58、f the PID controller. Every time we run the PID algorithm we add the latest error tothe sum of errors. In other words Sum of ErrorsError1Error2Error3 Error4.The dead timeDead time refers to the delay between making a change in the output and seeing the changereflected in the PV. The classical exampl

59、e is getting your oven at the right temperature. Whenyou first turn on the heat, it takes a while for the oven to “heat up”. This is the dead time. If youset an initial temperature, wait for the oven to reach the initial temperature, and then youdetermine that you set the wrong temperaturethen it wi

60、ll take a while for the oven to reach thenew temperature setpoint. This is also referred to as the “derivative” (D) component of the PIDcontroller. This holds some future changes back because the changes in the output have beenmade but are not reflected in the process variable yet.Absolute Error/Pro