基于PLC控制的建筑燈飾電氣控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計論文

常州工學院學士學位論文ABSTRACTOwningalargelandareastillcannotchangethefactthathugepopulationleadstopercapitaarableareafewinChina.Thereforeititgreatlysignificantforustouseourlandreasonablely,effectivelyandrepeatedly.Undertheconditionofnaturalfourseasons,generallycropgrowingcycleisonceayear.Whilethecontrollabilityofthegrowingcycleischangingslowlywhengreenhousesemerges.Simplegreenhousesareunabletoprovidethebestgrowingenvironmentforcropsduringanti-season.Buttheenviromentfactscanbechangedtomakethegrowingenvironmentclosetothatthecropsneedbycombiningautomaticdetection,automaticcontrolsystemandthegreenhouses.ThisdesignapplysthemitsubishiFX2Nseriesprogrammablelogiccontrollerasacontrolleringreenhouseautomaticcontrolsystem.Intheprocessofplantgrowth,temperature,lightintensity,humidityplayasignificantrole.Thustheprecisionandresponsespeedofsensorisimprotantwhenmonitoringaboveenvironmentalfactors.Themonitoreddateinsidethegreenhouseissenttoacontrollerbythesensor.PLCwillcomparethedifferencebetweenactualdataandthesetvalue,andthussendacommandtothecontrolactuators:motor,pumpandlights.Byadjustingtheactualdatatoshortenthedifference,theenvironmentwillgraturallybechangedtobemoresuitableforplantstogrow.Asaconsequence,aremotemonitoringcanberealizedbycombiningaPLC,acomputerandaconfigurationMCGG.Keywords：greenhouses，PLC，temperaturesensor，HumiditySensor

目錄TOC\o"1-2"\h\z\t"標題3,3,標題4,4"18677ABSTRACT 218918第一部分設計任務與調研 425351.1本課題的研究背景和目的 441201.2國內(nèi)外研究狀況及已有成果 4160891.3設計及研究方案 4293881.4設計過程及其研究內(nèi)容 4188801.4.1設計過程如下 446501.4.2設計內(nèi)容 58199第二部分設計說明 62.1聲音信號的采集與篩選 692902.1.1聲音的響度（振幅）信號采集 668012.1.2聲音的音調（頻率）信號采集 6161382.1.3聲音的音色（旋律）信號采集 735532.2聲控的建筑燈飾的系統(tǒng)總體設計方案 7254393.1PLC選擇 93.1.1PLC選型 93.2光感傳感器和熱度傳感器（智能保護） 10292443.2.1DS18B20聲音換算及控制 11325603.2.2HS1101參數(shù)及特性曲線 1187803.3響度檢測采集電路 13151613.4頻率檢測采集電路 1423353.5音色檢測采集電路 15141043.6音色PWM調制驅動電路 162863.7FX2N-232-DB通信模塊 165734第三部分設計成果 17284014.1PLC主控電路 1812424.2響度檢測采集電路 18272524.3頻率檢測采集電路 18291414.4音色檢測采集電路 19320915.1單片機軟件設計 20135505.2PLC軟件設計 20167215.3組態(tài)設計 2216214第四部分結束語 2217066第五部分致謝 2331930第六部分參考文獻 23 第一部分設計任務與調研1.1本課題的研究背景和目的隨著人們生活品質的提高，在日常生活中,我們都廣泛的運用著各種燈飾、LED廣告牌，特別是晚上，然而現(xiàn)代化程度越來越高的背景下是我們的人性設計越來越受到關注，做什么事都講究帶點人情味兒，所以，針對目前大多是用時控單調的建筑燈飾，我發(fā)起了聲控、PLC控、光控的建筑燈飾設計的思路。對于各種燈飾,我們大多會采用單片機。而PLC的優(yōu)點是它構造簡便,功能強大,而且實用價值高,效率高,適應環(huán)境能力強。而PLC控制是實現(xiàn)建筑燈飾的最佳的一種調速方式。它低速時,相對穩(wěn)定性好;調速時,平滑性好,效率高;而且它的調速范圍較大,精度高,起動電流低,節(jié)能明顯。所以綜合考慮，我選擇了用PLC控制，實現(xiàn)聲控、光控，而達成建筑燈飾人性化的要求。1.2國內(nèi)外研究狀況及已有成果對霓虹燈產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，霓虹燈市場的供需現(xiàn)狀、市場規(guī)模和發(fā)展?jié)摿?，霓虹燈技術與研發(fā)狀況，霓虹燈產(chǎn)業(yè)供應鏈系統(tǒng)，包括生產(chǎn)商、供應商、服務商和終端用戶等進行了系統(tǒng)、全面的調查、分析和預測后發(fā)現(xiàn)，在國外特別是歐美國家很早前就已經(jīng)使用過聲控霓虹，但是在國內(nèi)，光控霓虹燈居多，而且產(chǎn)家競爭激烈，所以聲控霓虹燈會有一定市場。之后，中國進入改革開放時代，因此，此時中國的進出口貨物逐漸增加，尤其以時控為主的霓虹燈進入市場后，因此聲控霓虹燈的人性化市場也逐步增大。根據(jù)市場的需求，聲控霓虹燈開始走入中國的市場。1.3設計及研究方案本課題主要研究的是聲控（響度、頻率、音色）的霓虹燈。本設計中音色的獲取，用了數(shù)模模數(shù)轉換、整流、調制脈寬，PWM調制；響度，直接以電平、放大電路收集；頻率以二次電路諧振濾波獲取，再將收獲的信號送交PLC處理。1.4設計過程及其研究內(nèi)容1.4.1設計過程如下1、對選題進行初步的了解。通過查閱書籍并及時的上網(wǎng)查詢資料，對課題的設計有個大概的想法；2、根據(jù)查閱的資料，將研究的課題的電路設計出大概部分；3、將設計出的電路與老師同學進行討論，并對電路進行修改和完善；4、幾番修改之后設計出完整的電路圖，然后對PLC進行編程；5、經(jīng)過同學與老師的討論之后設計出正確的編程，進行電路仿真；6、通過仿真得到的波形，檢查電路的不足；7、修改電路之后開始寫論文；8、準備PPT進行論文答辯。1.4.2設計內(nèi)容本文的設計內(nèi)容主要有以下幾點：設計并繪制總的結構框圖；響度檢測電路；頻率檢測電路；音色檢測電路；音色中PWM脈寬調制電路；音色中整流驅動電路；編寫PLC控制程序；而本文主要通過五個部分來對研究的課題進行闡述。第一部分是緒論部分。第二部分是總體方案論證與設計。由于整個電路圖是由各個小部分組成，通過研究各個小部分而是整個大的電路逐漸完善。在這一部分則是介紹各個組成模塊的電路，以及整個總電路的結構框圖等。第三部分是系統(tǒng)硬件設計。其中包括電路中用到的PLC以及進行模數(shù)或數(shù)模轉換的芯片。通過詳細介紹這幾種芯片的功能，使得電路的結構更加清晰。第四部分是系統(tǒng)軟件設計。其中包括了對PLC變成的介紹。第五部分是系統(tǒng)模擬運行及分析。通過系統(tǒng)運行后的結果，進行分析。最后結論部分做出總結。

第二部分設計說明2.1聲音信號的采集與篩選首先，聲音是既調頻又條幅度的，再者，從物理學的角度來定義，聲音的三大要素分別為：響度、音調、音色，為了設計出更人性化、吸人眼球的建筑燈飾、霓虹來裝飾美麗的夜晚，我們本次設計需要從這三點入手，本次設計因為能力有限，就簡單印證原理性地每個要素僅截選二到三個節(jié)點或者波段來進行設計。2.1.1聲音的響度（振幅）信號采集聲音的強弱那么就叫做響度。響度是用感覺判斷去聲音強弱，即聲音響亮的那個程度，根據(jù)這個方法的話，可以把聲音由輕到響的排列出來。響度的實際大小取決于音強、音高、音色、音長等其他條件。如果條件相同，則又有元音聽起來比輔音響的特點。元音中，開口度大的低元音聽起來則會比開口度小的高元音要響一些；輔音中，濁音會比清音響，送氣音比不送氣音會要響。一直以來人們對于響度都有兩種不同的看法：首先為感覺響度；其次為感知響度。感覺響度：它直接關系到人耳內(nèi)神經(jīng)活動，因此它可以用數(shù)學模型來表示的，現(xiàn)在經(jīng)常用感覺響度表來表示；感知響度：主要是指讓充當聽眾角色的人有興趣的聲音，沒有真實存在的模型可以建立，不同的聽眾遇到有不同的聲音會有不同的響應。這種感覺也就是人們常常說的“雞尾酒會效應”（選擇性關注），這是指常人的一種聽力選擇能力，處于這種情況下，注意力集中在某一個人或某幾個人的談話之中而忽略背景中其他人的對話或噪音。這個效應揭示了人類聽覺系統(tǒng)令人十分驚奇的能力，使得我們可以在噪聲中正常談話。2.1.2聲音的音調（頻率）信號采集音調主要是由聲音的頻率決定的。對于一定的強度的純音，音調會隨著頻率的升降而進行升降；對于一定頻率的純音、低頻純音的音調會隨著響度的增加而進行下降，但是呢，高頻純音的音調卻會隨著響度的增加而進行上升。另外一方面，音調的高低還會與與之發(fā)出聲音的物體的結構有關，這是因為發(fā)聲體的結構部分影響了聲音的頻率。大致上，處于2000Hz以下的低頻的純音音調會隨著響度的增加而進行下降，3000Hz以上的高頻純音音調會隨著響度的增加而進行上升。對于音調，我們可以進行定量的判斷。其中音調的單位稱為美（mel）：選取頻率1000Hz、聲壓級等于40分貝的純音的音調作為標準，稱之1000美，另外一些純音，聽起來調子高一倍的純音稱之2000美，調子低一倍的稱之500美，依此進行類推，可以建立起整個可聽頻率區(qū)域的音調標度。這樣子得到的聲壓級40分貝的純音的音調與頻率的關系會是這樣子：音調高的：輕，短，細；音調低的：重，長，粗。人的童聲高音頻率范圍為260-880Hz，低音頻率范圍為196-700Hz，女聲高音頻率范圍為220-1.1KHz,低音頻率范圍為200-700KHz，男聲高音頻率范圍為160-523KHz低音頻率范圍為80-358Hz。本次設計中聲音的音調（頻率）信號采集是進行3個選頻點：200Hz點、500Hz點、800Hz點。實現(xiàn)的方式是對聲音信號接入一個電容電感的并聯(lián)選頻電路，而進行聲音的選取。通過篩選出來的頻點而輸出0或1的開關量送交PLC選取燈型。2.1.3聲音的音色（旋律）信號采集音色（musicalquality）是指聲音的感覺特性。音調的高低決定于發(fā)聲體振動的頻率，響度的大小決定于發(fā)聲體振動的振幅,但不同的發(fā)聲體由于材料、結構不同，發(fā)出聲音的音色也就不同，這樣我們就可以通過音色的不同去分辨不同的發(fā)聲體音色是聲音的特色，根據(jù)不同的音色，即使在同一音高和同一聲音強度的情況下，也能區(qū)分出是不同樂器或人發(fā)出的。同樣的響度和音調上不同的音色就好比同樣飽和度和色相配上不同的明度的感覺一樣。音色之兮音。音色又名音品。音色的不同取決于不同的泛音，每一種樂器、不同的人以及所有能發(fā)聲的物體發(fā)出的聲音，除了一個基音外，還有許多不同頻率（振動的速度）的泛音伴隨，正是這些泛音決定了其不同的音色，使人能辨別出是不同的樂器甚至不同的人發(fā)出的聲音。每一個人即使說相同的話也有不同的音色，因此可以根據(jù)其音色辨別出是不同的人。聲音是由發(fā)聲的物體振動產(chǎn)生的，當其整體振動時發(fā)出基音，但同時其各部分也有復合的振動，各部分振動產(chǎn)生的聲音組合成泛音。由于部分小于整體，所有不同的泛音都比基音的頻率高，但強度都相當弱，否則無法調準樂器的音高了。需要把音色和音質區(qū)別開來。“音質”這個詞，一般籠統(tǒng)的意義是聲音的品質，但是在音響技術中它包含了三方面的內(nèi)容：聲音的音高，即音頻的強度或幅度；聲音的音調，即音頻的頻率或每秒變化的次數(shù)；聲音的音色，即音頻泛音或諧波成分。2.2聲控的建筑燈飾的系統(tǒng)總體設計方案系統(tǒng)總體設計方案如下圖1.4。聲音經(jīng)過采集分離成了三種有用的信號，分別為響度、頻率、音色；其中響度由于人的感官明確，需求配合的是遞增遞減的視覺效果，所以我選擇的是將我們發(fā)出的聲音的響度進行采集、檢測后判別是否具有發(fā)起特殊燈效的程度，聲音小則燈均勻亮燈，其亮燈數(shù)量為總數(shù)的1/3；聲音稍大，則燈均勻亮2個，其亮燈數(shù)量為總數(shù)的2/3；聲音再大，達到最高標準，則全部亮燈。頻率用于人物判別，一般人在正常說話情況下，頻率是較為穩(wěn)定的，而這個時候當之有固定人，則燈會按照選定的人的頻率附近模式亮起，如：當女高音發(fā)聲，則判定會處于800Hz左右，則“沙”字會進行閃爍；當男低發(fā)聲，則判定會處于200Hz左右，則“長”字會進行閃爍；當兒童發(fā)聲時候，則判定會處于500Hz左右，則“大學”倆字會進行閃爍，體現(xiàn)出選人的人性化設置。另外，旋律模塊的引用也是十分有愛的，音色的判別是用來判別說話的緩急的，通過波峰之間的包絡而進行不同亮度的驅動，使得燈根據(jù)人說話的緩急和節(jié)奏進行跳躍，使得現(xiàn)場會具有動感性，其原理是:先經(jīng)過整流電路進行整流，截取包絡，使得電路更圓滑平穩(wěn)；其次，對電路進行數(shù)模轉換，將圓滑平穩(wěn)的旋律、音色變成受控的正弦波，將這個受控的正弦波與基準三角波通過比較器進行比較而得到一個占空比具有特定性質的波，利用這個通過PWM脈寬調制得到的波，進行燈部分的驅動，不同的占空比對應著開斷電的市場，從而通過人眼的視覺效果達到呈現(xiàn)亮滅的感覺。其中PWM調制技術很好地保證了其驅動的穩(wěn)定性和可靠性，而且在一定程度上能減輕能耗，從而使得器件使用壽命得以延長。圖1.4聲控PLC建筑燈飾調控原理3.1PLC選擇我們使用的、學習的可編程序控制器它是從20世紀60年代就已經(jīng)開始發(fā)展了，那時被用于工業(yè)控制裝置，到了現(xiàn)在，發(fā)展成了種類繁多功能齊全的工廠智能不二選擇，它呀，按照邏輯條件進行順序的動作，它會按照時序動作;另外呢，還有與順序、時序無關的一些按照邏輯關系而進行連鎖保護動作的一些控制;以及很多很多的開關量、脈沖量、計數(shù)器、計時器、模擬量的越限報警等等狀態(tài)量為主體的—些離散量的數(shù)據(jù)采集的監(jiān)視。我們使用的現(xiàn)代的PLC按結構型式可以分成整體箱式和模塊組合式，整體箱式結構簡單、體積小，而且多為小型或低檔PLC；模塊組合式呢能根據(jù)用戶需要進行靈活配置、現(xiàn)場的應變能力強、維修起來方便，根據(jù)I/O點數(shù)可以分成小型、中型和大型，編程語言可以是梯形圖或者是指令表。本次設計采用的是模塊組合式。3.1.1PLC選型根據(jù)本次設計要求調制音樂的響度、頻率、音色從而實現(xiàn)建筑燈飾的控制，7個執(zhí)行機構，需要控制7個輸出點，，一共是5個輸入點；因此可選三菱FX2N-16M型PLC。三菱FX2N-16M三種輸出性能指標：表2.1FX2N-16M三種輸出性能指標

3.2光感傳感器和熱度傳感器（智能保護）光照式傳感器內(nèi)光照電效應器件分光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管、光敏晶閘管等，本次設計采用光敏晶閘管作為傳感器感光元件，其結構如下：（a）結構圖（b）圖形符號圖2.3光敏晶閘管LCR它有三個PN結，即J1、J2、J3，頂部還有玻璃透鏡，把光線集中照射到J2上，光敏晶閘管的陽極正接，陰極反接。J1、J3正偏，J2反偏，晶閘管正向阻斷狀態(tài)。當有一定的光照度透過玻璃照射在J2上，在光能的激發(fā)下，J2附近產(chǎn)生大量的電子空穴對，它們在外電壓下產(chǎn)生門極電流，從而使光敏晶閘管從阻斷狀態(tài)變?yōu)閷顟B(tài)?？梢酝ㄟ^和電阻一起使用，根據(jù)電阻的大小的不同而改變光照度。光敏晶閘管的特點是導通電流比光敏晶體管大的多，工作電壓也大，因此輸出功率大，在工業(yè)自動化檢測控制和生活中得到廣泛的應用，在本次試驗中，白天有了它，能使得電路截止，從而達到自動開啟燈飾的功能。而溫度傳感器分金屬熱電阻、半導體熱電阻、集成溫度傳感器；本次設計中采用數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20，其引腳圖2.1：圖2.1DS18B20引腳圖表2.2引腳詳細說明DS18B20特點獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊每個器件有唯一的64位的序列號存儲在內(nèi)部存儲器中簡單的多點分布式測溫應用無需外部器件可通過數(shù)據(jù)線供電。供電范圍為3.0V到5.5V。測溫范圍為-55～＋125℃（－67～＋257℉）在－10～＋85℃范圍內(nèi)精確度為±5℃溫度計分辨率可以被使用者選擇為9～12位最多在750ms內(nèi)將溫度轉換為12位數(shù)字用戶可定義的非易失性溫度報警設置報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件應用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)3.2.1DS18B20聲音換算及控制DS18B20采用12位存儲溫度值，最高位為符合，存儲方式如下，負溫度S=1，正溫度S=0。表2.3TEMPERATUREREGISTERFORMATFigure23.2.2HS1101參數(shù)及特性曲線表2.5最大參數(shù)值（Ta=25℃）圖2.2輸出特性曲線 3.3響度檢測采集電路我這次設計中間的響度截取點，采用的是將聲音信號放大處理，轉換成3Vpp左右的電平，通過多個電平的差異區(qū)分出不同響度的狀態(tài)，從而輸出開關量，最后與PLC模塊進行匹配從而選取燈型。反復嘗試了很多次，找了1~12Vpp的電壓響應段反復測試，在這里要感謝高岳民教授，在老師的指導下我少走了很多彎路，憑借老師的經(jīng)驗，仔細在3Vpp~5Vpp附近進行了嘗試，取得了較好效果，且在運算放大器的選擇上也多虧了老師的指導，在這里由衷地感謝老師！圖3.3響度檢測采集電路圖3.4頻率檢測采集電路頻率檢測部分的電路如下圖，主要利用了電容電感并聯(lián)諧振獲取頻率，再添加去抖動電容得到較穩(wěn)定的輸出，保持較穩(wěn)定的實效跟蹤。圖3.4頻率檢測采集電路圖 根據(jù)上圖頻率檢測部分的電路圖我們可以了解到，頻率的截取是充分利用了電容與電感組合的諧振而實現(xiàn)預期目標的，根據(jù)LC振蕩電路計算，當我們的聲音頻率接近200Hz時可經(jīng)過電路的變換和濾波后得到較為穩(wěn)定可靠不抖動的輸出Vo1；當我們的聲音頻率接近500Hz時可經(jīng)過電路的變換和濾波后得到較為穩(wěn)定可靠不抖動的輸出Vo2；當我們的聲音頻率接近800Hz時可經(jīng)過電路的變換和濾波后得到較為穩(wěn)定可靠不抖動的輸出Vo3；我們這么做了之后，就能夠得到不受外界影響的人性化程度高的，跨越波頻段高、涵蓋廣的頻率輸出燈型，送由PLC進入燈型選擇從而人性化地實現(xiàn)燈型的展現(xiàn)。3.5音色檢測采集電路音色的選取也是本次設計的核心亮點，它的選取比較之前的響度和頻率而言的話是不一樣的，它獨特之處在于連續(xù)性好，它并不是點式而是連貫的波，經(jīng)過整流后變得更緩和，再經(jīng)過數(shù)模轉換，變成可控的正弦波與標準三角波比較而得出了具備了占空比特性的PWM調制信號，可以直接用于驅動電路，而且PWM技術的引用，直接就是利用的軟開關，對于資源的損耗具有不可比擬的優(yōu)勢；同時，使得系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性，和一定程度的抗衰老性。音色的選取總電路圖如下：圖3.5音色檢測采集電路圖 首先經(jīng)過0808進行模/數(shù)轉換，獲得標準的基準之，再經(jīng)過0832進行模/數(shù)轉換，獲得受調的正弦波，最后與基準三角波比較而實現(xiàn)PWM調制，再允以驅動后續(xù)LED燈，通過開關通斷時間而控制亮度，達到音色控制亮度的目的。3.6音色PWM調制驅動電路音色的的PWM調制驅動電路是一個重要的小細節(jié)，一開始我是準備直接用音色控制驅動的，但是高教授提醒了我，說現(xiàn)在先進的PWM技術可以很好地節(jié)省能源，而且PWM技術的引用，直接就是利用的軟開關，對于資源的損耗具有不可比擬的優(yōu)勢；同時，使得系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性，和一定程度的抗衰老性。圖3.6音色信號的PWM調制電路圖 音色的的PWM調制驅動電路是一個重要的小細節(jié)，獲得的PWM脈沖調制信號，直接控制開關通斷，很大程度減小了硬件損耗。3.7FX2N-232-DB通信模塊FX2N-232-DB通信功能模塊擴展板，安裝FX2N系列PLC的基本單元中，用于RS-232通信。1.特點在RS232C設備之間數(shù)據(jù)傳輸。在RS232C設備之間使用專用協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。通信格式設置包括波特率，奇偶性和數(shù)據(jù)長度，由參數(shù)或FX2N可編程控制器的特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120進行設置表2.6技術參數(shù)第三部分設計成果4.1PLC主控電路PLC是整個溫室控制系統(tǒng)的核心，所有執(zhí)行機構都由PLC發(fā)出命令，PLC的輸入、輸出端子4.2響度檢測采集電路主控器選用Atmel公司89系列單片機中的AT89S51。89系列單片機是以8031為內(nèi)核構成的，和8051兼容，片內(nèi)4KB的Flash存儲器支持在線下載程序，方便系統(tǒng)開發(fā)中進行調試。顯示電路采用4個共陽極LED數(shù)碼管，用于顯示溫度、濕度數(shù)值，本次設計只采用一組數(shù)碼管，所以可以輪流顯示，從P0口輸出段碼，列掃描P2.0～P2.3來實現(xiàn)，列驅動用9012三極管，采用RS-232C與PLC通信，由于本次設計溫度采集有溫室內(nèi)、鍋爐內(nèi)兩部分，需要掛接兩片溫度傳感器U2和U3，U2用作溫室采集，而U3用作鍋爐水溫采集，并且當U2溫度過低時才去采集鍋爐內(nèi)溫度，否則不需對U3進行讀寫數(shù)據(jù)，硬件原理圖如圖3.2所示。圖3.2溫度設計硬件圖4.3頻率檢測采集電路光照檢測部分是由光敏元件（由于光敏晶閘管在元件庫里不好找，這里以光敏三級管代替，其工作原理大致相同）和電阻組成，當光照強度過弱時，三極管處于截止狀態(tài)，發(fā)射極為低電平，由于發(fā)射極與單片機P1.0連接，所以當單片機檢測到電平為低時說明光照強度過弱，需要增加光強，當光強足夠大時基極電流也增大使得三極管處于放大狀態(tài)，發(fā)射極為高電平，本次設計加人了可變電阻VR1，通過調節(jié)VR1可以改變光照強度的臨界值，電路設計圖如圖3.3所示。圖3.3濕度及光照設計硬件圖濕度檢測部分由芯片NE556與R3、R4、C4等組成，NE556內(nèi)部含有555定時器。因為濕度傳感器為電容式，本次采用電容C4代替HS1101。根據(jù)濕度傳感器HS1101輸出特性曲線當相對濕度%RH為60～80時電容值在183pF～190pF,當相對濕度%RH<60時電容值小于180pF，而當相對濕度%RH>80時電容值大于190pF,而且相對濕度與電容值近似線性關系，查有關資料得到其關系為，（3.1）如此間接的把濕度信號轉換為頻率信號。根據(jù)NE556工作原理輸出端得到矩形脈沖，其充電放電時間分別為，（3.2）（3.3）輸出方波頻率:（3.4）由（3.1）～（3.4）式得到頻率跟濕度關系：（3.5）4.4音色檢測采集電路鍋爐內(nèi)的水加熱主要針對溫室用，功率較小采用380V單相加熱，這樣還可減少對三相不平衡的影響，加熱由單片機控制電壓大小來控制波數(shù)注釋：1)K1斷開時為PWM方式，閉合為CYC方式。2）W1功率限制電位器不接時，功率不受限。3）溫控儀表為0-5V輸出時接1、4（4為正）。4）手動控制時，1、4、7接10K電位器。5)溫控儀表為4-20mA輸出時,接1、3（3為正）。5.1單片機軟件設計單片機軟件主要包括主程序、讀溫度子程序、計算濕度子程序、計算光照子程序、顯示數(shù)據(jù)程序等1.響度子程序設計讀出溫度子程序主要功能是讀出RAM中的九個字節(jié)，在讀出時必須進行CRC校驗，校驗有誤不能進行溫度數(shù)據(jù)改寫，讀出溫度子程序流程圖如圖4.2所示。溫室轉換命令是讓溫度開始轉換，采用12為分辨率，溫度寄存器里的值是以0.065為步進，即溫度值為溫度寄存器里的二進制乘以0.065就是實際的十進制溫度值，轉換時間約為750ms。計算溫度子程序將RAM中的讀取值進行BCD碼轉換、運算，并判斷正負，計算子程序流程如圖4.3所示。圖4.3計算溫度子程序流程圖圖4.4相對濕度計算流程圖2.濕度子程序設計濕度是根據(jù)頻率間接計算出來的，根據(jù)公式（5）以及本次硬件設計R4、R3分別為15K和100K可得出%RH=(f-1.3*106)/3*103。設定閘門時間為1s讓定時/計數(shù)器T1工作在方式一，T1得到的值就是f，如果溢出則可直接說明相對濕度過大，否則判斷相對濕度是否在60～80之間，其程序流程圖如圖4.4所示。5.2PLC軟件設計PLC通過FX2N-232-DB與外部聲音檢測電路相連，從而獲得聲音的各個要素的參數(shù)，經(jīng)過比較分類，選出應有燈型。圖4.6PLC程序5.3組態(tài)設計組態(tài)主要是實現(xiàn)遠程監(jiān)控，通過對上位機的操作就可以實現(xiàn)對PLC的控制，主要的通信變量有響度、頻率、音色。第四部分結束語本文主要闡述了從選題分析、到元件選取、到元件參數(shù)資料、到硬件電路設計、最后在將軟件和硬件相結合，以及實現(xiàn)上下位機通信、監(jiān)控等，真正實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)自動化和能源節(jié)約、環(huán)保有機的結合到一塊，在指導老師的精心指導和幫助下終于完成了整個題目的設計和論文的撰寫工作。本次的設計整個系統(tǒng)主要完成的工作有：獲取聲音信號，將聲音信號轉化為需求的電信號，并從中反映出聲音的各個特性并截取生成PLC需求的開關信號。采用工業(yè)傳輸給PLC，讓得到的信號量跟預先設定的數(shù)值相比較，當過高、過低或相等時PLC驅動相應的執(zhí)行機構發(fā)出相應的動