單片機典型案例開發(fā)(六)

三、一種智能化的溫濕度智能控制系統(tǒng)設(shè)計

　　溫、濕度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，對于農(nóng)產(chǎn)品種子來說，對環(huán)境溫度與濕度有著比較嚴格的要求。人們通常使用溫度計、濕度計來測量倉庫的溫度和濕度，通過人工加熱、加濕、通風和降溫等方法來控制倉庫的溫、濕度，這種方法不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。同時溫度與相對濕度的大幅度變化可能導(dǎo)致種子大范圍腐爛或者影響種子的發(fā)芽率，從而帶來極大的經(jīng)濟及財產(chǎn)損失。因此，保持適宜的倉庫溫度、濕度對保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲質(zhì)量十分重要。

　　目前市場上的各種溫度控制設(shè)備大多只能根據(jù)簡單的溫度變化規(guī)律制定控制算法，系統(tǒng)擴展性較差。本系統(tǒng)采集了種子倉庫所在地一年的溫度變化規(guī)律，并使用能適應(yīng)季節(jié)變化、節(jié)省能源的模糊控制算法， 結(jié)合AT89S51 單片機技術(shù)研制了一種穩(wěn)定性高、成本低的溫、濕度智能控制系統(tǒng)，采用上、下位機控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)全方位智能化的倉庫管理控制系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　該系統(tǒng)采用PC 機作為上位機監(jiān)控單元，AT89S51單片機作為下位機控制器，其外圍設(shè)備包括溫度、濕度檢測模塊， 溫、濕度輸出控制模塊，鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊及上下位機通信模塊、報警模塊等。其中外圍設(shè)備采用RS 485 串行通信接口方式和上位機實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)交換， 用以實現(xiàn)向用戶發(fā)送信息， 用戶對設(shè)備進行操作處理等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　本系統(tǒng)可以通過鍵盤設(shè)定模塊或者上位機下裝模塊進行系統(tǒng)給定值的設(shè)置來調(diào)整倉庫溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測模塊將倉庫內(nèi)的溫、濕度信息傳到單片機， 單片機根據(jù)實際情況發(fā)出控制信號驅(qū)動控制模塊進行相應(yīng)操作， 同時將當前信息存儲到單片機相應(yīng)內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機顯示及保存。當溫度或者濕度超過設(shè)定的范圍上下限時， 控制器將會啟動或者停止相應(yīng)設(shè)備來調(diào)整環(huán)境濕度和溫度， 同時將各種調(diào)整信息在LCD 上顯示并發(fā)出報警信號?？刂菩畔⑼瑫r在上位機顯示并報警， 建立控制日志保存。另外還可以設(shè)計一些通用接口， 為以后設(shè)備功能擴展提供方便。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　2. 1 控制器的設(shè)計

　　此系統(tǒng)下位機采用模塊化設(shè)計， 由AT 89S51 主控芯片， 溫、濕度檢測模塊， 輸出控制模塊， 鍵盤輸入模塊，LCD 顯示模塊， 上下位機通信模塊等幾部分組成。溫、濕度檢測模塊使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20 測量倉庫的溫度， 使用溫、濕度傳感器SHT11 測量濕度。輸出控制模塊的控制信號由單片機控制器提供， 通過光電隔離器傳送信號到繼電器控制各執(zhí)行電機動作來調(diào)節(jié)倉庫的溫、濕度。單片機的P2. 0~ P2. 4 接口分別作為驅(qū)動空調(diào)加熱制冷、循環(huán)風機、排濕窗風門的I/ O 接口。

　　在I/ O 接口輸出電平為0 時， K1 開關(guān)斷開， 相應(yīng)執(zhí)行電機不工作； 在I/ O接口輸出電平為1 時， 光電隔離器輸出信號使K1 開關(guān)閉合， 相應(yīng)執(zhí)行電機工作。鍵盤和通信模塊采用查詢方式實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的設(shè)置， 從而達到對系統(tǒng)溫、濕度值和其限定范圍的及時調(diào)節(jié)。如果出現(xiàn)異常情況， 設(shè)備將立即通過RS 485 將事件傳送給遠程主機， 發(fā)出報警信號。

　　2. 2 溫度檢測模塊

　　此系統(tǒng)的溫度檢測模塊根據(jù)倉庫面積的大小可增加多處檢測點， 而數(shù)字溫度傳感器DS18B20就具有支持多點組網(wǎng)的功能， 可將多個DS18B20 并連在惟一的三線上， 實現(xiàn)多點溫度檢測， 其測溫范圍為- 55~+ 125 ， 固有測溫分辨率為0. 5 ， 工作電源為DC 3~ 5 V， 測量結(jié)果以9~ 12 位數(shù)字