陳復(fù)興

摘 要 工藝生產(chǎn)中不論是控制系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)于單片機(jī)的運(yùn)用都越來(lái)越廣泛，主要是由于其自身特點(diǎn)。準(zhǔn)確地測(cè)量溫度和濕度這兩個(gè)工藝生產(chǎn)中的基本參數(shù)對(duì)生產(chǎn)和研究有著重要的意義。單片機(jī)主要是對(duì)溫濕度的監(jiān)測(cè)和控制，監(jiān)測(cè)過(guò)程通過(guò)傳感器來(lái)完成，監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)單片機(jī)發(fā)送，然后根據(jù)結(jié)果采用增量式PID算法進(jìn)行自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞 單片機(jī) 溫濕度控制系統(tǒng) 研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷發(fā)展，使得很多設(shè)備實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守或者不間斷的運(yùn)行，這些設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)就是管理人員要確保設(shè)備各個(gè)參數(shù)的正確。溫度與濕度是常用的被控參數(shù)，利用單片機(jī)對(duì)溫度和濕度進(jìn)行智能的監(jiān)測(cè)和控制，將有利于設(shè)備的正常運(yùn)行。本文就溫室溫度濕度控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)溫濕度控制系統(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用做出了詳細(xì)的闡述。

1單片機(jī)概述

單片機(jī)實(shí)際上就是一個(gè)高度集成的電路芯片，其中包括中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器和多種中斷系統(tǒng)、定時(shí)系統(tǒng)等，這些部件通過(guò)超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)集成到硅片上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是單片機(jī)。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī)技術(shù)。單片機(jī)技術(shù)隨著科技的發(fā)展而得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，比如工程自動(dòng)化控制、溫室等。單片機(jī)使得溫室設(shè)計(jì)走向了集約化和規(guī)?；牡缆罚蛊涑蔀榱俗钣谢盍Φ漠a(chǎn)業(yè)之一。

單片機(jī)的體積較小、能耗非常低、可控制性強(qiáng)、擴(kuò)展靈活和使用方便的特點(diǎn)，使其廣泛地被運(yùn)用到儀器、儀表、汽車(chē)等行業(yè)。單片機(jī)在近幾年的發(fā)展尤為快速，在以往功能的基礎(chǔ)上又增添了很多新功能，成為了工業(yè)控制領(lǐng)域不能缺少的微控制器。

正是由于單片機(jī)的眾多特點(diǎn)，溫室中溫度濕度的控制才更加便捷，管理人員只要通過(guò)電腦就能夠監(jiān)測(cè)和控制溫室中的溫度、濕度各種參數(shù)，還可以同時(shí)對(duì)多個(gè)溫室進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，在一定程度上節(jié)約了人力和物力，提高了工作效率。

2基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)的工作原理

溫室溫濕度控制系統(tǒng)開(kāi)始工作之后，管理人員要在系統(tǒng)內(nèi)輸入最初設(shè)定的溫度與濕度的數(shù)值，單片機(jī)系統(tǒng)將管理人員的設(shè)置保持到芯片中。單片機(jī)進(jìn)入到主程序之后，開(kāi)始檢測(cè)溫度傳感器和濕度傳感器的溫度、濕度狀態(tài)，將測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)顯示屏顯示出來(lái)。當(dāng)溫度（或者濕度）測(cè)量數(shù)值小于芯片中的設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)根據(jù)處理的結(jié)果通過(guò)控制的輸出接口是加溫（或者加濕）設(shè)備開(kāi)始工作；當(dāng)測(cè)量的數(shù)值大于芯片中的設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)通過(guò)控制輸出接口是加溫（或者加濕）設(shè)備停止工作。

3基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)研究

3.1溫濕度控制系統(tǒng)的功能

利用溫濕度控制器對(duì)溫室的溫濕度進(jìn)行控制，要實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的獨(dú)立工作，將測(cè)量得到的溫濕度參數(shù)通過(guò)液晶顯示屏實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，當(dāng)測(cè)量的溫濕度參數(shù)不在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，提示管理人員溫室溫濕度的異常情況。

3.2溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

3.2.1溫濕度控制系統(tǒng)要安全可靠

溫濕度控制系統(tǒng)在特定的條件、時(shí)間完成規(guī)定的功能就稱(chēng)其為系統(tǒng)安全可靠。如果溫濕度系統(tǒng)安全和可靠程度不達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率就會(huì)加大，經(jīng)濟(jì)方面和信譽(yù)方面的損失也會(huì)加大，還可能威脅到人身安全或者造成其他更加嚴(yán)重的后果。

要做到單片機(jī)溫濕度控制系統(tǒng)的安全可靠就需要注意以下幾個(gè)方面：元器件選用方面、電路板設(shè)計(jì)方面、供電電源和輸入輸出通道抗干擾措施方面、軟硬件的濾波方面和系統(tǒng)自我診斷功能方面。

3.2.2溫濕度控制系統(tǒng)要有高性?xún)r(jià)比

性能與價(jià)格之間的比例就是性?xún)r(jià)比，在溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到這個(gè)方面。要在滿(mǎn)足產(chǎn)品性能需要的基礎(chǔ)上找到價(jià)位最為合適的。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中保證系統(tǒng)的高性能是一個(gè)方面，同時(shí)也要注意到系統(tǒng)的成本問(wèn)題，盡量降低成本。

3.3溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

采集溫濕度參數(shù)、處理和顯示參數(shù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、播報(bào)語(yǔ)音和控制溫濕度是溫濕度系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)功能。系統(tǒng)既能夠獨(dú)立對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和對(duì)外圍電路進(jìn)行控制，也要能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交流，這就要求重要處理器要選用處理能力強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的CPU。系統(tǒng)主要包括的模塊有溫度采集、濕度采集、時(shí)鐘、存在和語(yǔ)言報(bào)警。

4溫濕度控制系統(tǒng)的硬件、軟件介紹

溫濕度控制系統(tǒng)的硬件主要的是兩個(gè)部分，一個(gè)是溫濕度傳感器部分，另一個(gè)是溫濕度控制器部分。具體的硬件包括傳感器、系統(tǒng)電位電路、時(shí)鐘與復(fù)位電路、存儲(chǔ)芯片、語(yǔ)音報(bào)警線(xiàn)路、其他外圍電路等。在溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要先考慮硬件各個(gè)模塊的功能，根據(jù)功能選擇最適合的芯片，最后進(jìn)行電路的搭接，在電路的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中PCB板設(shè)計(jì)及焊接的過(guò)程中要對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題多加注意，避免之后在系統(tǒng)調(diào)試和工作中出現(xiàn)問(wèn)題。

溫濕度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要要注意的是：軟件的機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)、硬件結(jié)構(gòu)程序及軟件的過(guò)程設(shè)計(jì)。溫濕度控制系統(tǒng)中的軟件主要包括：系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具、主函數(shù)、顯示界面程序、溫濕度數(shù)據(jù)采集程序、I2C總線(xiàn)和SPI總線(xiàn)程序、語(yǔ)言報(bào)警程序等。

5總結(jié)

本文對(duì)溫濕度控制系統(tǒng)的工作原理、組成結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原則、性能進(jìn)行了詳細(xì)地闡述，基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)快、抗干擾強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室中溫度和濕度的監(jiān)測(cè)和控制，具有非常好的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉愛(ài)民，林莘，劉向東.基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫濕度控制系統(tǒng)的研究[J].計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2012.03（34）：09-12.

[2] 龐黨鋒，王東濤，閆虎民，郭秀鳳.基于單片機(jī)與PLC的農(nóng)業(yè)大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013.13（39）：09-14.

[3] 傅嵐，袁修干，韓海鷹，馮紅旗.重力/失重條件下密閉艙內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)的通風(fēng)和換熱特性研究[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2013.54（13）：43-52.