技
术
创
新
中 文 核 心 期 刊
《
微 计 算 机 信 息
》
(
嵌 入 式 与
SOC)2008
年 第
24
卷 第
6-
2
期
360
元
/
年 邮局订阅号
:
82-946
《
现场总线技术应用
200
例
》
单 片 机 开 发 与 应 用
基于单片机的温湿度检测与控制系统研究
Research On The Measure And Control System Of The Tem perature And Hum idity Based
On Single Chip Microcom puter
(
西南石油大学
)
李 俊 张晓东
LI Jun ZHANG Xiao-dong
摘要
:
单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用
,
温
、
湿 度 则 是 系 统 常 需 要 测 量
、
控 制 和 保 持 的 量
。
文 中 介 绍 了 一 种 基 于
ATA9C51
的单片机 的 温度和 湿 度检测与 控 制的方 案
,
针对被测 对 象的温 度 与 湿 度 在 不 同 变 化 范 围 需 要 不 同 的
PID
参 数 的 特
点
,
根据检测 温 度和湿 度 自动选择 合 适的一 组
PID
参数进行 控 制的方 案
,
整个设计 简 明
、
清晰
。
关键词
:
单片机
AT89C51;DS18B20
温度传感器
;
检测与控制
;PID;
看门狗
中图分类号
: TP273
文献标识码
: B
Abstract:
The singlechip microcomputer is required extensively in measurement and control systems and the temperature and humidity
need to be surveyed, controlled and maintained by a system frequently. The schemes of the measure and control of the temperature
and humidity based on single chip microcomputer AT89C51 is introduced in this paper. In view of the characteristics of the different
PID parameters with the different temperature and humidity, selects appropriate PID parameters to control on the basis of the mea-
sured temperature and humidity, and the whole design is very clear and concise.
Key words: single chip microcomputerAT89C51;DS18B20 temperature sensor;measure and control;PID;watchdog
文章编号
:1008- 0570(2008)06-
2
- 0116- 03
引言
温
、
湿度是工业生产中常见的被控参数
,
温度和湿度己不再
是相互独立的量
,
而应在系统集成中综合考虑
。
利用单片机对
温
、
湿度控制
,
具有控温
、
湿精度高
、
功能强
、
体积小
、
价格低
,
简单
灵活等优点
,
很好的满足了工艺要求
。
本文介绍了利用
AT89C51
单片机进行温度和湿度的检测及其控制的智能化方法
。
1
系统的硬件结构及工作原理
工业中很多装置温度和湿度需要保持在一个既定的 温度
和湿度值上
,
本文针对实 际需要
,
设计了一套温度
、
湿度闭环检
测与控制系统
,
系统整个硬件结构如图
1:
图
1
系统硬件结构图
系统的工作中
,
经过温度
、
湿度检测及变换电路把被测对象
的温度
、
湿度转换成电压信号
,
该电压信号经
A/D
变换器转 换
为数字信号后送入单片机中
,
与给定的对应所要控制的多组温
度
、
湿度值进行比较
,
找出现温度
、
湿度值所在范围
,
根据单片机
AT89C51
中设置的
PID
参数
,
输出相应温度
、
湿度初值 对 应的
受控对象电机的转速初值
,
经
D/A
转换器转换为模拟电压
,
通过
信号转化为变频器的频率
,
控制变频调速装置
,
带动被控对象
,
并
且把被控对象的转速经变换电路和
A/D
转换器反馈到单片机
中
,
与输出的转速初值进行比较
,
其偏差被
PID
程序计算出后重
新输出
,
在规定的时间内循环
,
从而实现对温度
、
湿度的控制
,
直
到达到在误差允许的范围内输出的转速值与转速初值相等
。
对
于欠温度
,
控制加热功率
;
对于过温度
,
控制吹风冷却装置
,
对于
湿度则控制一个加湿
、
去湿装置
。
2
硬件系统的组成
2.1
温度传感器的选择
本系统采用美国
DALLAS
公司生产的单总线数字式温 度
传感器
DS18B20,
由于具有结构简单不需要外接电路
,
可用一根
I/0
数据线既供电又传输数据
,
并且具有体积小
,
分辨率高
,
转换
快等优点
,
被广泛用于测量和控制温度的地方
。
2.2
湿度传感器的选择
本系统采用的是电容式湿敏传感器
HS1101,
电容式湿度传
感器的感湿机理是当基于电极间的感湿材料吸附环境中的水
分时
,
其介电常数也随之变化
,
其电容量与环境中水蒸汽相对压
(PV/P}
关系可由下式表示
:
CPu= ε
0
×ε
μ
×
S
/
d
(1)
式中
:ε
0
一真空介电常数
;ε
μ
一测量相对湿度条件下感湿材
料的介电常数
;S
一电容式传感器有效而积
;d
一感湿膜厚度
。
电容式湿度传感器实用化程度高
,
工艺成熟
,
性能稳定
,
普遍
用于各种情况下湿度测量
。
2.3
主控模块单片机的选择
本系统单片机选用
ATMEL
公司的闪速存储器
(flash ROM)
型单片机芯片
AT89C51
。
AT89C51
是
ATMEL
公司的新一代
8
位 的 一 片 机 产 品
,
带 有
4KROM
、
128BRAM,
最 大 工 作 频 率
李 俊
:
硕士研究生
基金项目
:
中地共建
“
石油天然气装备
”
教育部
重点实验室项目
(2006STS04)
116
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