温湿度控制器

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温湿度控制器范文第1篇

（1. 新乡市科技局，河南 新乡 453000；2.新乡学院，河南 新乡 453003）

【摘　要】采用了精密的检测电路，能够自准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路，设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度。

关键词 单片机；湿度；AT89C51；温室大棚

0　引言

随着科技的发达，以及人民生活水平的提高，我国的温室大棚产业得到迅猛的发展，温室是蔬菜等植物在栽培生产中必不可少的设施之一，不同种类的蔬菜对湿度等生长所需条件的要求也不尽相同，为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境，从而可以通过提早或延迟花期，最终将会给我们带来巨大的经济效益，本设计就在此基础上，设计一种基于89C51单片机控制的湿度控制系统。

1　硬件平台

本系统通过单片机AT89C51及其各种接口电路来实现湿度的检测。其工作原理是：电容式相对湿度传感器的容值随着湿度的变化而线性的变化，通过信号检测和转换电路将变化的电容转换成与之对应的变化的电压，再由A/D转换器把模拟电压信号转换为数字信号并送入到单片机中，单片机对采集到的信号进行滤波处理并通过查表得到实际测量的湿度值,之后通过单片机的各外部接口电路显示该湿度值，或通过其与上位机的接口把此值送入到上位机进行保存及打印等操作。

由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口（又称EIARS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。

图1是系统结构原理图，其中下位机以单片机AT89C51为核心，配以湿度检测和传送电路、A/D转换电路、存储器电路、时钟电路、看门狗复位电路、串行通信电路、键盘和LED显示电路及电源电路等组成。

2　软件设计

湿度检测系统是一个智能化的系统,它的软件所完成的功能主要包括：

（1）采样：单片机AT89C51能够控制TLC1549正常工作采样的采样程序。

（2）显示：单片机AT89C51把采样来的数据

经过滤波、二—十进制转换并以十进制4位精度显示的程序。

通信：单片机AT89C51能够把显示的数据通过串行通信口传送到管理级的上位IBM-PC机,然后上位机把接收的数据进行处理。

主程序流程图如图2。

测试就是在系统投入运行前，对软件的需求分析，设计规格说明和编码的最终复审，是保证系统质量的关键步骤。如果要给测试下定义，可以这样将，系统测试是为了发现错误而执行程序的过程。测试的目的在于将功能与需求不一致的地方，不符合逻辑思维的情况都反映给质量测试部门，由质量测试部门调配需求部门统一，再由开发人员进行修改和补充。测试的目标是以最少的时间和人力找出系统中潜在的各种错误和缺陷。本次测试严格按照设计中的流程进行，通过此次测试，能更好的了解本次设计的流程框架和测试设计原理，并能够解决测试中出现的各种问题，更好地去解决。通过湿度的改变进行相应的调整。

3　结论

本系统采用了高精度的电容式相对湿度传感器,在系统运行稳定时,湿度测量范围为0～100%RH。系统还充分利用了AT89C51单片机自身的软硬件资源,具有智能化、可编程、小型便携等优点,因此只要选用不同的湿度传感器,并修改相应的软件控制程序,本检测系统就可应用在环境保护、工业控制、农业生产以及军事等方面,可见其具有非常广泛的应用前景

参考文献

［1］林伸茂.8051单片机彻底研究基础篇[M].北京:人民邮电出版社,2004.

［2］范风强,等.单片机语言C51应用实战集锦[M].北京:电子（下转第198页）（上接第107页）工业出版社,2005.

［3］梁中明.基于DS18B20与虚拟I~(2)C总线的数字温度测量装置设计[J].湖北 电子报,2006.

［4］张世英,刘万莹,李仁兵.基于AT89S52单片机的温湿度监控系统设计[C]//中南六省（区）自动化学会第24届学术年会会议论文集.2006.

［5］刘迎春．传感器原理——设计与应用[M].北京:国防科技大学出版社,2005:205-207．

温湿度控制器范文第2篇

关键词：温湿度控制；电气设备；智能

作者简介：郑奕峰（1986-），男，浙江嵊州人，浙江嵊州市供电局，助理工程师；尹志浩（1965-），男，浙江嵊州人，浙江嵊州市供电局，工程师。（浙江?嵊州?312400）

中图分类号：TM92?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0153-01

随着电力系统规模越来越大、电压等级越来越高，对供电可靠性的要求也更加严格。供配电设备环境的温度、湿度是影响设备运行的重要因素。温度过高会加速仪器设备元器件老化，缩短其使用寿命，甚至直接导致设备损坏；低温、潮湿，设备表面产生凝露，则有可能发生爬电、闪络等事故。现在为防止变电站的开关室和控制室的温湿度过高/过湿导致变电设备绝缘降低、提前老化甚至直接引发设备事故，一般在变电站开关室装有除湿器和空调，采用单一的温度控制空调器或由湿度控制除湿器工作。而大型的温湿度监控系统大多是基于计算机和现场总线控制技术相结合的温湿度监控系统，依赖计算机系统和有线或光纤通道，如果计算机系统或通道故障都会影响整个监控系统，同时复杂度高、功耗大、费用高。而时间控制器一般只有单相控制，控制功率一般在4千瓦左右，若控制三相负载，存在接线复杂、体积大的不足。

基于以上考虑，在中高压开关柜、箱变、端子箱等供配电设备中进行温度、湿度控制是十分必要的。本文将介绍一种导轨式三相智能温湿时控开关，最多实现三路温度、湿度的测量与控制，满足低压配电智能化发展的需求。

一、硬件配置

导轨式三相智能温湿时控开关，包括外壳和置于外壳内的电路板，电路板中分布有开关电源、MCU、按键输入单元、数据显示单元、温度测量单元、湿度测量单元、磁保持负载控制继电器和控制输出反馈单元。开关电源给MCU供电，按键输入单元与MCU连接，MCU的数据显示输出端、MCU的温度测量端、MCU的湿度测量端分别与数据显示单元、温度测量单元、湿度测量单元相连，MCU控制磁保持负载控制继电器，并与控制输出反馈单元连接成一个控制回路。上述磁保持负载控制继电器有三个，控制三路三相负载或三路单相负载。上述外壳为“凸”字形，外壳的背面具有凹槽，在凹槽的上、下侧分别延伸形成卡扣、卡脚。安装见图1。

二、产品优势

与现有技术相比，本开关具有如下优点。

1.体积小，接线简单，安装方便

传统温湿控制开关体积较大，接线组装复杂，在开关室的安装空间不是很多。而导轨式三相智能温湿时控开关采用导轨式设计，体积与四级DZ47断路器差不多，可方便安装在标准的电源箱内，安装与四级DZ47断路器一样。

2.接通时无电磁声，自身功耗小

电磁式交流接触器接触时电磁噪音较大，受电源电压波动和大负荷的启动影响较大，交流接触器的主触头易烧蚀。而导轨式温湿时开关常分或常合时不需消耗电能，因此也不会因负载启动或电源电压的波动影响继电器触点，使开关性能更趋稳定可靠，触点温升低，分合速度快不打颤。与电磁式交流接触器性能对照表参见表1。

3.温湿时控制一体化，功能选择灵活

在温度和湿度控制中增加时间控制功能，三相输出开关采用三个磁保持继电器，可三相分别控制。可灵活设置工作时间段，在星期一到星期五、星期六日分别选择，每段又可设定二段时间，时间精确到秒。可将不重要负荷转移至低谷用电，实现节能降耗。

4.带时钟日期显示，断电记忆功能

当交流断电时，备用电池为MCU提供时钟电源，保证时钟正常工作，MCU所设定的参数和测试的数据存贮在内部贮存器中，停电数据不丢失，提高本开关的可靠性。

5.功能强，适用范围广

本开关可根据用户设定的温度、湿度、时间，自动打开和关闭各种用电设备的电源。控制对象可以是路灯、霓虹灯、广告招牌灯、生产设备、广播电视设备、家庭办公用电热水器等一切需要由温度、湿度、定时打开和关闭的单、三相电器设备，具有普遍适用性。

三、产品应用

在电力供配电环境中进行温湿度控制，一般采取如图2所示的方案。

通过温湿度传感器采集开关柜或箱式变电站中的温度、湿度信息，经控制器处理后输出继电器触点信号（断开或导通），再将触点信号连接到温湿度调节设备（一般使用加热器或风扇）的电源回路中，用于控制其工作或停止，以实现对温湿度的智能化控制。

三相智能温湿时控开关通用技术指标如下：

此导轨式智能温湿时控开关可控制一路、二路或三路温湿度，每一路温湿度传感器对应一个继电器输出触点，用于控制加热器，实现升温或除湿控制，或用于控制风扇，实现排风控制。同时可单独利用时间控制，用于控制加热器或风扇，实现温、湿度控制。当传感器或加热器发生故障时，开关会发出报警信号。

开关中还设置温湿度控制的回滞量，即调节设备的启动条件与停止条件之差。如图3所示，以加热升温为例，当环境温度降低到预先设置“加热启动温度”以下时，开关输出触点导通信号，加热器工作，环境温度逐渐上升；当环境温度上升至“加热停止温度”以上时，开关输出触点断开信号，加热器停止加热。根据经验，回滞量一般设置在4～10（℃或RH％）范围内较合适。

四、结束语

本文介绍了导轨式三相智能温湿时控开关的优势及应用，可实现最大三路温湿度的采集、控制。经实践验证，此产品在实际应用中易于被用户使用，控温及控湿效果显著。同时，该产品的抗电磁干扰性能突出，适合在电磁环境相对恶劣的电气设备中使用。

参考文献：

[1]吴汉清.单片机温度控制器[J].电子制作,2006,(8).

[2]张菁.单片机温度控制系统方案的研究[J].上海交通大学学报,2007,(1).

[3]瑞士SENSIRION公司.数字温湿度传感器SHT1X/SHT7X应用指南[Z].2005.

温湿度控制器范文第3篇

【关键词】恒温恒湿；自动控制；节能

恒温恒湿空调主要是用来将室内的温度、适度以及各种相关的指标控制在室内所需要的范围之内，来满足工业生产等场所和环境对其的要求。恒温恒湿空调是目前工业生产中普遍使用的一种控制空调，主要是一种控制温度和湿度在既定范围内的一种空调，恒温恒湿空调的使用范围及其广泛，在工业生产的各个领域都发挥着重要的作用，在机械产品、电子产品、生物医药、化工原料、农产品、水产品等材料在不同的条件下的一种空调系统。

1 恒温恒湿空调简介

1.1 恒温恒湿空调结构

目前常用的恒温恒湿空调系统主要是具有新风预热器、蒸汽加湿的一次回风空调系统，主要的结构为四管制恒温恒湿空调系统。这种空调空调系统中的加热器主要适用于冬季环境中，表冷器主要用于夏季，加湿器主要用于冬季和夏季工况下对混合风进行加湿处理。

1.2 恒温恒湿空调的自动控制

恒温恒湿空调的自动控制主要是通过计算机系统，按照事先设计开发的控制系统实现恒温恒湿空调系统在不同季节和不同环境中的自动控制。其中，自动控制系统中的DDC为空调自动控制系统中的直接数字控制系统，PLC是自动控制系统中的主要环节，其主要是可编辑逻辑系统。DDC和PLC控制系统是空调自动控制系统中主要的核心部分，同时在控制系统中还有AO、AI、DI、DO等相关的数据参数。自动控制系统通过对这些数据参数的控制实现在不同季节以及不同环境中的控制。

2 三种条件下恒温恒湿空调系统自动控制分析

2.1 恒温恒湿空调系统在夏季的自动控制分析

在夏季条件下，室内空气的温度主要是通过表冷器来降低室内的温度和湿度，从而将室内的温度和湿度控制在一定的范围之内。恒温恒湿空调系统在夏季的控制原理主要如图1所示：

在室内温度控制的过程中，需要使用热器来补偿表冷器在控制温度的过程中出现的露点温度过低的现象，进而通过调节使得室内的温度达到符合的要求。由于表冷器除湿，使送风温度低于室内温度控制所需要的送风温度，如果不进行温度补偿，会导致室内温度过低。此时用二次加热器对送风进行加热，补偿其冷量。

从图1可以看出，夏季空调自动控制系统属于一个单回路的闭环控制系统。这种循环控制系统使得在控制室内温度和湿度的过程中，不管是任何原因造成的偏差，都能够很好的实现对室内温度和湿度的自动控制，使得室内温度和湿度达到均衡的状态，并且能够使得空调系统出现的偏差逐渐偏向于零。因此可以说，这种自动控制系统能够及时的修正出现的偏差，进而能够从很大的程度上提高自动控制系统的精度。

2.2 恒温恒湿空调系统在冬季的自动控制分析

相对于夏天来讲，冬季室内的温度和湿度明显偏低，因此在冬季，恒温恒湿空调系统自动控制的主要目的就是增加空气中的湿度和温度。恒温恒湿空调自动控制系统在冬季的自动控制系统主要图2所示：

冬季室内温度的控制同样属于单回路闭环控制系统，在冬季的自动控制过程中，自动控制系统主要有两种扰量，第一种是新风进出空调系统在工作的过程中产生的各种干扰；第二种是室内热量在空调系统各个回路过程中的传递所产生的各种干扰。与夏季空调自动控制系统相比，冬季控制系统同样能够将室内的温度和湿度调节在一需要的范围之内，同样也能够在很大程度上提高空调系统控制的精度和准确度。整个控制系统属于单回路开环控制系统。从自动控制角度来说，开环控制系统控制精度低、抗干扰能力差，说明了定露点调节法的不足。

2.3 恒温恒湿空调系统在恒温恒湿机过渡季节工况

过度季节的自动控制系统相比比较复杂，在过度季节，需要区分温度的调节和湿度的条调节两种情况。

（1）室内温度的控制

上图中所显示的传感器K2，在空调自动控制系统中能够测得露点的相关温度Hc，同时能够测出Hg所给定的确定值的调节输出。过度季节的空调系统室内温度的控制通过加热器和表冷器两个关键的部分来完成，通过对各种数据指标的测试，通过这两个部分来调节室内空气中的温度。在室内控制系统中，主要存在的干扰因素有新风冷负荷产生扰量和室外热量通过围护结构传给室内产生冷负荷的波动扰量以及室内热源直接将热量散出形成/冷负荷扰量0。

（2）室内湿度的控制欲调节

过度季节室内湿度的控制与调节同时样通过传感器K2来实现对露点温度的测量与感受，通过对室内温度的测量与传感，能够输出室内湿度的相关指标，然后由空调系统自动控制系统来实现室内湿度的控制与调节。室内湿度控制系统的干扰主要有两个方面，第一个方面是室外从新风湿负荷对系统室内湿度控制的干扰，室外湿度不同与会导致干扰的不同，也就是说室外湿度的大小决定了第一种干扰情况的大小；第二种干扰主要来自于系统结构自身引起的湿负荷对空调自动控制系统所产生的干扰量。

在过度季节，恒温恒湿空调自动控制系统虽然相对比较复杂，但是恒温恒湿空调控制系统同样能够根据室内温度和湿度的要求来实现对室内温度和湿度的自动控制，使得室内温度和湿度通过自动控制系统的平衡和调节达到要求。

3 小结

恒温恒湿空调主要是用来将室内的温度、适度以及各种相关的指标控制在室内所需要的范围之内，来满足工业生产等场所和环境对其的要求。多变量、非线性、大时滞等特点是恒温恒湿空调自动控制系统的主要特点，这些特点使得虽然空调自动控制系统的每个单回路能够正常的工作，但是在回路交织在一起的时候，空调自动控制系统就会出现各种情况，这就会导致空调系统的工作状态出现不稳定的状态。本文通过对恒温恒湿空调自动控制系统三种情况的分析，对不同情况下对其自动控制系统进行了较为详细的分析，期望通过本文的分析有利于改善恒温恒湿空调自控制系统。

【参考文献】

[1]陈明.模糊控制技术在恒温恒湿空调中的研究与应用[D].西安：西安建筑科技大学，2007.

[2]李强.空调系统多工况分区控制调节及实例[J].安装，2005（10）：37-39.

[3]陈浩.恒温恒湿车间空调设计[D].上海：同济大学，2004.

[4]陆亚俊，马最良，邹平华.暖通空调[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[5]杨献勇.热工过程自动控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.

[6]吕光磊.恒温恒湿类空调系统的节能研究[J].郑州工业学院报：自然科学版，2007，22（2）：132-134.

温湿度控制器范文第4篇

关键词：安全工器具；智能控制柜；温湿度控制器；绝缘杆

安全工器具在电力系统实际的运行、维护和检修中对工作人员起着重要的保护作用，因此，安全工器具的存放至关重要。目前，安全工器具主要存放在安全工器具柜中，因此，安全工器具柜的设计及功能尤为重要。传统的安全器具柜保管条件十分有限，安全工器具存放占用空间大，温度、湿度无法得到有效控制，未与安全管理系统联网，安全工器具试验数量与实际使用数量不符，超试验周期的安全工器具查找困难，易发生安全工器具漏检现象，造成实际操作中使用未经检验合格的安全工器具，为安全操作埋下了事故隐患。为了解决安全工器具的管理问题，我们根据供电公司对安全工器具管理的具体要求设计了一种安全工器具智能控制柜，它具有结构灵活、防潮防损、便于监控管理等几大优势，确保了安全工器具的安全、可靠使用。

1智能控制柜的功能特点

1.1结构灵活，便于管理智能安全工器具柜采用积木化、模块化方式布置，可根据需要进行调节，灵活多变，最大限度的利用柜内空间，可分类存放各种规格的绝缘杆、绝缘手套、绝缘靴、验电器、标示牌等安全工器具，布局合理、美观、紧凑，在增大了智能安全器具柜的存放空间的同时，便于安全工器具的管理应用。1.2安全牢固，自动调控智能安全工器具柜安装有高强度的钢化透明玻璃，使安全工器具柜牢固可靠，柜体安装有温度、湿度传感器，实时采集、显示柜内外温湿度，并能按照程序设定提供一个适合各种种类安全工器具的存放环境，保证在适宜的温湿度条件下存放安全工器具，有效延缓安全工器具的老化。1.3远程监控，确保安全温湿度控制器带有能与以太网交换机或远动机连接的无线或有线连接器，以太网交换机或远动机的连接可远程实时监控和调控变电所监控后台和调控中心，实现远程监控管理，从而确保安全工器具的使用安全。

2智能控制柜的结构

智能控制柜的柜内、外结构如图1和图2所示。由图1和图2可见，变电所安全工器具智能控制柜柜体采用通过侧边的铰链或合页安装有相应的柜门或单开柜门，柜门使用高强度的钢化透明玻璃；柜体顶部安装有柜外温湿度传感器，柜体内顶部安装有屏内照明灯、柜内温度湿度传感器，底部安装有电力专用除湿机、PTC电加热器JRQ和直流风扇。柜外温湿度传感器、屏内照明灯、柜内温湿度传感器（图1中的“23”）以及电力专用除湿机CSQ、PTC电加热器JRQ和直流风扇分别与湿温度控制器（图2中的“6”）连接。在图2中，柜体内部中间用一块垂直隔板分割或隐形分成左右两个置物空间。其中，一个置物空间中至少用3块水平隔板隔置有多个置物小空间，且多个置物小空间中至少有安全帽空间、绝缘手套空间以及绝缘靴空间；另一个置物空间为竖直放置多根验电笔、操作棒的空间。变电所安全工器具智能控制柜柜体的底部安装有4个万向轮，柜体前面配置有报警按钮灯和透气孔，柜体内底部设置有隔层空间，并在所述隔层空间（图2中的“16”）内安装有所述电力专用除湿机CSQ、PTC电加热器JRQ和直流风扇以及湿温度控制器。变电所安全工器具智能控制柜柜体内部放置多根验电笔、操作棒的置物空间中，沿着内壁面水平间隔安装有多个用于卡接验电笔笔杆、操作棒的开口夹，对应每个开口夹垂直底部安装有验电笔笔杆、操作棒定位套，或对应每个开口夹的下方安装有相同的开口夹。柜体内的绝缘手套空间中通过一块可抽移的底板竖直安装有多个供绝缘手套放置的手型模架，而在柜体内的绝缘靴空间中同样通过一块可抽移的底板竖直安装有多个供绝缘靴放置的脚型模架。变电所安全工器具智能控制柜电力专用除湿器的通风口与PTC加热器的通风口相连，电力专用除湿机配有排水管，连接至安装在柜体最底板的接水盘，并在接水盘中安装有水满可报警的水位监测探针。柜体内顶部设置有隔层空间，内安装有屏内照明灯，并用有机透明灯板配置在隔层上。柜体至少有一内侧壁上贴壁设置有连通底部隔层空间内直流风扇的加热通道，并在直流通道上开设有通向柜体内的细小出风孔。

3智能控制柜的工作原理

相比于传统工器具柜，智能控制柜具有可控制柜内环境温湿度、可进行远方监控及时发现工器具异常、便于管理几大优势，实现其功能的工作流程如图3所示。由图3可见，智能控制柜温湿度控制器带有能与以太网交换机和远动机连接的无线或有线连接器，并通过所述的以太网交换机和远动机连接于可以远程实时监控和调控的变电所监控后台和调控中心，实现了远方监控及远方管理功能。在使用时，各类操作工器具放置于对应的空间内，并在温湿度控制器上设置柜内相应的温度和温度，控制器能实时显示柜外温度、湿度传感器、柜内温度、湿度传感器。温室度控制器会根据当前的柜内温湿度和当前所设定的温湿度期望值启动或停止加热器和除湿器，从而自动调节柜内温度的温度和湿度，使柜内的温度和湿度值趋向于所设置的期望值。操作工器具智能控制柜的温湿度控制器能通过网络的交换机和远动机连接于变电所的监控后台和调控中心，使其具备远方实时监控、设置操作工器具智能控制柜的温湿度的功能。如过发生异常、报警等情况，也能实时上传，便于工作人员立即处理。

4结束语

通过对传统安全器具柜的研究分析，设计了一种新型的变电所安全工器具智能控制柜。这种智能控制柜有效地克服了传统安全器具柜存放占用空间大、温湿度不能有效得到控制、未与安全管理系统联网等弊端，具有结构灵活、防潮防损、便于监控管理等优势，确保了存放其中的安全工器具安全、可靠。

参考文献

温湿度控制器范文第5篇

关键词：温湿度监测；单片机；无线传输

中图分类号：TP277.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）03-0677-04

随着现代科技在农业生产中的应用与推广，国家粮食总产量不断提高，粮食存储成为当前需要研究的问题之一。粮仓监控技术的研究是科学保粮的重要基础，粮食检测技术不断完善逐步形成了类型繁多的粮情检测系统，为安全科学储粮起到了重要作用。在贮藏过程中，粮食受温度、湿度及其他因素的影响，可能出现发热、霉变、虫害等情况。为了减少粮食贮藏过程中的损失，保障粮食的品质和质量，首先应该及时准确地掌握粮食贮藏过程中各种物理因素的变化情况并找出其规律[1]。

影响储粮安全最主要的因素是粮食的温度和湿度，为了保证存放的粮食完好，必须保持粮仓的温湿度在一定的范围内，因此就要求有一种经济适用的粮仓温湿度监控系统，能够实时监测粮仓内的温湿度分布情况，准确分析粮仓温湿度的变化，并及时采取相应的控制措施，使仓库管理人员能够有效地进行监控操作。试验以单片机STC12LE5410AD为控制核心芯片，设计了基于单片机的粮仓温湿度远程监控系统，利用单片机现场采集粮仓储备库中粮食的基本温湿度情况，并结合其他的粮情信息进行分析处理，而后与预先设定的温湿度阈值相比较决定是否启动报警电路，通过控制电机启停实现对温湿度的控制。利用上位机对粮仓进行监控并存储数据，用户可以方便地查看粮食温湿度历史数据，优化现场作业，提高了生产效率，获得实时粮仓的管理，实现了自动化、智能化的粮仓管理系统。

1 系统硬件电路的设计

该粮仓监控系统以单片机STC12LE5410AD为核心，包括各种传感器的检测电路、报警电路、键盘控制电路、液晶显示、控制电路及通信电路组成，粮仓环境监控系统主要由安装在粮仓内部的温湿度传感器构成。传感器直接采集设备数据（模拟数据）信号，通过转换器转化为可用数据（数字信号），传输到监控调度总控制中心。系统利用单片机及电路测量温湿度传感器采集的数据，并通过无线通信模块实现与PC机的串行通信，PC机实现对温湿度值的进一步分析及对系统的控制处理，利用无线通信收发模块完成了数据的远程传输，完成人机交互控制方式，实现了粮仓的温度和湿度监控情况。其硬件系统电路图如图1。

1.1 温度检测电路

温度检测电路采用温度传感器AD590，AD590传感器适合远距离传送， 线性度好，无电源的波动特性，测量精度高，适合测量的温度范围为

-55～+150 ℃。温度传感器输出电信号为电流信号，经运算放大器LM741进行I/V转化得到输出电压信号，把采集输出的电压信号经A/D转换电路送到单片机STC12LE5410AD进行处理。

1.2 湿度检测电路

湿度检测电路采用的湿度传感器是氧化铝传感器，氧化铝传感器测量湿度信号直接以电压信号输出，湿度检测电路由湿度传感器Al2O3型湿度传感器、整流电路、放大电路和振荡电路组成，其检测电路如图3。振荡电路采用RC组成的桥式振荡电路，电阻R1、R2用于传感器特性的线性补偿，二极管D1、D2、D3用于输入保护，A1、A2为运算放大器，运算放大器A2接成电压跟随器的形式，当粮仓环境湿度变化时，传感器的电容量也随之发生变化，这种变化反应到振荡电路提供的正弦波信号，通过电压跟随器输出电压值[2，3]。

1.3 继电器控制电路

粮仓温湿度的控制是通过空调器与风机实现的。打开进出口的风机，通过风机及粮仓内的通风管道使冷却后的空气穿过粮堆在粮仓内形成通风气流；如果风机调节达不到控制要求，则使用空调进行降温与排湿，湿度的调整还可以配合加湿器进行调节。风机、空调机、加湿机的控制是由单片机和光电耦合器驱动双向晶闸管完成的。继电器控制电路如图4，工作流程如下：单片机首先输出低电平信号，经驱动器加到光电隔离器TLP521-4的输入端引脚，当光耦加载的电压超过3 V时就会产生光信号，通过输出引脚将光信号转为电信号，在经过三极管放大器件把信号放大后，控制继电器打开执行机构使执行机构开始工作。当单片机检测到信号输出在预设阈值范围内，单片机此时发出高电平信号，控制风机、加湿器等执行机构停止运行。

1.4 无线发射电路

根据设计的要求，为实现单片机和PC机之间的无线数据传输，选取PTR8000芯片作为通信电路中的无线收发模块[4]，PTR8000芯片内置数据协议和CRC检错，载波监测输出，输出数据无乱码现象，能够实现点对多点通信以及提供快速、安全可靠的传输。图5为发射部分单片机STC12LE5410AD与放大电路、自动检测部分以及无线收发芯片PTR8000的连接电路。

由图5可知，温度采集部分的放大电路输出的电压信号经A/D转换后由引脚13输送到单片机中，自动检测部分的信号放大芯片MAX6675的CS 口连接在单片机引脚2上，CS为片选端，SCK口为MAX6675提供串行时钟，SO口是接收MAX6675输出的串行数据；无线收发芯片PTR8000的AM、DR、CD、PWR、SCK1、MOSI、MISO、CSN、TXEN、TRX_CE口分别连接在单片机的6、7、8、9、19、18、17、16、15、14引脚上，实现各引脚的功能。

1.5 无线接收电路

图6是单片机STC12LE5410AD与无线收发芯片PTR8000、电平转换芯片MAX3232接收信号的连接电路。由图6可以看出，电平转换芯片MAX3232的T1IN口接在单片机的引脚3上，R1OUT口接在单片机的引脚2上，数据由T1IN输入转换成RS232数据，由PC机输出的RS232数据经MAX3232的R1IN转换成TTL/CMOS数据后通过R1OUT输入到单片机中，实现TTL—RS232之间的双向电平转换[5]。

2 系统的软件设计

2.1 粮仓监控主程序设计

粮仓监控的主程序主要实现对粮仓内众多传感器数据的分析与处理。其系统软件设计主要由初始化、温湿度数据采集、信号显示、设备驱动信号处理、键盘处理、数据通信等几部分组成。程序流程如图7。其中，初始化主要完成对单片机各功能部件初始状态的配置以及开户软件看门狗功能；温、湿度的实时数据采集后根据单片机发送的多路模拟开关地址选通信息分时交替传输数据，数据通信系统完成了温、湿度测控系统与上位PC机之间的协议化通信，按照通讯规约的要求实现与上位机的可靠通讯。当单片机检测到测量数据大于设定阈值时，单片机则需要及时做出控制处理，采用PWM控制算法控制继电器风机或空调控制端输出端信号，经过驱动电路控制温湿度异常变化。同时输出控制信号启动蜂鸣器报警处理。

2.2 PWM控制算法

因为固态继电器的输入控制属于两位控制状态，不能采用进行线性控制的方法，设计采用了PWM控制算法[6]，该控制算法稳定性好，结构简单，工作可靠，调整方便。根据PWM算法的特点，其控制原理图如图8。

由图8可知，PWM控制算法采用分段的形式，首先设定周期、比例系数和偏差的上下限e1、e2、e3、e4，根据程序的调试情况设定，继电器的导通截止由设定阈值进行控制。

具体控制偏差e的关系为：当e增大时，若0

3 试验分析

上位机是粮仓温湿度远程监控系统的重要组成部分，保证了系统的准确性、可靠性和及时性，为了验证所设计的远程监控系统的有效性，采用VB编制，在检查系统及通信连接后， 在PC机显示了粮仓的温度和湿度。监控温湿度曲线图如图10所示，上位机显示的温湿度数据及坐标曲线形式可以保存到计算机里，用于对数据进行分析比对，从而人为改变粮仓温湿度，使得粮仓粮食保存完好，达到最佳经济效益。

4 小结

基于单片机的粮仓远程温湿度监控系统以单片机STC12LE5410AD为核心，利用温湿度传感器测量温度和湿度，液晶显示电路显示温湿度，用键盘输入电路设定所需控制的温湿度，继电器控制电路，实现了温度和湿度的调节；用声光报警模块判断温湿度是否超限决定是否报警提醒，利用无线通信收发模块实现了单片机和PC机的远程通信，实现了数据的远程可靠传输，温度测量精度达到了0.1 ℃，湿度测量精度达1%，具有良好的人机交互控制方式，保证了粮仓温度和湿度的远程监控。

参考文献：

[1] 张玉杰，贾继涛.基于嵌入式Web服务器的粮库监控系统的设计[J].农机化研究，2011（7）：182-185.

[2] 张其亮，韩 斌.基于嵌入式web server的温度采集系统设计与实现[J].电子测量技术，2009，32（10）：140-142.

[3] 卢丽君.基于TLC1543的单片机多路采样监测系统的设计[J].仪器仪表与分析监测，2007（4）：5-6，40.

[4] 赵英杰，马建莉，钱 英.基于LabVIEW的粮仓监控系统研究[J].农机化研究，2009（9）：111-113.