倉(cāng)庫(kù)溫度與濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

倉(cāng)庫(kù)是用于存放物品的場(chǎng)所，通風(fēng)以及溫度、濕度的監(jiān)測(cè)是倉(cāng)庫(kù)重要條件，它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性?，F(xiàn)實(shí)生活中，溫、濕度的測(cè)量和控制在紡織工業(yè)、林業(yè)、化工以及氣象觀測(cè)等領(lǐng)域中也同樣有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的溫、濕度測(cè)量方法采用測(cè)試器材，通過人工進(jìn)行檢測(cè)，這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因而有必要研制倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)溫、濕度控制系統(tǒng)，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)的溫、濕度，并根據(jù)所測(cè)的數(shù)據(jù)控制加濕器、空調(diào)器等設(shè)備的運(yùn)行，確保倉(cāng)庫(kù)有合適的溫、濕度環(huán)境。
這里提出的倉(cāng)庫(kù)溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)是為某民用倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的，可實(shí)時(shí)檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)的溫濕度，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)溫、濕度加以控制，同時(shí)還具有在線修訂溫、濕度控制上下限，溫、濕度顯示和報(bào)警功能，并可向主控室傳送數(shù)據(jù)。

1 系統(tǒng)硬件組成
系統(tǒng)采用AT89S51為主控制器，由鍵盤電路，溫、濕度檢測(cè)電路，看門狗電路，溫、濕度控制電路，顯示電路，通信電路等組成，系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。AT89S51內(nèi)含有4 KB的E2PROM，無需外擴(kuò)存儲(chǔ)器。

系統(tǒng)通過溫、濕度傳感器檢測(cè)環(huán)境的溫度值和濕度值，將環(huán)境的溫度和濕度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并將結(jié)果傳送給單片機(jī)，通過數(shù)碼管顯示。單片機(jī)利用鍵盤設(shè)置環(huán)境溫度和濕度的最大值和最小值，并將檢測(cè)的當(dāng)前值和預(yù)設(shè)的最大值和最小值作比較，根據(jù)比較結(jié)果單片機(jī)做出相應(yīng)的判斷，以控制輸出繼電器的工作狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的控制操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫、濕度的檢測(cè)和控制，還可與上位機(jī)(PC機(jī))通信，實(shí)現(xiàn)溫度、濕度的打印、分析等功能，系統(tǒng)采用串行通信，單片機(jī)的TXD和RXD通過MAX485與上位機(jī)相連。本系統(tǒng)可設(shè)定溫度范圍為O～80 ℃，可設(shè)定濕度范圍為0％～99％RH。
1．1 看門狗復(fù)位電路
看門狗復(fù)位電路采用微處理器監(jiān)控器DSl232。DSl232采用8引腳DIP封裝，具有性能可靠、使用簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，在單片機(jī)產(chǎn)品中能夠提高硬件的抗十?dāng)_能力。DSl232具有如下功能：微處理器掉電或電源電壓瞬變降低時(shí)可自動(dòng)復(fù)位微處理器；在微處理器失控狀態(tài)下可以停止和重新啟動(dòng)微處理器；精確的5％或10％電源供電監(jiān)視。DSl232內(nèi)部集成有看門狗定時(shí)器，當(dāng)DSl232的周期輸入ST端在設(shè)置的周期時(shí)間內(nèi)沒有有效信號(hào)到來時(shí)，DSl232的RST端將產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。這一功能對(duì)于防止由于干擾等原因造成的微處理器死機(jī)是有效的?？撮T狗定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由DSl232的TD引腳確定。本系統(tǒng)中TD接地，定時(shí)器時(shí)間為150 ms。P1．0接DS1232，為其提供周期輸入信號(hào)。RST輸出信號(hào)反向后接單
片機(jī)外部中斷INT0。
1．2 溫、濕度檢測(cè)電路
溫、濕度檢測(cè)電路由溫度傳感器、濕度傳感器、LM324型運(yùn)算放大器、ADC0809型A／D轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成。溫度與濕度傳感器將溫度及濕度值變成電信號(hào)，通過放大器使得信號(hào)在A／D轉(zhuǎn)換器的量程范圍內(nèi)放大，在單片機(jī)的控制下，A／D轉(zhuǎn)換器完成信號(hào)的A／D轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。
溫度傳感器選用AD590。AD590是電流輸出型的集成溫度傳感器，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，適合遠(yuǎn)距離測(cè)量，其工作電壓范圍較寬(4～30 V)，測(cè)溫范圍為-55～150℃，輸出電阻較大，長(zhǎng)導(dǎo)線上的壓降一般不影響測(cè)量精度，因此不需要專門的溫度補(bǔ)償電路。流過AD590的電流等于所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度系數(shù)。
濕度測(cè)量采用IH3605，IH3605是一種電容式濕度傳感器，其內(nèi)部集成有信號(hào)調(diào)理電路，具有精度高、線性度好、互換性強(qiáng)及輸出電壓范圍大等優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)量濕度范圍為0～100％RH，固有精度為2％RH，工作溫度范同為-40～+85℃，工作電壓為4～5．8 V，它的輸出電壓是供電電壓、濕度、溫度的函數(shù)。電源電壓升高，輸出電壓將成比例升高。在實(shí)際應(yīng)用中，可通過以下步驟計(jì)算出實(shí)際的相對(duì)濕度值。
1)計(jì)算在25℃條件下的相對(duì)濕度值：

式中，u0為傳感器輸出電壓值，Vcc為傳感器供電電壓值，RHo為25℃時(shí)相對(duì)濕度值。本系統(tǒng)中傳感器供電電壓值為5 V，因此相對(duì)濕度值RH在O～100％之間變化時(shí)，傳感器輸出電壓值在0～3．9 V之間變化。
2)溫度補(bǔ)償，計(jì)算當(dāng)前溫度T下的實(shí)際相對(duì)濕度值RHo。

溫濕度測(cè)量電路如圖2所示，溫度測(cè)量電路是將溫度信號(hào)變成O～5 V電壓信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。圖2中R1為精密電阻，溫度每變化1℃，R1兩端電壓變化1 mV。