基于單片機(jī)的倉(cāng)庫(kù)溫濕度智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)目前農(nóng)產(chǎn)品種子倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)自動(dòng)化程度低且不易大面積管理的現(xiàn)狀，提出采用以Atmel公司的AT89系列單片機(jī)為核心的智能溫、濕度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)串行通信方式實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)溫、濕度給定值的設(shè)定，增強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)的智能化，搭建了基于單片機(jī)的硬件電路，系統(tǒng)的軟硬件均通過(guò)測(cè)試，并對(duì)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和工作原理以及軟件模糊控制算法做以簡(jiǎn)單介紹，實(shí)際使用中效果良好。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；SHT11；DS1302；溫、濕度控制

0 引言
溫、濕度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品種子來(lái)說(shuō)，對(duì)環(huán)境溫度與濕度有著比較嚴(yán)格的要求。人們通常使用溫度計(jì)、濕度計(jì)來(lái)測(cè)量倉(cāng)庫(kù)的溫度和濕度，通過(guò)人工加熱、加濕、通風(fēng)和降溫等方法來(lái)控制倉(cāng)庫(kù)的溫、濕度，這種方法不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。同時(shí)溫度與相對(duì)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(lái)極大的經(jīng)濟(jì)及財(cái)產(chǎn)損失。因此，保持適宜的倉(cāng)庫(kù)溫度、濕度對(duì)保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲(chǔ)質(zhì)量十分重要。
目前市場(chǎng)上的各種溫度控制設(shè)備大多只能根據(jù)簡(jiǎn)單的溫度變化規(guī)律制定控制算法，系統(tǒng)擴(kuò)展性較差。本系統(tǒng)采集了種子倉(cāng)庫(kù)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(jī)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(jī)控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全方位智能化的倉(cāng)庫(kù)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(jī)作為上位機(jī)監(jiān)控單元，AT89S51單片機(jī)作為下位機(jī)控制器，其外圍設(shè)備包括溫度、濕度檢測(cè)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(jī)通信模塊、報(bào)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(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，用以實(shí)現(xiàn)向用戶發(fā)送信息，用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作處理等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本系統(tǒng)可以通過(guò)鍵盤設(shè)定模塊或者上位機(jī)下裝模塊進(jìn)行系統(tǒng)給定值的設(shè)置來(lái)調(diào)整倉(cāng)庫(kù)溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測(cè)模塊將倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫、濕度信息傳到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制模塊進(jìn)行相應(yīng)操作，同時(shí)將當(dāng)前信息存儲(chǔ)到單片機(jī)相應(yīng)內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機(jī)顯示及保存。當(dāng)溫度或者濕度超過(guò)設(shè)定的范圍上下限時(shí)，控制器將會(huì)啟動(dòng)或者停止相應(yīng)設(shè)備來(lái)調(diào)整環(huán)境濕度和溫度，同時(shí)將各種調(diào)整信息在LCD上顯示并發(fā)出報(bào)警信號(hào)?？刂菩畔⑼瑫r(shí)在上位機(jī)顯示并報(bào)警，建立控制日志保存。另外還可以設(shè)計(jì)一些通用接口，為以后設(shè)備功能擴(kuò)展提供方便。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 控制器的設(shè)計(jì)
此系統(tǒng)下位機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，由AT89S51主控芯片，溫、濕度檢測(cè)模塊，輸出控制模塊，鍵盤輸入模塊，LCD顯示模塊，上下位機(jī)通信模塊等幾部分組成。溫、濕度檢測(cè)模塊使用數(shù)字溫度傳感器。DS18B20測(cè)量倉(cāng)庫(kù)的溫度，使用溫、濕度傳感器SHT11測(cè)量濕度。輸出控制模塊的控制信號(hào)由單片機(jī)控制器提供，通過(guò)光電隔離器傳送信號(hào)到繼電器控制各執(zhí)行電機(jī)動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)倉(cāng)庫(kù)的溫、濕度。單片機(jī)的P2．0～P2．4接口分別作為驅(qū)動(dòng)空調(diào)加熱制冷、循環(huán)風(fēng)機(jī)、排濕窗風(fēng)門的I／O接口。在I／O接口輸出電平為0時(shí)，K1開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，相應(yīng)執(zhí)行電機(jī)不工作；在I／O接口輸出電平為1時(shí)，光電隔離器輸出信號(hào)使K1開(kāi)關(guān)閉合，相應(yīng)執(zhí)行電機(jī)工作。鍵盤和通信模塊采用查詢方式實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)置，從而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)溫、濕度值和其限定范圍的及時(shí)調(diào)節(jié)。如果出現(xiàn)異常情況，設(shè)備將立即通過(guò)RS 485將事件傳送給遠(yuǎn)程主機(jī)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。