一種智能化的溫濕度智能控制系統(tǒng)設計

　溫、濕度控制廣泛應用于人們的生產(chǎn)和生活中， 對于農(nóng)產(chǎn)品種子來說， 對環(huán)境溫度與濕度有著比較嚴格的要求。人們通常使用溫度計、濕度計來測量倉庫的溫度和濕度， 通過人工加熱、加濕、通風和降溫等方法來控制倉庫的溫、濕度， 這種方法不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。同時溫度與相對濕度的大幅度變化可能導致種子大范圍腐爛或者影響種子的發(fā)芽率， 從而帶來極大的經(jīng)濟及財產(chǎn)損失。因此， 保持適宜的倉庫溫度、濕度對保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲質(zhì)量十分重要。

　　目前市場上的各種溫度控制設備大多只能根據(jù)簡單的溫度變化規(guī)律制定控制算法， 系統(tǒng)擴展性較差。本系統(tǒng)采集了種子倉庫所在地一年的溫度變化規(guī)律， 并使用能適應季節(jié)變化、節(jié)省能源的模糊控制算法， 結(jié)合AT89S51 單片機技術(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、下位機控制結(jié)構(gòu)， 實現(xiàn)全方位智能化的倉庫管理控制系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　該系統(tǒng)采用PC 機作為上位機監(jiān)控單元， AT89S51單片機作為下位機控制器， 其外圍設備包括溫度、濕度檢測模塊， 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通信模塊、報警模塊等。其中外圍設備采用RS 485 串行通信接口方式和上位機實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)交換， 用以實現(xiàn)向用戶發(fā)送信息， 用戶對設備進行操作處理等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　本系統(tǒng)可以通過鍵盤設定模塊或者上位機下裝模塊進行系統(tǒng)給定值的設置來調(diào)整倉庫溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測模塊將倉庫內(nèi)的溫、濕度信息傳到單片機， 單片機根據(jù)實際情況發(fā)出控制信號驅(qū)動控制模塊進行相應操作， 同時將當前信息存儲到單片機相應內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機顯示及保存。當溫度或者濕度超過設定的范圍上下限時， 控制器將會啟動或者停止相應設備來調(diào)整環(huán)境濕度和溫度， 同時將各種調(diào)整信息在LCD 上顯示并發(fā)出報警信號?？刂菩畔⑼瑫r在上位機顯示并報警， 建立控制日志保存。另外還可以設計一些通用接口， 為以后設備功能擴展提供方便。

　　2 系統(tǒng)硬件設計

　　2. 1 控制器的設計

　　此系統(tǒng)下位機采用模塊化設計， 由AT 89S51 主控芯片， 溫、濕度檢測模塊， 輸出控制模塊， 鍵盤輸入模塊，LCD 顯示模塊， 上下位機通信模塊等幾部分組成。溫、濕度檢測模塊使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20 測量倉庫的溫度， 使用溫、濕度傳感器SHT11 測量濕度。輸出控制模塊的控制信號由單片機控制器提供， 通過光電隔離器傳送信號到繼電器控制各執(zhí)行電機動作來調(diào)節(jié)倉庫的溫、濕度。單片機的P2. 0~ P2. 4 接口分別作為驅(qū)動空調(diào)加熱制冷、循環(huán)風機、排濕窗風門的I/ O 接口。

　　在I/ O 接口輸出電平為0 時， K1 開關(guān)斷開， 相應執(zhí)行電機不工作； 在I/ O接口輸出電平為1 時， 光電隔離器輸出信號使K1 開關(guān)閉合， 相應執(zhí)行電機工作。鍵盤和通信模塊采用查詢方式實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的設置， 從而達到對系統(tǒng)溫、濕度值和其限定范圍的及時調(diào)節(jié)。如果出現(xiàn)異常情況， 設備將立即通過RS 485 將事件傳送給遠程主機， 發(fā)出報警信號。