基于單片機(jī)的烤煙房多點(diǎn)溫濕度測(cè)控系統(tǒng)

摘要：煙葉烤房要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的精準(zhǔn)控制就必須進(jìn)行多點(diǎn)監(jiān)測(cè)控制。基于這一要求，設(shè)計(jì)了一種基于AT89C51微處理器和SHT11數(shù)字溫濕度傳感器的智能測(cè)控系統(tǒng)，能夠高效率地實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多點(diǎn)采樣控制，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鑒于烤房?jī)?nèi)溫濕度變化的時(shí)滯性、非線性特點(diǎn)，采用了模糊控制算法，用組態(tài)軟件作為上位機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件，RS 485為串口通信接口實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程的有效測(cè)控，為現(xiàn)代化煙葉烤房的集中管理提供了一種途徑。
關(guān)鍵詞：SHT11溫濕度傳感器；AT89C51；烤煙房；組態(tài)軟件

0 引言
煙葉烘烤過程的溫濕度能否精準(zhǔn)測(cè)控決定著煙葉的質(zhì)量。傳統(tǒng)上煙葉烘烤過程的幾十個(gè)小時(shí)一般完全由人工監(jiān)測(cè)，利用于濕球玻璃溫度計(jì)采集數(shù)據(jù)。主要出現(xiàn)問題如下：無法確保烘烤出的煙葉質(zhì)量好壞；監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大；效率低，無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，為解決上述問題，就必須對(duì)烤房進(jìn)行改造。為此，本文介紹了一種基于AT89C51單片機(jī)和SHT11數(shù)字溫濕度傳感器的多點(diǎn)采樣的新型烤房智能測(cè)控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)
根據(jù)烤煙房的具體要求，本系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)、SHT11溫濕度傳感器、加熱控制裝置、排濕控制裝置、液晶顯示、通信裝置和上位機(jī)裝置等部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1．1 微控制器的選擇
本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用成本低且體積小，靈活性高的AT89C51芯片作為控制系統(tǒng)的核心。該芯片采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，具有低壓、高性能的CMOS 8位微處理器。其特點(diǎn)如下：豐富的I／O口資源、帶有2 KB閃存、單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦寫1 000次、2個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器、1個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)、1個(gè)全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。
1．2 傳感器的選擇
SHT11是一種采用CMOSENS專利技術(shù)(CMOS和傳感器技術(shù)的融合)制造的數(shù)字式溫濕度傳感器。測(cè)溫范圍是-40～+123．8℃，分辨率為0．01℃，測(cè)量露點(diǎn)精度小于±1℃，測(cè)量相對(duì)濕度范圍為0～100％，分辨率達(dá)0．03％RH，最高精度為±2％RH。該芯片屬于數(shù)字式輸出，具有免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及電路互換性等優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代溫濕度測(cè)控方向的首選，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

SHT11芯片的工作原理是由兩個(gè)傳感器分別產(chǎn)生相對(duì)溫度和濕度信號(hào)，然后分別傳輸?shù)?4位的ADC進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)和糾錯(cuò)，最后通過二線制的串行接口將相對(duì)濕度和溫度數(shù)據(jù)傳送至微處理器，再利用微控制器完成非線性和溫度補(bǔ)償。
烤房?jī)?nèi)的溫濕度測(cè)控是基于整個(gè)烤房空間的，由于種種因素的影響使得烤房?jī)?nèi)溫濕度不均勻、不統(tǒng)一，采用多點(diǎn)測(cè)控系統(tǒng)可控制整個(gè)測(cè)量空間溫濕度的精準(zhǔn)性、均勻性和統(tǒng)一性，即在采樣時(shí)微處理器同時(shí)對(duì)多個(gè)SHT11芯片發(fā)出指令，結(jié)合烤房的具體要求，本系統(tǒng)設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)SHT11芯片的SCK線都接到統(tǒng)一的I／O口，而DATA線則分別接到不同的I／O口。其次，如果烤房需要再增加采樣點(diǎn)時(shí)只需要增加對(duì)應(yīng)的I／O口數(shù)，然后稍作程序修改即可達(dá)到需要。這樣每次微控制器發(fā)出測(cè)量指令后，所有的SHT11芯片同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，按照這種方案設(shè)計(jì)只需等待一次數(shù)據(jù)采樣時(shí)間就可以完成所有采樣點(diǎn)的采樣工作，大大縮短了數(shù)據(jù)采樣時(shí)間，為測(cè)控系統(tǒng)的快速響應(yīng)提供了條件。SHT11芯片與AT89C51微處理器連接電路圖如圖3所示。

1．3 輔助設(shè)置
為了提高烤煙的質(zhì)量，在烤煙過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜斯じ缮媸潜匾?。鍵盤設(shè)置為啟動(dòng)鍵／停止鍵、復(fù)位鍵(初始化溫濕度值)、參數(shù)設(shè)定鍵、顯示切換鍵、烤程選擇鍵等。