基于單片機的烤煙房多點溫濕度測控系統

摘要：煙葉烤房要實現對溫濕度的精準控制就必須進行多點監測控制?；谶@一要求，設計了一種基于AT89C51微處理器和SHT11數字溫濕度傳感器的智能測控系統，能夠高效率地實現同時對多點采樣控制，且系統結構簡單，鑒于烤房內溫濕度變化的時滯性、非線性特點，采用了模糊控制算法，用組態軟件作為上位機系統監測軟件，RS 485為串口通信接口實現了對現場和遠程的有效測控，為現代化煙葉烤房的集中管理提供了一種途徑。
關鍵詞：SHT11溫濕度傳感器；AT89C51；烤煙房；組態軟件

0 引言
煙葉烘烤過程的溫濕度能否精準測控決定著煙葉的質量。傳統上煙葉烘烤過程的幾十個小時一般完全由人工監測，利用于濕球玻璃溫度計采集數據。主要出現問題如下：無法確保烘烤出的煙葉質量好壞；監測時間長，勞動強度大；效率低，無法實現工業化生產，為解決上述問題，就必須對烤房進行改造。為此，本文介紹了一種基于AT89C51單片機和SHT11數字溫濕度傳感器的多點采樣的新型烤房智能測控系統。

1 系統硬件總體設計
根據烤煙房的具體要求，本系統主要由AT89C51單片機、SHT11溫濕度傳感器、加熱控制裝置、排濕控制裝置、液晶顯示、通信裝置和上位機裝置等部分組成。系統框圖如圖1所示。

1．1 微控制器的選擇
本文設計的系統采用成本低且體積小，靈活性高的AT89C51芯片作為控制系統的核心。該芯片采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲制造技術，與工業標準的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。其特點如下：豐富的I／O口資源、帶有2 KB閃存、單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦寫1 000次、2個16位定時／計數器、1個5向量兩級中斷結構、1個全雙工串行通信口、片內振蕩器及時鐘電路。
1．2 傳感器的選擇
SHT11是一種采用CMOSENS專利技術(CMOS和傳感器技術的融合)制造的數字式溫濕度傳感器。測溫范圍是-40～+123．8℃，分辨率為0．01℃，測量露點精度小于±1℃，測量相對濕度范圍為0～100％，分辨率達0．03％RH，最高精度為±2％RH。該芯片屬于數字式輸出，具有免調試、免標定、免外圍電路及電路互換性等優點，已成為現代溫濕度測控方向的首選，內部結構如圖2所示。

SHT11芯片的工作原理是由兩個傳感器分別產生相對溫度和濕度信號，然后分別傳輸到14位的ADC進行A／D轉換、標準和糾錯，最后通過二線制的串行接口將相對濕度和溫度數據傳送至微處理器，再利用微控制器完成非線性和溫度補償。
烤房內的溫濕度測控是基于整個烤房空間的，由于種種因素的影響使得烤房內溫濕度不均勻、不統一，采用多點測控系統可控制整個測量空間溫濕度的精準性、均勻性和統一性，即在采樣時微處理器同時對多個SHT11芯片發出指令，結合烤房的具體要求，本系統設置4個采樣點，每個SHT11芯片的SCK線都接到統一的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時只需要增加對應的I／O口數，然后稍作程序修改即可達到需要。這樣每次微控制器發出測量指令后，所有的SHT11芯片同時進行數據采樣，按照這種方案設計只需等待一次數據采樣時間就可以完成所有采樣點的采樣工作，大大縮短了數據采樣時間，為測控系統的快速響應提供了條件。SHT11芯片與AT89C51微處理器連接電路圖如圖3所示。

1．3 輔助設置
為了提高烤煙的質量，在烤煙過程中進行適當的人工干涉是必要的。鍵盤設置為啟動鍵／停止鍵、復位鍵(初始化溫濕度值)、參數設定鍵、顯示切換鍵、烤程選擇鍵等。