單片機典型案例開發（二）

　　圖2 恒流源電路圖

2.2 系統軟件設計

　　本模擬路燈控制系統以支路控制器為主核心，編制軟件程序分別完成時鐘功能，顯示開光燈的時間，控制支路的按時開燈和關燈。并能根據環境明暗變化，自動開燈和關燈。支路控制器分別能控制每只路燈的開燈和關燈時間。并能在路燈出現故障時發出聲光報警。其主流程見圖3。

　　圖3 主程序流程框圖

　　框圖中的S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16分別是按鍵10、11、12、13、14、15、16（按鍵原理圖可見附錄4）。S10和S11控制模式1，S12控制模式2，S13控制模式3S，14控制模式4；S15控制LED1，S16控制LED2。

　　3 總結

　　本文設計了一個模擬路燈控制系統，該控制系統包括1個支路控制器和2個單元控制器。本系統支路控制器和單元控制器均采用STC89S52單片機。

　　該系統具體完成的功能包括：支路控制器有時鐘功能、能根據環境明暗變化自動開燈和關燈、能根據交通情況自動調節亮燈狀態、能分別獨立控制路燈的開燈時間和關燈時間、能進行路燈故障的報警、自制了單元控制器中的LED燈恒流驅動電源、并可對該恒流電源的輸出功率進行自動或手動調節。支路控制器根據環境的亮暗程度來決定是否將路將燈開或關；單元控制器會實時檢測路燈的故障情況，如有故障則及時將信息反饋至支路控制器，支路控制器啟動報警；同時單元控制器還可以控制LED恒流源的輸出功率以調節路燈的亮暗程度，這一功能可進一步拓展為根據環境的亮暗程度來調節路燈的亮暗程度，以節省電源功率。

一種智能化的溫濕度智能控制系統設計#e#

三、一種智能化的溫濕度智能控制系統設計

　　溫、濕度控制廣泛應用于人們的生產和生活中，對于農產品種子來說，對環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芽率，從而帶來極大的經濟及財產損失。因此，保持適宜的倉庫溫度、濕度對保證農產品種子存儲質量十分重要。

　　目前市場上的各種溫度控制設備大多只能根據簡單的溫度變化規律制定控制算法，系統擴展性較差。本系統采集了種子倉庫所在地一年的溫度變化規律，并使用能適應季節變化、節省能源的模糊控制算法， 結合AT89S51 單片機技術研制了一種穩定性高、成本低的溫、濕度智能控制系統，采用上、下位機控制結構，實現全方位智能化的倉庫管理控制系統。

　　1 系統結構及工作原理

　　該系統采用PC 機作為上位機監控單元，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遠程數據交換， 用以實現向用戶發送信息， 用戶對設備進行操作處理等功能。系統結構如圖1 所示。

　　圖1 系統結構圖

　　本系統可以通過鍵盤設定模塊或者上位機下裝模塊進行系統給定值的設置來調整倉庫溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測模塊將倉庫內的溫、濕度信息傳到單片機， 單片機根據實際情況發出控制信號驅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存單元中并上傳數據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整環境濕度和溫度， 同時將各種調整信息在LCD 上顯示并發出報警信號。控制信息同時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 系統硬件設計

　　2. 1 控制器的設計

　　此系統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行電機動作來調節倉庫的溫、濕度。單片機的P2. 0~ P2. 4 接口分別作為驅動空調加熱制冷、循環風機、排濕窗風門的I/ O 接口。

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

　　2. 2 溫度檢測模塊

　　此系統的溫度檢測模塊根據倉庫面積的大小可增加多處檢測點， 而數字溫度傳感器DS18B20就具有支持多點組網的功能， 可將多個DS18B20 并連在惟一的三線上， 實現多點溫度檢測， 其測溫范圍為- 55~+ 125 ， 固有測溫分辨率為0. 5 ， 工作電源為DC 3~ 5 V， 測量結果以9~ 12 位數字量的方式串行傳送。其檢測電路如圖2 所示。

　　圖2 溫度檢測模塊電路

　2. 3 濕度檢測模塊

　　濕度測量模塊為了節省控制器I/ O 接口并方便以后的芯片功能擴展， 采用SHT 11 溫、濕度傳感器。

　　此傳感器是高度集成， 將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/ D 轉換和加熱器等功能集成到一個芯片上， 提供二線數字串行接口SCK 和DAT A， 接口簡單， 支持CRC 傳輸校驗， 傳輸可靠性高， 測量精確度高， 由于同時集成溫、濕度傳感器， 可以提供溫度補償的濕度測量值和高質量的露點計算功能。SHT 11 可通過DA TA數據總線直接輸出數字量濕度值。該濕度值稱為 相對濕度！， 需要進行線性補償和溫度補償后才能得到較為準確的濕度值。由于相對濕度數字輸出特性呈一定的非線性， 因此為了補償濕度傳感器的非線性， 可按下式修正濕度值：

　　式中： RH linear為經過線性補償后的濕度值； SORH 為相對濕度測量值； C1 ， C2 ， C3 為線性補償系數， 取值如表1所列。

　　表1 濕度線性補償系數

　　而實際溫度和測試參考溫度25 有所不同， 所以對線性補償后的濕度值進行溫度補償很有必要。補償公式如下：

　　式中： RH true為經過線性補償和溫度補償后的濕度值； T為測試濕度值時的溫度（ 單位： ℃ ） ; t1 和t2 為溫度補償系數， 取值如表2 所示。

　　表2 濕度值溫度補償系數

　　具體濕度檢測模塊電路如圖3 所示。

　　圖3 濕度檢測模塊電路