基于單片機的倉庫溫濕度智能控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對目前農(nóng)產(chǎn)品種子倉庫存儲自動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系列單片機為核心的智能溫、濕度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過串行通信方式實現(xiàn)上下位機溫、濕度給定值的設(shè)定，增強倉庫的智能化，搭建了基于單片機的硬件電路，系統(tǒng)的軟硬件均通過測試，并對該系統(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單介紹，實際使用中效果良好。
關(guān)鍵詞：單片機；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(fēng)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(dǎo)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(shè)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(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(shè)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(shè)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(shè)備進行操作處理等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本系統(tǒng)可以通過鍵盤設(shè)定模塊或者上位機下裝模塊進行系統(tǒng)給定值的設(shè)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(yīng)操作，同時將當(dāng)前信息存儲到單片機相應(yīng)內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機顯示及保存。當(dāng)溫度或者濕度超過設(shè)定的范圍上下限時，控制器將會啟動或者停止相應(yīng)設(shè)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。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(shè)計一些通用接口，為以后設(shè)備功能擴展提供方便。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 控制器的設(shè)計
此系統(tǒng)下位機采用模塊化設(shè)計，由AT89S51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(fēng)機、排濕窗風(fēng)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)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。