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仓库温度与湿度自动控制系统设计

发布时间:2021-01-14 发布时间:
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仓库是用于存放物品的场所,通风以及温度、湿度的监测是仓库重要条件,它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。现实生活中,温、湿度的测量和控制在纺织工业、林业、化工以及气象观测等领域中也同样有着广泛的应用。传统的温、湿度测量方法采用测试器材,通过人工进行检测,这种人工测试方法费时费力,因而有必要研制仓库的自动温、湿度控制系统,以便实时检测仓库的温、湿度,并根据所测的数据控制加湿器、空调器等设备的运行,确保仓库有合适的温、湿度环境。
这里提出的仓库温湿度自动控制系统是为某民用仓库设计的,可实时检测仓库的温湿度,根据检测结果对温、湿度加以控制,同时还具有在线修订温、湿度控制上下限,温、湿度显示和报警功能,并可向主控室传送数据。

1 系统硬件组成
系统采用AT89S51为主控制器,由键盘电路,温、湿度检测电路,看门狗电路,温、湿度控制电路,显示电路,通信电路等组成,系统硬件框图如图1所示。AT89S51

内含有4 KB的E2PROM,无需外扩存储器。


系统通过温、湿度传感器检测环境的温度值和湿度值,将环境的温度和湿度转换成数字量,并将结果传送给单片机,通过数码管显示。单片机利用键盘设置环境温度和湿度的最大值和最小值,并将检测的当前值和预设的最大值和最小值作比较,根据比较结果单片机做出相应的判断,以控制输出继电器的工作状态,执行相应的控制操作,从而实现对环境温、湿度的检测和控制,还可与上位机(PC机)通信,实现温度、湿度的打印、分析等功能,系统采用串行通信,单片机的TXD和RXD通过MAX485与上位机相连。本系统可设定温度范围为O~80 ℃,可设定湿度范围为0%~99%RH。
1.1 看门狗复位电路
看门狗复位电路采用微处理器监控器DSl232。DSl232采用8引脚DIP封装,具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点,在单片机产品中能够提高硬件的抗十扰能力。DSl232具有如下功能:微处理器掉电或电源电压瞬变降低时可自动复位微处理器;在微处理器失控状态下可以停止和重新启动微处理器;精确的5%或10%电源供电监视。DSl232内部集成有看门狗定时器,当DSl232的周期输入ST端在设置的周期时间内没有有效信号到来时,DSl232的RST端将产生复位信号。这一功能对于防止由于干扰等原因造成的微处理器死机是有效的。看门狗定时器的定时时间由DSl232的TD引脚确定。本系统中TD接地,定时器时间为150 ms。P1.0接DS1232,为其提供周期输入信号。RST输出信号反向后接单
片机外部中断INT0。
1.2 温、湿度检测电路
温、湿度检测电路由温度传感器、湿度传感器、LM324型运算放大器、ADC0809型A/D转换器等构成。温度与湿度传感器将温度及湿度值变成电信号,通过放大器使得信号在A/D转换器的量程范围内放大,在单片机的控制下,A/D转换器完成信号的A/D转换,然后将转换后的数字信号送入单片机进行数据分析与处理。
温度传感器选用AD590。AD590是电流输出型的集成温度传感器,具有较强的抗干扰能力,适合远距离测量,其工作电压范围较宽(4~30 V),测温范围为-55~150℃,输出电阻较大,长导线上的压降一般不影响测量精度,因此不需要专门的温度补偿电路。流过AD590的电流等于所处环境的热力学温度系数。
湿度测量采用IH3605,IH3605是一种电容式湿度传感器,其内部集成有信号调理电路,具有精度高、线性度好、互换性强及输出电压范围大等优点。其测量湿度范围为0~100%RH,固有精度为2%RH,工作温度范同为-40~+85℃,工作电压为4~5.8 V,它的输出电压是供电电压、湿度、温度的函数。电源电压升高,输出电压将成比例升高。在实际应用中,可通过以下步骤计算出实际的相对湿度值。
1)计算在25℃条件下的相对湿度值:

式中,u0为传感器输出电压值,Vcc为传感器供电电压值,RHo为25℃时相对湿度值。本系统中传感器供电电压值为5 V,因此相对湿度值RH在O~100%之间变化时,传感器输出电压值在0~3.9 V之间变化。
2)温度补偿,计算当前温度T下的实际相对湿度值RHo。

温湿度测量电路如图2所示,温度测量电路是将温度信号变成O~5 V电压信号送入模数转换器。图2中R1为精密电阻,温度每变化1℃,R1两端电压变化1 mV。



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