温湿度控制器
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温湿度控制器范文第1篇
【关键词】STM32 CHTM-02/N 温湿度传感器 串口通信
在现代生活中，温湿度测量几乎涉及到各个领域， 包括探险救灾机器人、温室环境智能监控系统、医院、工业控制、农业管理、仓库存储、文物保护等，因此研究低成本、高可靠性的温湿度系统就变得十分重要。本设计选用STM32Fl03ZET6 为核心控制器与处理器，CHTM-02/N为温湿度传感器，利用ADC转换，得到相应的温度、湿度值并通过液晶显示，也可通过串口进行显示。当湿度值大于70%RH时，进行报警提示。整个系统工作可靠性高，使用良好。
1 系统总体设计
系统总体设计框图如图1，可以看到，温湿度测量系统主要由上位机、温湿度传感器、控制器及其电路组成。控制器通过串口与上位机连接。CHTM-02/N温湿度传感器对当前的温湿度进行测量，将测量数据传给控制器，控制器对采集到的温湿度进行初步处理后，将处理后的数据通过TFTLCD液晶进行显示，同时也可通过串口与PC机上位机通信，实时地显示采集到的温湿度。如果要对现场环境进行处理，则控制器可以根据接收到的数据并对其进行分析，进而做出报警等处理，如当湿度值大于70%RH时，蜂鸣器报警，LED闪烁，液晶显示提示。
2 硬件设计
2.1 STM32Fl03ZET6微控制器
本次设计采用的是ALIENTEK 战舰 STM32 开发板。
其特点包括：
（1）接口丰富。板子提供十来种标准接口，可以方便的进行各种外设的实验和开发。
（2）设计灵活。板上很多资源都可以灵活配置，以满足不同条件下的使用。我们引出了除晶振占用的 I/O 口外的所有 I/O 口，可以极大的方便大家扩展及使用。另外板载一键下载功能，可避免频繁设置 B0、B1 的麻烦，仅通过 1 根 USB 线即可实现 STM32 的开发。
（3）资源充足。外扩 1M 字节 SRAM 和 8M 字节 FLASH，满足大内存需求和大数据存储。板载 MP3 和 FM 收发芯片，娱乐学习两不误。板载 3D 加速度传感器和各种接口芯片，满足各种应用需求。
（4）人性化设计。各个接口都有丝印标注，使用起来一目了然；接口位置设计安排合理，方便顺手。资源搭配合理，物尽其用。
2.2 温湿度传感器电路设计
CHTM-02/N温湿度传感器模块包含四个引脚，分别是+5V（电压5V）、GND（地）、H（湿度输出）和T（温度输出）。供电为5V±5%，耗电电流为5mA max.（2mA avg.），工作范围为温度 0～60℃ 、湿度 10%-95%RH。湿度变送范围为0～100%RH，湿度准确度为±5%RH（在 25℃，输入电压=5V），一致性为±3%RH/每批，温度系数为0.4%RH/℃（输入电压=5V，30～80%RH 温度范围10～40℃ （基准点 25℃ ），并且通过常规冲击试验，振动试验，冷热试验，高湿试验，温度循环等可靠性测试，能比较准确地测量出当前温湿度。CHTM-02/N温湿度传感器模块与STM32Fl03ZET6的对应引脚相连，采用ADC1的通道0和通道1，并进行连接。
3 软件设计
3.1 系统软件设计
系统软件设计主要分为4个任务来完成，分别为：各部分初始化、获取温湿度数据、处理数据并显示以及报警提示。初始化主要是对各个部分进行配置、函数初始化、波特率设置等；获取温湿度数据主要是CHTM-02/N温湿度传感器，利用ADC转换，得到相应的温度、湿度值；处理数据并显示主要是控制器通过相关计算公式及转换将数据进行实时处理，在液晶上进行显示，并可通过串口将数据发送给上位机；报警提示则主要是当湿度值大于70%RH时，蜂鸣器报警，LED闪烁，液晶显示提示，提醒系统采取相关措施。
系统软件设计如图2所示。
3.2 CHTM-02/N温湿度传感器设计
CHTM-02/N温湿度传感器主要利用ADC转换，得到相应的温度、湿度值。
3.3 数据处理及显示程序设计
4 结论
本设计基于STM32Fl03ZET6 ，以CHTM-02/N为温湿度传感器，利用ADC转换，得到相应的温度、湿度值，并将处理后的数据通过液晶屏显示 ；每隔一段时间（如2秒）往串口发送一次温湿度信息；具有报警功能，如：当湿度值大于70%RH时，蜂鸣器报警，LED闪烁，液晶显示提示。试验结果表明，该设计可有效检测当前温湿度，设计精度高，灵敏度较好，硬件接口电路简单，软件代码复用性强，具有很好的可操作性和可维护性，在实际中有非常广泛的应用。
参考文献
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[16]袁涛.基于嵌入式ARM的孵化箱温湿度控制系统的研究[D].华中农业大学，2011.6.
温湿度控制器范文第2篇
【关键词】监测与控制；SHT15；LPC1768；粮仓
1.引言
在粮食储藏过程中，粮食温湿度的变化是影响粮食质量安全的主要因素。当粮仓内部的温湿度超过一定阈值时，粮食就易发霉变质。每年由于储藏不当造成大量的粮食浪费，给国家和人民造成巨大的经济损失。所以随时监测粮仓内部的温湿度变化，具有重要的实际意义。受经济条件限制，部分地区的国家粮食储备库还采用传统的人工方式进行粮情监控，不及时、不准确[1]。本系统采用SHT15型多功能、自校准智能传感器，通过微控制芯片LPC1768采集温湿度信号，对信号进行处理判断，依据要求控制制冷器、加温机、加湿器、抽湿机启动，由此实现粮仓内温湿度的自动化控制与调节。
2.设计方案
2.1 系统设计要求
根据粮食的储藏条件，我国的气候条件和目前仓库的管理水平，通常规定粮仓温度不超过20℃，湿度不超过30%RH[2]。
系统可对温湿度进行自动调节控制。
当储藏温湿度超过要求范围时，系统进行报警，以提醒工作人员及时查看温湿度情况，在系统不能及时自动调控温湿度的情况下，可进行人工干预调控。
2.2 系统总体设计方案
根据系统的总体要求，本设计采用如下方案：整个系统由LPC1768微控制器、SHT15温湿度传感器、LCD显示模块、报警器以及温湿度调节系统等部分组成。系统功能原理图如图1所示。用户根据储存要求预先输入温湿度报警值到程序中，该值作为系统阈值。SHT15温湿度传感器监测值传输给LPC1768，当监测到的数值超出所设定阈值时，驱动蜂鸣器报警，并为温湿度调节系统提供相应的控制信号，实现自动控制。
3.硬件设计
3.1 微控制器
控制电路的核心器件是由NXP公司推出的基于Cortex-M3内核的LPC1768[3]微控制器，操作频率可达100MHz。有多组外设，3个I2C接口、512KB的Flash存储器等，每个外设都自带时钟分频器，在设置低功耗的基础上，可进一步节省功耗。另外，LPC1768芯片的体积只有14cm*14cm，适用于高度集成和低功耗的嵌入式应用，外设功能强，方便系统的功能扩展。
3.2 SHT15温湿度传感器
SHT15[4-5]型传感器是单片多用途的智能传感器，不仅包含基于湿敏电容器的微型相对湿度传感和基于带隙电路的微型温度传感器而且还有14位的A/D转换器和两线串行接口，可直接输出数字量。SHT15可直接通过I2C接口进行通讯。其性能如下：
——相对湿度测量范围：0～100%RH；
——温度测量范围：-40～+123.8℃；
——相对湿度分辨率：0.03%RH；
——温度分辨率：0.01℃；
——相对湿度测量精度：±2%RH；
——温度测量精度：±0.4℃；
——相对湿度响应时间：8s（type）；
——温度响应时间：5～30s。
3.3 显示模块
TS128×64点阵液晶显示屏的DB0～ DB7数据总线连接到U1（LPC1768）的P2.0～P2.7引脚，CS1、CS2、D/I、RW和En控制信号引脚分别与P2.8～P2.12引脚直接相连。LCDAK通过电阻R7控制Q1（8550）的导通与截止来控制J1背光灯的开/关功能。电阻R8用于设置TS128×64的显示对比度。TS128×64与LPC1768硬件连接图如图2所示。
3.4 电源模块
本系统采用的电源供电模块如下所述：由USB接口提供+5V电压，为TS128 ×64、蜂鸣器和温湿度调节模块提供电源；并且为AS1117-3.3提供电源输入电压。由AS1117-3.2输出的+3.3V为LPC1768和SHT15提供电源。
3.5 报警模块
本设计系统采用声音提示报警。当实时温度或湿度高于设定的上限或低于下限时，触发报警蜂鸣器有节奏地发出警报声，提醒使用者注意温湿度变化。
3.6 与上位机接口电路设计
通过串行通讯接口UART0可实现与上位机通讯。由于PC机串口是RS-232电平，所以连接时需要使用MAX232芯片作RS-232转换器。由此，将系统采集数据传给PC机。
3.7 温湿度调节模块的设计
微控制器通过对传感器采集的外界温度、湿度进行处理，并判断温湿度是否超出设定值。当温度大于20℃时，通过P1.0输出低电平，通过光电耦合器4N25，由三极管8550驱动固态继电器闭合，从而使制冷器工作；当湿度大于30%RH时，通过P1.1输出低电平，通过光电耦合器4N25，由三极管8550驱动固态继电器闭合，从而使抽湿机工作；同理，当温度低于10℃时，升温机工作；当湿度小于20%RH时，加湿器工作；直到粮仓内温湿度回到设定值范围内。
4.软件设计
该系统软件主要由主程序、中断子程序、I2C接口[6]子程序、LCD显示子程序、报警子程序等模块组成。本系统以Keil uVision4为开发环境，系统软件可实现以下功能：
——LCD显示子程序对每次由SHT15所采集的数值经量化处理后所得到的标准值进行显示。
——报警子程序是当出现异常情况时输出报警信号，例如湿度超过30%RH时，发出报警信号，以提醒工作人员注意，必要时采取人工干预。
——系统可定期将数据经UART0传给PC机；
——根据温湿度值，调节控制制冷器、升温机、加湿器或抽湿机运行，以达到合适的温湿度。
系统软件主程序流程图如图3所示。
对于SHT15，温度测量与湿度测量的基本流程是相同的。图4所示为读取温度测量值的子程序流程图。其中，延时时间根据不同分辨率有所不同。
5.测试结果
将本系统用于对某粮仓内某一天8：00到16：00期间进行温湿度测量，同时标准温湿度计及基于HTG3515CH模拟温湿度传感器的测量系统也在同一粮仓同一时间进行测量，得出测量结果分别如图5，图6所示。
由此可以看出，本文设计的基于SHT15的温湿度测量系统，其相对湿度测量精度及温度测量精度都比基于HTG3515CH温湿度传感器的测量系统高，该系统测量值更加精确，更适合应用于粮仓的温湿度监控。
6.结论
SHT15是一款全新的含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。该产品实现了温湿度传感器的数字式输出，且具有品质卓越、精度高、响应快、抗干扰能力强、性价比高等优点，极大地方便了在嵌入式测控领域的应用。控制器采用NXP公司生产的LPC1768芯片，对传感器所测温湿度信号进行数据处理并对外输出控制信号，以实现对粮仓的温湿度控制。如此设计的控制系统实时性强、精度高，能达到很好的控制效果，具有较高的推广价值。
参考文献
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温湿度控制器范文第3篇
【关键词】Arduino；串口数据；传感器；C51程序；数字电路
1、概述
随着社会消费水平和生活质量的提高，人们对居家园艺的需求也越来也大，但快节奏的生活使得种花容易养花难的问题显现出来，而养花最重要的问题就是浇水问题，研究表明花草80%以上的死亡由于浇水不及时引起，因此使用智能控制器带来很多便利。本次设计的苗圃智能浇水系统包括土壤温湿度的检测与控制和蓄水箱智能上水及水位报警两大部分。智能浇灌控制器是一款基于Arduino的控制器，获取土层湿度数据，通过温湿度传感器对室内温度、湿度进行测量，根据一定算法控制水泵或电池阀进行浇水，从而达到智能浇水的目的。扩展功能还增加了串口数据监听功能；实现对当前控制器串口返回的土壤湿度和室内温度、湿度等参数的读取。其读取时间不定，该软件会智能监测串口数据的接收并智能读取，不会在没有数据的时候随意读取，避免了一定的数据读取冲突造成错误。土壤温湿度的检测与控制部分又包括了土壤温湿度的检测和显示、智能浇水两部分。LCD显示屏显示的数据由单片机89C51的输出提供，AT89C51作为中央处理器处理各种输入参数，包括：地表以下温度和湿度，而温度和湿度的参数由SHT-11传感器提供。智能浇水系统有两种工作模式：自动模式和手动模式。自动模式状态时单片机自动处理各种情况，根据程序设定进行工作，手动部分是由单片机从时钟芯片DS1302读入月份与每天的实时时刻，通过软件程序设定定时浇水的时间与浇水的量。蓄水箱智能上水及水位报警采用纯硬件电路控制，实现水箱水位实时监测、智能上水以及水位上下限报警的功能。
2、系统设计
2.1系统功能特色简介
（1）选择性浇水。在每次浇水前，系统会对苗圃土壤湿度进行检测，如果超过一定值，就不进行浇水操作，防止过度浇水、浪费水资料。如果低于设定值但此时光照强度过高不适于浇水，则系统也不会浇水。
（2）时间显示。系统统内部装有一块DS1302时钟芯片，可以准确的显示时间，用户可以根据时间记录花期。
（3）浇水设置。本系统增加了外设键盘，用户可根据花的品种不同而设定不同的浇水限制。
（4）数据保存。系统内部放置了一块EEPROM，可对用户的设置进行保存，具有掉电保护功能。
2.2功能指标
（1）空气温度、空气湿度和土壤湿度的测量精度分别为：1℃，1%RH，1%RH；
（2）LCD显示温湿度、土壤湿度、光照强度以及时间和浇水限值；
（3）电磁阀开断灵敏度0.1s；
（4）存储芯片擦写次数可达10万次以上。
在本次设计中采用纯硬件控制电路，利用555定时器的定时与驱动功能制作一个性能可靠、成本低的蓄水箱智能供水系统。该系统主要分为模拟检测和逻辑判断两大块。模拟检测实际上测量的是B、C、D、E四个探头相对于A点（即地）电位的到底，在水箱里的四个探头B、C、D、E各点和A点之间实际上就相当于一个可变的电阻[3]。当电阻值发生变化时，各点的位值不同，再通过逻辑判断及可以得到不同的输出，以达到操作控制不同的动作[4]。
3、系统实现
3.1温湿度采集模块
温湿度采集部分使用DHT11数字温湿度传感器，DHT-11可通过I2C总线直接输出数字量湿度值，从其相对湿度输出特性曲线中可以看出，DHT11的输出特性呈一定的非线性，为了补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据，可按式（3-1）修正湿度值：
式中，SORH表示传感器相对湿度测量值，系数取值分别如下：
12位时：c1=-4，c2=0.0405，c3=-2.8×10-6；
8位时：c1=-4，c2=0.648，c3=-7.2×10-4。
温度值输出
DHT-11温度传感器的线性非常好，实际温度值T可用公式（3-2）将温度数字输出转换而来：
式中，SOT表示传感器温度测量值。当电源电压为5V，温度传感器的分辨率为14位时，d1=-40，d2=0.01；当温度传感器的分辨率为12位时，d1=-40，d2=0.04。
3.2土壤湿度采集模块
土壤数据采集模块采用Arduino Moisture Sensor土壤湿度传感器，这个水分传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，传感器输出值将减小，反之将增大，使用AD转换器读取它的值。然后传送给单片机，单片机根据数值大小来判断是否该浇水。AD采用了TLC2543，它是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。[3]由于是串行输入结构，能够节省Arduino系列单片机I/O资源；并且性能优越，价格低廉，在仪器仪表中应用较为广泛。2.5光照强度采集模块
光照采集采用了光敏电阻，根据光敏电阻阻值说光照强度的不同而大小不一样这一特性采用电阻分压的方式采集光敏电阻两端电压值而经AD转换读取数据，根据AD值求出光照强度。
3.3时间显示模块
实时时钟模块采用DL1302芯片实现，该芯片是美国比较通用的产品。工作电压宽达2.5～5.5V[4]。2.10 浇水模块
浇水部分采用了一个G1/42分口径电磁阀，单片机通过分析采集来的信息控制继电器的开断进而控制电磁阀的通断。
3.4电源模块
本系统创新性的加入了电源模块，不用再为不好供电而发愁。由于要12864液晶和功率较大的电磁阀本系统的稳压芯片才用了功率较大抗干扰强的的LM2596和LM7812。
4、软件实现
4.1系统软件设计
土壤温湿度检测与控制系统有智能和手动两种浇水方法。通过一个按键确定工作状态，该开关键按下则为手动模式，否则为自动模式。手动浇水时，由单片机向时钟芯片DS1302读取实时时间，若与设定的定时浇水的时间相符，则单片机执行定时器/计数器0中断程序，完成定量浇水。智能浇水时，传感器起感应作用，当传感器把感应到的土壤温湿度信号传给单片机，由控制程序判断是否需要进行浇水，若需要浇水，单片机输出高电平打开电磁阀，给苗圃浇一定量的水。由此实现了智能浇水，浇水的上下限由程序编程时设定。系统软件设计图如下：
5、总结
温湿度控制器范文第4篇
关键词：PROFIBUS-DP LED显示 温湿度信号 数字通讯
中图分类号：TU831.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0010-02
1 概述
卷烟生产中温湿度的控制对产品品质的作用是至关重要的，温湿度从范围上讲包括制丝线生产设备温湿度控制、贮丝贮叶间温湿度控制、辅料平衡间温湿度控制、卷包车间温湿度控制。现在的卷烟厂温湿度控制系统大多数都是采用PLC来进行控制的。将PLC控制系统融入到温湿度显示系统中，使其能够有效的与上位机系统进行通信，实现数据传输的可靠性和稳定性。目前已经发展到数字化、网络化、智能化的分布式智能控制系统。
2 方案设计
2.1 S7-200与主站系统的通信方案设计
PROFIBUS总线是国际性的开放式现场总线，协议满足了ISO/OSI网络化参考模型对开放系统的要求。PROFIBUS总线在工业应用范围、性能、可互换性、可互操作性一种总线技术。其中PROFIBUS-DP协议是应用最广泛的总线系统之一，其具有安装简单、拓扑结构多样、易于实现冗余、通信实时可靠、功能比较完善等性能。由于卷烟厂车间现场环境恶劣，空气中存在大量的可燃性尘埃，同时PROFIBUS适合在过程自动化及车间级的通讯等领域。并且PROFIBUS是个开放性的产品，推出以来得到了众多PLC厂家的支持，纷纷在其产品上提供了与PROFIBUS的接口。结合卷烟厂制丝车间环境和功能要求，选择PROFIBUS作为S7-200与上位机系统的通信方式。
2.2 S7-200与LED显示屏的通信方案设计
由于LED显示屏需要控制卡来控制它的数字、图像等显示，所以，S7-200与LED的通信方式取决于控制卡上自带的通信方式：即工业以太网、RS-232、RS-485。RS-232与RS-485通信都是市场上应用比较成熟的通信方式，但他们也有各自的特点和卷烟厂车间的现场环境，同时，RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，传输距离远，信号稳定和多站能力等上述优点，所以，采用RS-485通信作为S7-200与LED显示屏的通信方式。
3 设备选型
3.1 控制器选择
温湿度控制系统的硬件系统主要包括：PLC、温湿度变送器、显示屏、人机界面等，其中PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。PLC专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。其中西门子的S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性价比。结合温湿度系统显示的实际需求，S7-200PLC的基本CPU单元选用的是CPU224CN，型号为6ES7214-1AD23-0XB8。并选用通讯模块EM277实现PROFIBUS-DP总线的通信。
3.2 温湿度变送器选择
在卷烟生产过程中温湿度变送器湿度的示值误差与测量范围和环境温度有关，温度测量示值误差只与测量范围有关，根据《卷烟工艺规范》，要求空气相对湿度设定值为72.0%RH，允差为±5.0%RH，温度设定值为35.0℃～40.0℃，允差为±2.0℃。具体标准各工序依据对卷烟质量影响的重要程度各有差异。因此，根据卷烟厂的现场环境和对温湿度控制精度的要求，本文选用芬兰VAISALA公司的HMT120温湿度变送器作为现场温湿度测量仪表。
3.3 显示屏及其控制卡选择
随着科学技术的高速发展，目前，LED显示屏在工业现场显示使用较多，主要由显示模组、控制系统（显示屏控制卡）、电源系统、框架部分组成。LED显示屏控制卡负责接收来自计算机串行口的画面显示信息，置入帧存储器，按分区驱动方式生成LED显示屏所需的串行显示数据和扫描控制时序，是LED图文显示屏的核心部件。主要分为同步卡和异步卡。
4 硬件设计
5 软件设计
5.2 通讯编程
5 结语
对卷烟厂温湿度控制系统的结构、分类、原理等方面做了详细论述，并对温湿度系统的现状进行讨论。对温湿度显示系统的通信方式的方案选择做了详细的论证，并实现了PLC之间、PLC与LED屏之间的数字通信。在硬件部分，本文针对该系统所工作的环境条件选用西门子PLC作为控制器，以保持该系统工作的安全性、可靠性、实时性。在软件部分，本文使用STEP7软件针对PROFIBUS-DP网络进行组态，并完成PLC与PLC之间的数据传送；使用STEP7-Micro/WIN软件对S7-200的编程，并向LED屏发送数据。
参考文献
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温湿度控制器范文第5篇
关键词：PLC；硬件配置；控制要求；控制方法；网络读写
一、概述
吉荣牌屋顶式空调机组被广泛应用于电厂、医药、军工、写字楼、商场等场所。对于电厂来说通常有多台屋顶式空调机组需要进行集中控制，可以通过使用SIEMENS(西门子)公司生产的S7-200CN中CPU226控制器的网络读写功能，对多台屋顶式空调机组进行全天候自动控制，实现智能无人操作管理。华能某电厂工业空调项目使用了多台吉荣牌屋顶式空调机组，本文以此项目为例，对基于PLC多台空调机组的自动化设计方法进行相关探讨和论述。
二、系统硬件配置
S7-200CN通讯端口采用RS-485信号标准9针D型连接器，同时西门子公司提供了两种类型的网络连接器，你可以很轻松的把多台设备连接到一条总线上，这些连接器有一个开关，可以选择网络所需的合适终端匹配。(具体连接方式见《s7-200可编程序控制器系统手册》。)
根据上述特点以及吉荣牌屋顶式空调机组的结构控制特点，我们采取如下的控制方案：一台触摸屏KTP178直接与其中一台PLC相连，以这台PLC为桥梁，其他三台PLC通过这台PLC与KTP178交换数据，通讯通过网络读/写指令来实现，程序既可独立运行又可以四台相联系。(这种方式在没有使用中继器的情况下，可以直接连接31台PLC，如果加上中继器则可以扩展至125台。)
此方案的硬件配置为触摸屏KTPl78一台、CPU226四台，其中一台屋顶式空调机组为主模块单元。配有一个模拟量扩展模块EM235、温湿度传感器及相应的电器控制部分，其余三台屋顶式空调机组作为从模块单元。由于此方案中KTPl78直接与主模块单元交换数据，主模块单元的PLC通过网络读写与其它PLC通讯，因此其优势在于成本相对较低，可以连多台PLC，结构灵活，控制简便：但同时随着PLC数量的增加，网络通讯速率降低，出现异常的可能性也会相应增加。
三、输入输出信号
四、控制要求反方法
(一)系统控制要求
1、根据当前温湿度及设定温湿度对系统采取相应控制措施。
2、具有故障检测与报警功能，能查询当前故障和历史故障。
3、系统具有定时控制，能自动开／关机组。
4、四台压缩机要求有轮换功能。
(二)触摸屏KTPl 78要求
1、能查看各模块的输入输出状态。
2、查看当前报警和历史报警。
3、显示当前温湿度，并能查看温湿度曲线。
4、对温湿度设定等参数能进行修改。
5、能开／关机组，并能进行定时设定。
6、能对显示的温湿度参数进行校正。
(三)控制方法的实现
1、机组运行控制程序的实现。
温湿度探头采样进来的是0-5V的信号，分别对应0-50℃与0-100％。计算公式为：T=A／32000×50，H=A／32000×100(A表示采样值)。然后根据温湿度设定值控制压缩机、加热器、加湿器的运行。
2、报警处理
在KTPl78的报警信息栏里写上如下信息：
0001机组1送风机过载
0002机组1风压故障
0017机组2送风机过载
0018机组2风压过载
对于历史故障，在KTPl78里的list(history alarm)中写上：
1 机组1送风机过载
2 机组1风压故障
13 机组2送风机过载
14 机组2风压故障
48 机组4积水报警
3、设定温湿度等参数、当前温湿度读取处理
在主模块中，将采样得到的温湿度值用网络写指令写入从模块。在从模块中。用网络读指令读取温湿度设定值等其他一些参数设定值。
4、压缩机轮换处理
在从模块中，用网络写指令将压缩机运行时间写入主模块，在主模块中，根据每台压缩机运行时间，分别列出四种不同的压缩机启动顺序分别进入四个不同的控制子程序。
5、输入、输出状态处理
在每个从模块中分别列出它的输入输出状态，再用网络写指令写入主模块中。
在KTPl78中再做一个模块选择点，根据用户选择模块，将相应模块的I／O状态信息显示在触摸屏KTPI 78上。
五、流程图
主模块：
温湿度控制器范文第6篇
关键词：CC2530；STM32F107；温湿度；定位
中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：2095—1302（2012）10—0029—03
0 引 言
随着农业的发展，温室大棚的数量不断增多，规模不断增大，而对温湿度的控制是温室大棚的重要控制环节。温湿度的变化会影响到作物的生长，因此，需要将温湿度控制在适合作物生长的范围内[1]。对于大棚内温湿度的采集，传统的有线传输布线比较麻烦，成本高，可拓展性差。因此，本文提出了一种基于ZigBee无线通信技术的低成本、低功耗、扩展性好、安全性和可靠性高的无线大棚温湿度采集系统。
1 系统总体设计
为了实现对温室大棚的温湿度采集和空间定位，本系统采用基于Z—STACK协议栈组建的树形网。系统网络拓扑结构如图1所示。该无线网络由一个双核协调器、路由器以及终端设备组成。其中，协调器负责建立、维护和管理无线网络，并收集所有终端设备采集的数据，通过以太网与监护终端进行双向通信。路由器负责最佳路由路径的搜寻以及数据的转发，并作为定位系统中的参考节点。系统中的终端设备，作为定位系统中的盲节点，负责温湿度的采集。
2 系统硬件设计
2.1 双核协调器的设计
协调器是整个无线传感器网络的核心，是实现温湿度采集系统无线网络和有线网络融合的关键设备。图2所示为系统中的协调器硬件的整体框图。该协调器采用双MCU设计，其主控核心是采用Cortex—M3内核的STM32F107，负责协调器的数据存储、处理和远程传输。协处理器由CC2530和CC2591组成，负责协调器的无线收发功能。主控核心与协处理器之间通过串口通信，其接口电路如图3所示。双核协调器通过以太网连接到监控中心。STM32F107的以太网模块包括一个符合802.3协议的MAC（介质访问控制器）和专用DMA控制器。该模块支持默认的、独立于介质的接口（MMI）和精简的、独立于介质的接口（RMII）。本文通过AFIO_MAPR寄存器的选择位来选择RMII接口模式，电路选用集成并符合成本效益的快速以太网PHY控制芯片DM9161AEP。
2.2 温湿度采集电路
ZigBee无线终端对于空气温湿度的采集设备采用的是SHT10数字温湿度传感器，对于土壤温湿度采集设备同样采用的是SHT10土壤专用温湿度传感器。SHT10传感器芯片是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。该传感器包括一个电容式聚合体测温元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝链接。SHT10采用I2C与CC2530处理器进行数据通信。同时，在测量和通讯结束后，SHT10会自动转入休眠模式。因此，该传感器具有精度高、响应速度快、抗干扰能力强、功耗低等优点。SHT10与CC2530的接口电路如图4所示。
3 系统软件设计
系统软件设计主要包括上位机（监控中心）和下位机（ZigBee无线传感网络）设计两部分，本文重点讲述上位机对所采集温湿度数据的处理算法和下位机的软件设计方法。
3.1 温湿度监控程序设计
终端节点要对大棚中的空气温湿度和土壤温湿度分别进行实时采集，然后经每个子网的中心节点将这些温湿度数据输出，并由协调器接收数据，再经以太网传送数据到监控中心。系统将在监控中心服务器中建立自己的数据库，负责将上传的数据存储到监控中心预警数据库中，然后通过上位机决策软件自主设定符合作物生长的温湿度范围，并对数据进行综合分析以产生相应的预警和决策。其处理流程如图5所示。
3.2 下位机协调器软件设计
由于协调器要完成多任务处理、多任务调度、数据存储、TCP/IP通信协议以及无线通信协议等，需要实现的功能比较复杂，因此，本系统在协调器软件设计中加入了嵌入式实时操作系统uC/OS—II和嵌入式TCP/IP协议栈，以提高系统的运行效率和稳定性。uC/OS—II是一种可移植、可固化、可剪裁、占先式多任务实时内核，它具有占用空间小、执行效率高、实时性能优良和可扩展性强等特点。软件应用层、uC/OS—II操作系统、目标处理器硬件等各个模块之间关系如图6所示。
因为uC/OS—II操作系统不支持TCP/IP协议栈，所以，要实现以太网通信，需要移植LwIP（Light Weight IP）协议栈到STM32F107处理器上。移植版本为1.3.1的LwIP协议栈，主要是将LwIP源码文件中的api、core、include和netif文件移植到软件系统中，移植过程中需要修改的几个重要源码文件包括TcpTrans.c、TcpTrans.h、Netconf.c、bsp.c、opt.h和lwipopts.h。
协调器通过以太网与PC相连，负责接收由监控软件提供的各参考节点和移动节点的配置数据，并发送给相应的节点，同时，还将接收到的各节点所反馈的有效数据传送给监控软件[2]。其协调器软件处理流程如图7所示。
3.3 终端设备与路由器软件设计
因为温室大棚内的温湿度不会产生骤变，所以，为了降低终端设备的功耗，我们采用休眠—唤醒模式。终端节点完成初始化后将主动请求加入ZigBee网络，然后处于睡眠状态，每隔5 min唤醒一次终端设备，以便采集温湿度参数和定位信息，并将采集的数据通过ZigBee网络发送给监控中心，同时使设备进入休眠状态，等待下一次采集事件的唤醒。其工作流程如图8所示。
路由器是一种已知坐标的静态参考节点，首先应配置其坐标位置，这样可以响应终端采集设备的RSSI和坐标请求报文，为终端设备提供RSSI和坐标参考值，同时，路由器还要负责数据包的转发。图9所示是其工作流程图。
3.4 定位的实现
通过上位机决策软件判决时，如果某些终端节点采集的温湿度值不在预先设置的温湿度值范围，则应通过定位系统对该区域进行单独浇灌等处理，以有效地节约大棚的经营成本。本设计采用距离无关的定位算法，终端设备多次广播发送计算RSSI的请求报文，路由节点收到终端设备的请求报文后，立即向终端设备发送包含平均RSSI和自身坐标的报文，终端设备将平均RSSI值最好的那个路由器参考节点的坐标作为终端设备的定位位置。因为受到障碍物的影响，该定位算法难免会有误差，增加路由节点数量会有效增加定位精度，但不利于控制成本。
4 结 语
本文设计了一种基于ZigBee技术的大棚温湿度无线实时监控系统，同时介绍了该系统的软硬件设计方法，提出了由双MCU组成的高效双核协调器设计理念。实践证明，该系统对大棚内温湿度数据采集准确，系统运行稳定，且具有组网灵活、可拓展性好、能实时采集温湿度数据等优点，对于推动农业智能化发展，实现农业生产自动化等方面具有一定的现实意义。
参 考 文 献
[1] 余华芳，吴志东，林智涛.蔬菜温室大棚温湿度控制系统[J].安徽农业科学，2011，39（28）：17601—17603.
[2] 高守玮，吴灿阳.ZigBee技术实践教程[M].北京：北京航天航空大学出版社，2009.
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[4] 陶冶.基于ZigBee的森林火灾预警系统的设计与实现[D].兰州：兰州大学，2011.
温湿度控制器范文第7篇
关键词：密封舱；温湿度控制；Agilent VEE；PLC
中图分类号：TP29文献标识码：B
文章编号：1004-373X(2008)07-110-03オ
Design and Realization of Temperature Humidity Measurement and Control System in Capsule
YU Shisheng,TIAN Hao
(Harbin Institute of Technology,Harbin,150001,China)
Abstract：The temperature-humidity measurement and control system through the combination of Agilent VEE software and Panasonic Electronic Industry′s PLC technique,for the requirement of the temperature and humidity circumstance control of capsule in the life protection system on ground.This system sets and modifies the value of temperature and humidity real-time and accomplishes the control task of the temperature and humidity in capsule.Meantime,the sign of temperature and humidity,gathered from PLC,correspondences with PC.Through the signs of temperature and humidity memory,display and print,the measurements of temperature and humidity are completed.The experiment results show that the system has good practicability and reliability.
Keywords：capsule;temperature-humidity control;Agilent VEE;PLC
1 引 言
在航天器的热控设计中，温湿度指标一般是针对采用密封结构的航天器提出的，如载人飞船、空间站、返回式科学实验卫星的密封舱等。密封舱体起到维护人体正常生理功能的作用。人造环境受系统调节特性的影响，不可避免的会出现波动，其结果对人体的危害是可想而知的。随着我国载人航天工程的发展，对地面生命保障系统密封舱内的环境控制提出了更高的要求，他关系到试验人员是否安全、健康和高效的工作，因此要求载人飞船生命保障系统的密封舱的温湿度维持在一定的范围内。而密封舱温湿度测控系统是生命保障系统的必备控制系统，对其进行研究和开发具有重要意义。
本文采用Agilent VEE软件作为开发平台，将虚拟仪器技术与PLC技术结合到一起，发挥各自的优势，完成PC机与PLC的串行通信，利用上位机的控制功能，实现良好的人机界面与可靠的系统控制。本文针对载人航天地面模拟器密封舱，应用此温湿度测控系统，可以有效地控制生命保障系统密封舱内的温湿度。
2 测控系统的组成
系统主要由密封舱、温湿度传感器、松下电工可编程控制器FP1(C40C)型PLC、加热器、制冷器、加湿器、除湿器、PC机等组成，其系统结构如图1所示。
图1 测控系统的组成
温湿度控制是以PLC为核心的自动控制系统，系统采用JWSH-5VBCO2D温湿度变送器(0~50 ℃,0~100%RH)作为温湿度传感器。采集到的温湿度信号经过A/D转换后送入PLC。通过PLC程序控制是否加热、制冷、加湿和除湿，保证密封舱内的温湿度自动保持在规定的范围内。PLC程序定时的将温湿度信号传送到PC机，通过Agilent VEE软件完成对温湿度测量数据的实时采集、显示与存储。
3 PLC程序设计
温湿度控制系统是以PLC为核心的自动控制系统，通过温湿度传感器检测密封舱内的温度、湿度，按照系统目标值控制加热、制冷、加湿和除湿，从而达到密封舱内的温湿度自动保持在规定的范围内。PLC控制程序见图2。
图2 PLC程序梯形图
PLC高级指令用法如下：
3.1 F0(MV)16位数据传输指令
F0(MV)指令将16位数据从一个16位传到另一个16位区。
3.2 F62(WIN)16位数据区段比较指令
F62(WIN)指令是对带符号的16位数据在另两个16位数据之间进行区段比较，将判定结果输出到特殊内部继电器。
3.3 F144(TRNS)串行通信指令
用于通过RS232C串行通信向外部设备发送数据。
3.4 A/D转换单元
在工业控制中除了数字信号以外，还有大量的温度、湿度、流量、压力等连续变化的模拟信号，为了对这些过程变量进行监测和控制，须将这些信号变换成标准的电信号，再转换成计算机可以接收的数字信号,这些处理环节都是过程控制不可缺少的重要组成部分。FP1PLC拥有实现这些功能的特殊单元，这里介绍FP1 A/D单元的性能及用法。
3.4.1 A/D通道分配
A/D转换单元有4个模拟输入通道：CH0~CH3。各通道占用的输入通道分别是：
CH0：WX9 (X90~X9F)
CH1：WX10 (X100~X10F)
CH2：WX11 (X110~X11F)
CH3：WX12 (X120~X12F)
PLC每个扫描周期对各通道采样一次，并进行模-数转换，转换的结果分别存放在各自的输入通道(WX9~WX12)中。
3.4.2 A/D转换的编程方法
|---| |---------［F0 MV，WX9，DT0］|
执行这一指令后，将CH0输入的信号经A/D转换成数字信号送入WX9中，再经数据传送指令F0传送到DT0中，其他通道也照此编程。
3.5 对应梯形图中I/O地址分配
梯形图中I/O地址分配如表1所示。
表1 梯形图中I/O地址分配
输入信号输入点地址输出信号输出点地址
启动按扭X0Y0风机供电触点
温度模拟量CH0Y1温湿度检测仪供电触点
湿度模拟量CH1Y2制冷器供电触点
Y3温度正常范围供电触点
Y4加热器供电触点
Y5加湿器供电触点
Y6湿度正常范围供电触点
Y7加湿器供电触点
4 Agilent VEE 软件设计
Agilent VEE 软件设计图如图3所示。其中，[XC,JZ]是MSComm控件，用于读取数据。初始化部分主要用于打开串口。数据处理部分是将PLC以字节的形式发送给PC机的16位的数据(两个字节，低字节在前，高字节在后)转换成十进制数进行温湿度显示。调用的Excel控件是将采集的数据存储在Excel数据库。
4.1 MSComm控件
MSComm控件是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，通过串行端口发送和接收数据，为应用程序提供串行通信功能，在串口编程时非常方便。他实际上是调用了API函数，但编程过程中不必再了解复杂的API函数就可控制串行通信。通信的过程实际上是对属性的操作和对控件事件的响应。MSComm控件为串口通信提供了一系列标准通信命令的接口，他允许建立串口连接，可以连接到其他通信设备，还可以发送命令、进行数据交换以及监视和响应在通信过程中可能发生的各种错误和事件，从而可以用他创建全双工、事件驱动的、高效实用的通信程序。
图3 Agilent VEE软件程序图
4.2 MSComm控件主要属性
CommPort：设置并返回通信端口号。
Settings：以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验位、数据位和停止位。其中以字符n,o,e分别代表无校验、奇校验和偶校验。
PortOpen：设置并返回通信端口的状态。设置为1时，打开端口；设置为0时，关闭端口。
Input：从接收缓冲区读取数据。
Output：向发送缓冲区写入数据，类型为字符串或字节数组。
InputMode：设置从缓冲区读取数据的格式，设为0时为字符串格式(Text),设为1时为二进制格式(Binary)。
InBufferCount：设置和返回接收缓冲区的字节数，设为0时清空接收缓冲区。
OutBufferCount：设置和返回发送缓冲区的字节数，设为0时清空发送缓冲区。
InputLen：设置和返回Input每次读出的字节数，设为0时读出接收缓冲区中的全部内容。
RThreshold：表示在串口事件(OnComm)发生之前，接收缓冲区接收的最少字节数。若设为0，可以禁止发生OnComm事件。一般设为1，即当接收缓冲区中的字节数大于等于1时，就会产生接收事件。
CommEvent：返回相应的OnComm事件常数。如comEvReceive表示接收事件，comEventBreak表示接收到Break事件。
5 程序运行显示界面
为便于直观了解密封舱内的温湿度值和温湿度控制范围，界面中实时地显示出温湿度随时间的变化数据及变化曲线和温湿度控制范围标线，非常直观。另外同时将记录的数据存储于Excel数据库，便于日后分析。
图4 程序运行界面
6 结 语
针对载人航天地面生命保障系统密封舱内的温湿度要求，采用Agilent VEE软件作为开发平台，将虚拟仪器技术与PLC技术结合到一起，发挥各自的优势，完成PC机与PLC的串行通信，以PLC为硬件控制核心，实现系统控制、采集传感器信号通过串口实现与Agilent VEE的数据通信,完成了密封舱PLC温湿度测控实验系统的设计，使其能够实时地控制、采集、显示与存储密封舱内的温湿度数据。经过实际运行，效果良好，达到预期的目标。
完成的密封舱PLC温湿度测控实验系统不仅能对温度和湿度进行测量和控制，利用相同的原理，通过更换测量传感器，修改目标参数等手段，可以完成气压、氧分法、二氧化碳分压、风速等参数的测控、显示和存储功能。
参 考 文 献
［1］张加迅，李劲东，孙耀赤.卫星密封舱湿度控制技术的应用研究[J].中国空间科学技术,2006,26(3):47-51.
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温湿度控制器范文第8篇
关键词：NRF905 SHT10 DS18B20 无线实时监控
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0042-02
在当代海洋运输和远洋渔业中，已经大范围采用冷藏集装箱运输技术，因此，对冷藏集装箱的工作状态（主要是温度和湿度）进行远程监控已经成为国内外交通运输界和制冷届的共识。传统的做法是现场监测即人工定时测量，这样不但要消耗大量的人力，而且不能够做到实时监控。特别是当船上船员不多的情况，加上其技术不成熟、经验有限，所以单靠船员的工作已经远远不能满足大型冷藏集装箱运输的要求。
1 温湿度调节系统的结构
冷藏集装箱温湿度调节系统主要通过温度传感器、湿度传感器以及气体传感器检测集装箱中的温湿度及各气体浓度情况，并由AD数据转换将检测的数据传送到单片机中，通过LED显示实时温湿度等情况。当温度与湿度超过设定值时报警系统开始报警，人们可以及时地通过外界的条件去改变集装箱中的温湿度，从而使集装箱中的温湿度及气体状况保持在一个合适的范围中。
冷藏集装箱温湿度调节系统结构框图如图1所示：主要包括若干个传感器节点和与传感器节点无线连接的监控终端两大模块。其中传感器节点包括数据采集器、微处理器、GPS定位模块和第一无线通信模块，微处理器分别与数据采集器、GPS定位模块和第一无线通信模块电连接，传感器节点设于冷藏集装箱内；而数据采集器包括温度传感器、湿度传感器和若干个气体传感器；监控终端包括第二无线通信模块、控制器、存储器和显示器，控制器分别与第二无线通信模块、显示器和存储器电连接。
2 温湿度采集系统硬件设计
2.1 湿度采集实现过程
STH10是电容式湿度传感器，实现功能的基本原理是在传感器基片上覆有感湿材料形成的感湿膜，空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，电容量会随着空气湿度的增大而增大。利用这一特性，便能把所采集的湿度信号参数转化为电信号进行测量。通过SHT10实现湿度的实时数据采集后，该节点通过无线方式与中心数据传递节点通信，在此主要用到NRF905无线多通道收发通信芯片，由此，中心节点可通过串口或其他总线方式连接到用户监控终端。
STH10湿度传感器可测量湿度范围大，误差相对小，完全足以满足冷藏集装箱内湿度大的环境特点，同时，较之传统的观念中的干湿球湿度计在准确度上更有着绝对的优势。
2.2 温度采集实现过程
该部分设计中主要通过数字温度传感器DS18B20将外部电源直接接到DS18B20的VDD上，这种方式下单片机的一个I/O口线上可以接一片或多片DS18B20芯片。作为常用的温度传感器，DS18B20具有体积小，硬件开消低，抗干扰能力强，精度高的特点。
2.3 无线收发模块
由于传统温湿度信息有线采集系统具有移动性差和难以安装维护的特点，该环节设计采用NRF905无线多通道收发通信芯片，实现多点温湿度的无线实时监控。有效提高了监控效率，降低了劳动成本。
系统选用的超小型、超低功耗的 NRF905作为无线收发模块，它由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC（循环冗余码校验），使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。其次，它功耗非常低，以-10 dBm的输出功率发射时电流只有11 mA，工作于接收模式时的电流为12.5 mA，内建空间模式与关机模式，易于实现节能。
2.4 显示模块
系统使用的液晶模块是LCM-1602字符型液晶模块，具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点。该部分电路功能主要将主机处理后的数据显示出来，该模块与单片机连接简单，只需一个8位I/O口与液晶模块的8位数据端相连，再用三位控制口分别与液晶模块的RS、R/W、E相接。
3 软件实现
温度采集系统由DS18B20采集冷藏集装箱当前温度值，送入单片机，并将温度值写入寄存器中，将温度值按位分别提取存入数组中，最后在LCD上显示数组中的数值，即当前温度值。温度采集流程图如图2所示。
湿度采集是先由湿度传感器将湿度装换成相应的电压，由输出口输出，接入SHT10，由其将模拟量转化成数字量（电压值），送入单片机中。再根据湿度值与湿度传感器输出端的电压的相对关系列出关系式，在程序中调用关系式，算出相应的湿度值，再由LCD显示。湿度采集的流程图如图3所示。
4 仿真显示（见图4、图5）
5 结语
信息化的管理方法是信息技术普及和发展的必然趋势，是社会信息化的重要组成部分。将单片机技术运用到冷藏集装箱温湿度监控中能大大提高监控效率和准确性，克服以前现场测量与检测的缺点，可以节省人力，同时更能保证实时准确地监控冷藏集装箱的工作状态。在研究成熟后可以广泛应用于远洋运输领域，对我国海洋资源的开发保护具有深远意义。
参考文献
[1] 袁连余.基于PLC的仓库温湿度调节系统设计[J].机械工程与自动化，2012.
[2] 郑刚.冷藏集装箱装箱的技术要点[J].理论科学.