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智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

? 2018年05月23日 15:51 ? 次阅读

美高梅官网,金沙网投领导者,金沙网投网站,金沙网投开户 www.tongshi-cn.com 温、湿度控制广泛应用于人们的生产和生活中,对于农产品种子来说,对环境温度与湿度有着比较严格的要求。人们通常使用温度计、湿度计来测量仓库的温度和湿度,通过人工加热、加湿、通风和降温等方法来控制仓库的温、湿度,这种方法不但控制精度低、实时性差,而且操作人员的劳动强度大。同时温度与相对湿度的大幅度变化可能导致种子大范围腐烂或者影响种子的发芽率,从而带来极大的经济及财产损失。因此,保持适宜的仓库温度、湿度对保证农产品种子存储质量十分重要。

目前市场上的各种温度控制设备大多只能根据简单的温度变化规律制定控制算法,系统扩展性较差。本系统采集了种子仓库所在地一年的温度变化规律,并使用能适应季节变化、节省能源的模糊控制算法, 结合AT89S51 单片机技术研制了一种稳定性高、成本低的温、湿度智能控制系统,采用上、下位机控制结构,实现全方位智能化的仓库管理控制系统。

1 系统结构及工作原理

该系统采用PC 机作为上位机监控单元,AT89S51单片机作为下位机控制器,其外围设备包括温度、湿度检测???, 温、湿度输出控制???,键盘输入???、LCD显示??榧吧舷挛换ㄐ拍??、报警??榈?。其中外围设备采用RS 485 串行通信接口方式和上位机实现远程数据交换, 用以实现向用户发送信息, 用户对设备进行操作处理等功能。系统结构如图1 所示。

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

图1 系统结构图

本系统可以通过键盘设定??榛蛘呱衔换伦澳?榻邢低掣ㄖ档纳柚美吹髡挚馕?、湿度控制范围。温度、湿度检测??榻挚饽诘奈?、湿度信息传到单片机, 单片机根据实际情况发出控制信号驱动控制??榻邢嘤Σ僮?, 同时将当前信息存储到单片机相应内存单元中并上传数据到上位机显示及保存。当温度或者湿度超过设定的范围上下限时, 控制器将会启动或者停止相应设备来调整环境湿度和温度, 同时将各种调整信息在LCD 上显示并发出报警信号??刂菩畔⑼痹谏衔换允静⒈ň?, 建立控制日志保存。另外还可以设计一些通用接口, 为以后设备功能扩展提供方便。

2 系统硬件设计

2. 1 控制器的设计

此系统下位机采用??榛杓?, 由AT 89S51 主控芯片, 温、湿度检测???, 输出控制???, 键盘输入???,LCD 显示???, 上下位机通信??榈燃覆糠肿槌?。温、湿度检测??槭褂檬治露?a href='http://www.tongshi-cn.com/tags/传感器/' target='_blank'>传感器DS18B20 测量仓库的温度, 使用温、湿度传感器SHT11 测量湿度。输出控制??榈目刂菩藕庞傻テ刂破魈峁?, 通过光电隔离器传送信号到继电器控制各执行电机动作来调节仓库的温、湿度。单片机的P2. 0~ P2. 4 接口分别作为驱动空调加热制冷、循环风机、排湿窗风门的I/ O 接口。

在I/ O 接口输出电平为0 时, K1 开关断开, 相应执行电机不工作; 在I/ O接口输出电平为1 时, 光电隔离器输出信号使K1 开关闭合, 相应执行电机工作。键盘和通信??椴捎貌檠绞绞迪侄钥刂葡低车纳柚?, 从而达到对系统温、湿度值和其限定范围的及时调节。如果出现异常情况, 设备将立即通过RS 485 将事件传送给远程主机, 发出报警信号。

2. 2 温度检测???/strong>

此系统的温度检测??楦莶挚饷婊拇笮】稍黾佣啻觳獾?, 而数字温度传感器DS18B20就具有支持多点组网的功能, 可将多个DS18B20 并连在惟一的三线上, 实现多点温度检测, 其测温范围为- 55~+ 125 , 固有测温分辨率为0. 5 , 工作电源为DC 3~ 5 V, 测量结果以9~ 12 位数字量的方式串行传送。其检测电路如图2 所示。

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

图2 温度检测??榈缏?/strong>

2. 3 湿度检测???/strong>

湿度测量??槲私谑】刂破鱅/ O 接口并方便以后的芯片功能扩展, 采用SHT 11 温、湿度传感器。

此传感器是高度集成, 将温度感测、湿度感测、信号变换、A/ D 转换和加热器等功能集成到一个芯片上, 提供二线数字串行接口SCK 和DAT A, 接口简单, 支持CRC 传输校验, 传输可靠性高, 测量精确度高, 由于同时集成温、湿度传感器, 可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能。SHT 11 可通过DA TA数据总线直接输出数字量湿度值。该湿度值称为 相对湿度!, 需要进行线性补偿和温度补偿后才能得到较为准确的湿度值。由于相对湿度数字输出特性呈一定的非线性, 因此为了补偿湿度传感器的非线性, 可按下式修正湿度值:

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

式中: RH linear为经过线性补偿后的湿度值; SORH 为相对湿度测量值; C1 , C2 , C3 为线性补偿系数, 取值如表1所列。

表1 湿度线性补偿系数

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

而实际温度和测试参考温度25 有所不同, 所以对线性补偿后的湿度值进行温度补偿很有必要。补偿公式如下:

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

式中: RH true为经过线性补偿和温度补偿后的湿度值; T为测试湿度值时的温度( 单位: ℃ ) ; t1 和t2 为温度补偿系数, 取值如表2 所示。

表2 湿度值温度补偿系数

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

具体湿度检测??榈缏啡缤? 所示。

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

图3 湿度检测??榈缏?/strong>

2. 4 输出驱动控制??榧氨ň??/strong>

输出驱动控制??橥ü刂菩酒缧藕?, 控制相应的设备运转或者停止, 实现仓库温度和湿度的自动调节。当检测到的温度和湿度值大于或小于设定值时,报警??橥被岱⑸ň藕磐ㄖ没ё⒁獾鼻白纯?,必要时需采取相应人工措施。

3 系统软件设计

由于温、湿度变化规律性不强, 被检测对象的温、湿度具有非线性、热惯性、时变性等特点, 较难建立精确的数学模型。而模糊控制算法不需要建立精确的数学模型, 可依据人工实际操作经验, 将其抽象为一系列的控制算法后通过计算机完成控制过程, 具有控制动态响应好、超调小、稳定性强等特点。

控制器可以自动检测昼夜、季节、室内环境温、湿度值的变化, 利用模糊算法实现自动控制过程。仓库存储土豆种子的温度控制在- 1~ + 3℃ 之间, 相对湿度保持在45%~ 70% 较为适宜。

温、湿度控制程序中, 温、湿度各有2 个输入数据和1 个输出数据。e 为温、湿度偏差;△e 为温、湿度变化率; u 为输出控制变量, 其值分别为:

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

其中: PL 表示负大; PM 表示负中; PS 表示负??; NS 表示正??; NM 表示正中; NL 表示正大。然后根据专家知识和操作人员的经验, 建立模糊控制表。其模糊关系可以用多个条件语句表示, 例如: IF e= NL and △e=NL then u= SM; 根据模糊推理进行运算, 即可推出控制结果。

在主程序中, 主要负责仓库中温、湿度的实时显示,读取并处理传感器测量的温、湿度值, 当实际值与事先设定的温、湿度上下限值不同时, 发出控制信号, 驱动输出控制单元启动或停止执行控制电机, 同时发出报警信号, 通知用户当前发生的状况并作相应控制日志记录。

主程序流程图和温、湿度采集处理流程图分别如图4,图5所示。

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

图4 主程序流程图

智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

图5 温、湿度采集处理框图

4 结语

采用模糊控制算法非常适合大型仓库中多点温度和湿度的检测与控制, 具有可靠性高、成本低廉、能耗低、反应灵敏、以及可扩展性好等特点。该设备具备一定的通用性, 经过简单的改进, 就能服务于国防工业、农业等生产上的各个方面。

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随着“工业4.0”和“中国制造2025”等概念深入人心,制造业向智能化方向发展已是大势所趋,也是制造...

发表于 2017-12-25 10:19 ? 1997次阅读
智能化转型中面临的难题与我国智能制造产业前景分析

对于智能化的数据中心基础设施展开了一系列讨论并分...

为你揭晓华为走在行业前列的原因。

发表于 2017-12-22 09:35 ? 1659次阅读
对于智能化的数据中心基础设施展开了一系列讨论并分...

基于HereO提供“即插即用”的物联网解决方案让...

以色列HereO提供“.”即插即用”的物联网解决方案,协助想让自己产品变得更加智能化的公司达成梦想。

发表于 2017-12-21 16:45 ? 1065次阅读
基于HereO提供“即插即用”的物联网解决方案让...

提倡智能体育社会影响力投资基金将推动智能体育产业...

今天,物联网正处于迅速发展的阶段,智能体育凭借物联网技术的数据化、网络化、智能化、娱乐化等特性,为用...

发表于 2017-12-20 08:56 ? 951次阅读
提倡智能体育社会影响力投资基金将推动智能体育产业...

时代杂志评选的年度25大优秀智能产品 放眼未来

这种无奈,通过今年的香港电子秋季展更是可以看出来。虽然根据香港贸易发展局的报导,参加本次展会的初创企...

发表于 2017-12-11 16:46 ? 903次阅读
时代杂志评选的年度25大优秀智能产品 放眼未来

大数据时代下城市的数字化、智能化未来分析

特色小镇的数字化,由三部分组成。一是需要建立大型数据库。比如说一座体育馆,需要有专门的数据库,同时这...

发表于 2017-12-07 09:53 ? 2445次阅读
大数据时代下城市的数字化、智能化未来分析

无线感测网络成为了生活智能化的推手

拓墣产业研究所(TRI)针对无线感测网络(Wireless Sensor Network,WSN)市...

发表于 2017-12-04 01:55 ? 86次阅读
 无线感测网络成为了生活智能化的推手

无人机自主智能控制的关系及其实现的工程方法与方案

本文就无人机的发展变迁进行了研究分析,归纳 了无人机的内涵和定义及其发展,阐述了无人机控制的内涵,探...

发表于 2017-11-24 17:54 ? 3142次阅读
无人机自主智能控制的关系及其实现的工程方法与方案

任正非痛斥遍地智能化 AI软件平台突破关键场景

如果说贝索斯在消费端已经看到了人工智能的巨大市场潜力,他提示的海量数据就是基础。但是在企业战略和大数...

发表于 2017-04-05 08:23 ? 575次阅读
任正非痛斥遍地智能化 AI软件平台突破关键场景

西门子助力金宇生物打造国际领先数字化面向“工业4...

西门子1月7日与金宇生物技术股份有限公司(金宇生物)签署战略合作协议,将利用西门子的先进数字化企业解...

发表于 2017-01-19 14:58 ? 260次阅读
西门子助力金宇生物打造国际领先数字化面向“工业4...

华为开掘百亿量级联接市场,争做智能家居领跑者

在人工智能及万物互联的发展大潮下,智能家居行业孕育着巨大的市场潜力,也正迎来最好的发展时期。据权威市...

发表于 2017-01-10 11:23 ? 448次阅读
华为开掘百亿量级联接市场,争做智能家居领跑者

赢得智能家居之战胜利 亚马逊Alexa能否笑道最...

今年的CES上,要说真正的明星产品,恐怕没有敢跟亚马逊Alexa一争高下的,它的灵魂几乎已经附身从手...

发表于 2017-01-09 13:47 ? 220次阅读
赢得智能家居之战胜利 亚马逊Alexa能否笑道最...

英伟达联手奥迪汽车 双方共同探索无人驾驶技术

从2016年开始,科技公司与汽车企业在自动驾驶领域的合作就开始明显增强,但在本次的CES上,自动驾驶...

发表于 2017-01-09 10:24 ? 693次阅读
英伟达联手奥迪汽车 双方共同探索无人驾驶技术

行业政策密集发布 2017仪器市场或迎新变革

2016年我国陆陆续续发布了一些与仪器行业相关的政策法规,实施时间洽洽就是2017年初始。2017年...

发表于 2017-01-04 10:48 ? 231次阅读
行业政策密集发布 2017仪器市场或迎新变革

消费电子创新由内及外 基础元器件国产进程加快

2016年电子板块主题频出、机遇纷呈。站在当前展望明年,可以预见的新变化。2017年,智能终端马太效...

发表于 2017-01-04 07:02 ? 273次阅读
消费电子创新由内及外 基础元器件国产进程加快

2017物联网:多样化参与者 规?;τ霉盏?/a>

2016年物联网产业进一步发酵,物联网相关技术、标准进一步完善,各产业应用落地速度加快,还有一个明显...

发表于 2017-01-04 01:05 ? 296次阅读
2017物联网:多样化参与者 规?;τ霉盏? /></a>
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智能传感器新规即将出台 细分应用市场产业快速发展

市场、技术和政策三大因素将驱动传感器产业快速发展。随着电子、材料、物理、化学等多方面发展,特别是ME...

发表于 2016-12-31 09:36 ? 210次阅读
智能传感器新规即将出台 细分应用市场产业快速发展

2016,传感器市场又有哪些引爆眼球的“黑科技”...

随着传感器应用的领域不断拓展,传感器市场将保持高速增长?;毓?016年传感器市场,哪些新品是当之无愧...

发表于 2016-12-30 15:08 ? 737次阅读
2016,传感器市场又有哪些引爆眼球的“黑科技”...

全球迎智能制造黄金时代 中国产业布局机遇何在?

近年来,类似阿尔法狗打败李世石这类事见屡有发生。而这些标志性事件也预示着全球已经快速进入智能制造时代...

发表于 2016-12-28 13:30 ? 3804次阅读
全球迎智能制造黄金时代 中国产业布局机遇何在?

四维图新与腾讯双方子公司联手 深度挖掘无人驾驶

德国三大豪华车企之所以联合收购Here地图,也是因为地图是车联网与无人驾驶技术的核心,它们希望能在关...

发表于 2016-12-28 11:28 ? 220次阅读
四维图新与腾讯双方子公司联手 深度挖掘无人驾驶

2016年互联网造车喜忧掺半 2017路将在何方...

传统上,汽车产业是一个成熟的工业体系,有严格的流程和标准,有成熟的产业链。汽车产业和互联网的关系以前...

发表于 2016-12-28 10:35 ? 182次阅读
2016年互联网造车喜忧掺半 2017路将在何方...

中芯国际与台积电打响攻防战 谁将称霸芯片市???

今年十月, 晶圆代工厂台积电董事长张忠谋谈及Intel跨足晶圆代工领域,谈及Intel此举是把脚伸到...

发表于 2016-12-28 09:12 ? 346次阅读
中芯国际与台积电打响攻防战 谁将称霸芯片市???

2016年终盘点:智能家居市场陷四大“怪圈”

智能家居产业的火热已是不争的事实,参与其中的公司也是层出不穷。无论是原先的家电大亨还是现如今的科技巨...

发表于 2016-12-27 11:14 ? 602次阅读
2016年终盘点:智能家居市场陷四大“怪圈”

大数据+人工智能 搜狗智能化服务升级

人工智能是大数据的发展方向。对于搜狗来讲,无论我们的输入法,还是搜索,都会逐渐智能化。我们希望利用大...

发表于 2016-12-26 19:36 ? 654次阅读
 大数据+人工智能 搜狗智能化服务升级

机器人定制芯片问世 可解决运动规划难题

研究人员表示,运动规划软件对于机器人采用是一个巨大的限制。杜克大学的机器人专家为这个问题提供一个实用...

发表于 2016-12-24 13:17 ? 297次阅读
机器人定制芯片问世 可解决运动规划难题

传感器市场展望:唯有技术创新可解发展之忧

虽然当前我国传感器研发已由依赖国外技术逐步走向自主创新,但我国传感器市场发展仍有诸多挑战。面对这样的...

发表于 2016-12-24 09:09 ? 272次阅读
传感器市场展望:唯有技术创新可解发展之忧

国务院调整“十三五”规划 5大产业成重点项目

国务院日前印发《十三五国家战略性新兴产业发展规划》,要求发展人工智能。培育人工智能产业生态,促进人工...

发表于 2016-12-22 09:29 ? 1755次阅读
国务院调整“十三五”规划 5大产业成重点项目

以技术创新成就国人骄傲 宇电缔造仪器仪表新辉煌

从成立之初就以实现社会与客户利益最大化为己任的厦门宇电自动化有限公司,在这20多年的发展历程中,多次...

发表于 2016-12-21 15:33 ? 306次阅读
以技术创新成就国人骄傲 宇电缔造仪器仪表新辉煌

匠心躬耕电力能源 润达打造有情怀的Messko4...

在浩渺如烟的电力企业云海中,郑州润达科技有限公司始终坚守有品质的服务,有情怀的润达这一发展理念,自成...

发表于 2016-12-21 13:43 ? 141次阅读
匠心躬耕电力能源 润达打造有情怀的Messko4...

产业前景欣欣向荣 2020年中国智能家居将破万亿...

物联网的出现是智能家居发展的分水岭。借助移动通信技术,设备通过装载SIM卡,抑或通过WIFI、蓝牙,...

发表于 2016-12-21 10:12 ? 255次阅读
产业前景欣欣向荣 2020年中国智能家居将破万亿...

2020年全球智能照明设备市场将增至591.88...

当物联网、感应器技术逐步成熟,智能照明成为众多企业布局的下一个细分市场。智能家居配备了特殊的连接平台...

发表于 2016-12-21 10:06 ? 123次阅读
2020年全球智能照明设备市场将增至591.88...

智能操控新体验 幻影3D打印机破解行业三大痛点

12月19日,由极光尔沃在京东众筹平台发起的幻影3D打印机众筹活动圆满结束。在众筹期间,幻影凭借其颇...

发表于 2016-12-21 10:01 ? 254次阅读
智能操控新体验 幻影3D打印机破解行业三大痛点