收 稿 日 期 2020 04 06 作 者 簡 介 蔣 衛(wèi) 東 1988 男 山 西 臨 汾 人 山 西 能 源 學(xué) 院 電 力 工 程 及 自 動 化 系 助 教 碩 士 研 究 方 向 為 智 能 信 息 處 理 與 嵌 入 式 智 能 系 統(tǒng) 多 功 能 溫 濕 度 智 能 測 控 儀 設(shè) 計 蔣 衛(wèi) 東 賈 文 娟 喬 凌 霄 山 西 能 源 學(xué) 院 電 力 工 程 及 自 動 化 系 山 西 晉 中030600 摘 要 糧 庫 儲 藏 環(huán) 境 溫 室 生 長 環(huán) 境 及 家 居 生 活 環(huán) 境 其 中 溫 濕 度 都 是 重 要 的 考 慮 因 素 本 系 統(tǒng) 以 AT89C52 為 核 心 控 制 器 基 于 數(shù) 字 型DHT11 溫 濕 度 傳 感 器 將 采 集 到 的 溫 度 和 濕 度 信 息 傳 輸 給 控 制 器 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 分 析 和 決 策 并 通 過 系 統(tǒng) 硬 件 部 分 預(yù) 留 的 驅(qū) 動 控 制 接 口 實(shí) 現(xiàn) 對 不 同 應(yīng) 用 場 合 自 動 控 制 的 需 要 同 時 通 過 LCD1602 液 晶 屏 實(shí) 時 顯 示 溫 濕 度 數(shù) 據(jù) 并 且 溫 濕 度 數(shù) 據(jù) 若 超 出 設(shè) 置 的 閾 值 則 自 動 發(fā) 出 聲 光 報 警 提 醒 糧 庫 保 管 員 溫 室 技 術(shù) 人 員 用 戶 警 覺 環(huán) 境 的 變 化 并 及 時 查 看 系 統(tǒng) 是 否 自 動 采 取 了 相 應(yīng) 的 措 施 避 免 因 溫 度 和 濕 度 因 素 造 成 的 不 必 要 的 經(jīng) 濟(jì) 及 健 康 損 失 關(guān) 鍵 詞 溫 濕 度 傳 感 器 核 心 控 制 器 自 動 控 制 中 圖 分 類 號 TH137 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 A 文 章 編 號 1008 8008 2020 03 0026 03 引 言 我 國 是 人 口 大 國 糧 食 蔬 菜 消 費(fèi) 尤 其 巨 大 糧 食 的 儲 藏 安 全 及 蔬 菜 等 的 供 應(yīng) 顯 得 極 為 重 要 其 中 溫 濕 度 控 制 對 于 糧 食 安 全 儲 藏 及 溫 室 蔬 菜 等 健 康 生 長 具 有 非 常 重 要 的 作 用 1 隨 著 生 活 水 平 的 提 高 人 們 也 開 始 關(guān) 注 自 己 的 居 住 環(huán) 境 溫 濕 度 也 是 人 們 關(guān) 注 的 焦 點(diǎn) 但 是 傳 統(tǒng) 的 溫 濕 度 控 制 方 法 通 常 是 基 于 一 些 儀 器 儀 表 進(jìn) 行 檢 測 并 通 過 巡 檢 員 流 動 檢 查 儀 表 數(shù) 據(jù) 若 發(fā) 現(xiàn) 有 異 常 數(shù) 據(jù) 再 采 取 對 應(yīng) 的 調(diào) 節(jié) 措 施 該 辦 法 工 作 效 率 低 并 且 不 能 實(shí) 時 根 據(jù) 環(huán) 境 因 素 的 變 換 及 時 控 制 相 應(yīng) 的 設(shè) 備 工 作 造 成 一 定 的 經(jīng) 濟(jì) 及 健 康 損 失 因 此 有 必 要 設(shè) 計 一 款 可 以 實(shí) 時 檢 測 及 控 制 不 同 應(yīng) 用 場 合 環(huán) 境 溫 濕 度 的 儀 器 1 總 體 方 案 設(shè) 計 圖1 為 多 功 能 溫 濕 度 智 能 測 控 儀 系 統(tǒng) 框 圖 核 心 控 制 器 基 于 溫 濕 度 傳 感 器 采 集 環(huán) 境 的 溫 濕 度 信 息 并 結(jié) 合 內(nèi) 置 的 信 息 處 理 及 決 策 算 法 發(fā) 布 對 不 同 應(yīng) 用 場 合 控 制 設(shè) 備 的 控 制 命 令 并 通 過 液 晶 顯 示 器 實(shí) 時 顯 示 環(huán) 境 的 溫 濕 度 信 息 該 系 統(tǒng) 包 括 溫 濕 度 傳 感 器 檢 測 模 塊 核 心 控 制 器 信 號 處 理 決 策 模 塊 驅(qū) 動 控 制 模 塊 顯 示 模 塊 報 警 模 塊 溫 濕 度 傳 感 器 檢 測 模 塊 主 要 是 檢 測 環(huán) 境 的 溫 濕 度 信 息 核 心 控 制 器 分 析 處 理 環(huán) 境 的 溫 度 信 息 結(jié) 合 內(nèi) 置 的 智 能 算 法 發(fā) 出 控 制 命 令 驅(qū) 動 控 制 模 塊 接 收 單 片 機(jī) 發(fā) 出 的 控 制 命 令 實(shí) 現(xiàn) 對 不 同 應(yīng) 用 場 合 環(huán) 境 的 實(shí) 時 控 制 顯 示 模 塊 實(shí) 時 顯 示 環(huán) 境 的 溫 濕 度 信 息 有 利 于 現(xiàn) 場 人 員 與 控 制 系 統(tǒng) 的 人 機(jī) 交 互 功 能 報 警 模 塊 用 來 提 醒 倉 庫 保 管 員 溫 室 技 術(shù) 人 員 用 戶 警 覺 環(huán) 境 溫 濕 度 發(fā) 生 變 化 及 時 查 看 自 動 系 統(tǒng) 是 否 開 始 調(diào) 節(jié) 環(huán) 境 的 溫 濕 度 圖1 多 功 能 溫 濕 度 智 能 測 控 儀 系 統(tǒng) 框 圖 2 硬 件 系 統(tǒng) 設(shè) 計 2 1 核 心 控 制 器 信 號 處 理 模 塊 設(shè) 計 本 設(shè) 計 采 用AT89C52 單 片 機(jī) 為 核 心 控 制 器 圖 2 為 核 心 控 制 器 信 號 處 理 模 塊 電 路 圖 該 模 塊 包 括 核 心 控 制 器 晶 振 電 路 復(fù) 位 電 路 核 心 控 制 器 分 26 析 處 理 溫 濕 度 信 息 決 策 后 發(fā) 布 控 制 命 令 晶 振 電 路 為 核 心 控 制 器 提 供 工 作 脈 沖 信 號 復(fù) 位 電 路 可 以 幫 助 系 統(tǒng) 的 核 心 控 制 器 工 作 狀 態(tài) 恢 復(fù) 到 初 始 狀 態(tài) 2 圖2 核 心 控 制 器 信 號 處 理 模 塊 電 路 圖 2 2 溫 濕 度 傳 感 器 檢 測 模 塊 設(shè) 計 DHT11 數(shù) 字 溫 濕 度 傳 感 器 內(nèi) 置 電 阻 式 測 濕 元 件 NTC 測 溫 元 件 A D 轉(zhuǎn) 換 模 塊 集 成 溫 濕 度 傳 感 技 術(shù) 和 數(shù) 字 采 集 技 術(shù) 具 有 響 應(yīng) 快 抗 干 擾 高 穩(wěn) 定 的 特 點(diǎn) 3 圖3 為 溫 濕 度 傳 感 器 檢 測 模 塊 電 路 圖 該 電 路 將 采 集 到 的 環(huán) 境 溫 濕 度 數(shù) 字 數(shù) 據(jù) 傳 輸 給 核 心 控 制 器 為 其 分 析 決 策 提 供 數(shù) 據(jù) 基 礎(chǔ) DHT11 數(shù) 字 溫 濕 度 傳 感 器 采 用 單 總 線 方 式 與 單 片 機(jī) 通 信 其 電 源 引 腳VCC 通 過5V 電 源 供 電 接 地 引 腳GND 連 接 地 線 N A 引 腳 懸 空 數(shù) 據(jù) 線 引 腳 DATA 通 過 上 拉 電 阻 與 單 片 機(jī) 引 腳 相 連 可 以 降 低 線 路 的 不 穩(wěn) 定 及 其 損 耗 4 圖3 溫 濕 度 傳 感 器 檢 測 模 塊 電 路 圖 2 3 顯 示 模 塊 設(shè) 計 圖4 為 顯 示 模 塊 電 路 圖 引 腳VO 為 液 晶 顯 示 器 對 比 度 調(diào) 整 端 該 引 腳 接VCC 時 對 比 度 最 弱 接 GND 時 對 比 度 最 高 本 設(shè) 計VO 引 腳 通 過 連 接 一 個 10K 的 電 位 器 來 調(diào) 整 對 比 度 DB0 DB7 為8 位 的 雙 向 數(shù) 據(jù) 線 與 核 心 控 制 器 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 交 換 背 光 源 正 極 引 腳 通 過470 電 阻 接VCC 防 止 直 接 加VCC 電 源 燒 壞 背 光 燈 圖4 顯 示 模 塊 電 路 圖 2 4 報 警 模 塊 設(shè) 計 圖5 為 報 警 模 塊 電 路 圖 采 用 蜂 鳴 器 和 發(fā) 光 二 極 管 的 方 式 報 警 提 醒 環(huán) 境 溫 濕 度 發(fā) 生 了 變 化 5 圖5 報 警 模 塊 電 路 圖 2 5 驅(qū) 動 控 制 接 口 模 塊 設(shè) 計 圖6 為 驅(qū) 動 控 制 接 口 模 塊 電 路 圖 繼 電 器RL1 是 一 種 功 率 開 關(guān) 器 件 它 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 弱 電 控 制 強(qiáng) 電 的 功 能 單 片 機(jī) 引 腳C Relay 輸 出 高 低 電 平 控 制 三 極 管 的 通 斷 進(jìn) 而 控 制 繼 電 器 的 通 斷 從 而 達(dá) 到 控 制 引 腳C Voltage 所 連 接 的 電 路 的 通 斷 單 片 機(jī) 引 腳 C Relay 與 三 極 管 基 極 之 間 連 接 一 個 電 阻 用 來 吸 取 斷 電 時 產(chǎn) 生 的 反 電 勢 造 成 的 干 擾 6 圖6 驅(qū) 動 控 制 接 口 模 塊 電 路 圖 3 軟 件 系 統(tǒng) 設(shè) 計 軟 件 部 分 采 用 模 塊 化 的 設(shè) 計 思 想 降 低 了 各 個 模 塊 之 間 的 耦 合 度 保 障 了 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 的 可 靠 性 也 增 加 了 其 擴(kuò) 展 性 健 壯 性 同 時 有 利 于 開 發(fā) 人 員 的 調(diào) 試 維 護(hù) 開 發(fā) 過 程 中 首 先 編 寫 硬 件 各 個 模 塊 子 函 數(shù) 包 括 溫 濕 度 信 息 采 集 函 數(shù) 信 息 傳 輸 函 數(shù) 27 信 息 分 析 決 策 函 數(shù) 溫 濕 度 調(diào) 節(jié) 函 數(shù) 溫 濕 度 顯 示 函 數(shù) 聲 光 報 警 函 數(shù) 然 后 編 寫 主 函 數(shù) 在 主 函 數(shù) 里 面 調(diào) 用 各 個 模 塊 子 函 數(shù) 從 而 實(shí) 現(xiàn) 系 統(tǒng) 的 功 能 7 圖7 為 溫 濕 度 智 能 測 控 儀 系 統(tǒng) 流 程 圖 圖7 溫 濕 度 智 能 測 控 儀 系 統(tǒng) 流 程 圖 首 先 利 用 溫 濕 度 傳 感 器 采 集 環(huán) 境 溫 度 信 息 并 轉(zhuǎn) 換 為 標(biāo) 準(zhǔn) 數(shù) 字 信 號 傳 輸 給 單 片 機(jī) 對 其 進(jìn) 行 分 析 決 策 單 片 機(jī) 將 溫 濕 度 數(shù) 據(jù) 通 過 液 晶 顯 示 屏 實(shí) 時 顯 示 根 據(jù) 分 析 結(jié) 果 若 環(huán) 境 溫 濕 度 與 需 求 不 匹 配 單 片 機(jī) 發(fā) 送 控 制 命 令 控 制 對 應(yīng) 的 設(shè) 備 工 作 進(jìn) 行 溫 濕 度 的 調(diào) 節(jié) 同 時 發(fā) 出 聲 光 報 警 經(jīng) 系 統(tǒng) 測 試 可 以 精 確 的 檢 測 與 控 制 環(huán) 境 溫 濕 度 4 結(jié) 論 與 展 望 本 系 統(tǒng) 基 于 溫 濕 度 傳 感 器 以AT89C52 單 片 機(jī) 為 主 控 芯 片 設(shè) 計 了 多 功 能 溫 濕 度 智 能 測 控 儀 系 統(tǒng) 實(shí) 現(xiàn) 了 對 環(huán) 境 溫 濕 度 信 息 的 實(shí) 時 監(jiān) 測 及 根 據(jù) 不 同 場 合 的 需 要 實(shí) 時 調(diào) 節(jié) 環(huán) 境 溫 度 下 一 步 可 以 通 過 互 聯(lián) 網(wǎng) 將 溫 濕 度 數(shù) 據(jù) 傳 送 至 云 服 務(wù) 器 操 作 員 可 以 通 過 手 機(jī) PAD 等 信 息 終 端 實(shí) 時 在 線 監(jiān) 控 數(shù) 據(jù) 并 結(jié) 合 大 數(shù) 據(jù) 技 術(shù) 使 系 統(tǒng) 能 夠 實(shí) 時 自 主 分 析 為 用 戶 提 供 更 加 科 學(xué) 合 理 的 建 議 實(shí) 現(xiàn) 智 能 遠(yuǎn) 程 管 理 參 考 文 獻(xiàn) 1 張 儷 亭 楊 習(xí) 偉 基 于 單 片 機(jī) 的 蔬 菜 大 棚 溫 濕 度 自 動 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 J 無 線 互 聯(lián) 科 技 2018 24 2 姚 小 圣 趙 娟 一 種 溫 室 大 棚 檢 測 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 J 科 技 資 訊 2020 7 3 曾 鵬 陳 其 軍 段 浩 楠 等 基 于51 單 片 機(jī) 的 糧 倉 溫 濕 度 檢 測 J 科 技 資 訊 2018 26 4 顏 麗 娜 王 順 忠 張 鐵 民 基 于DHT11 溫 濕 度 測 控 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 J 海 南 師 范 大 學(xué) 學(xué) 報 自 然 科 學(xué) 版 2013 4 5 曲 愛 玲 劉 紅 梅 高 倩 等 嵌 入 式 智 能 家 居 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 J 北 京 農(nóng) 業(yè) 職 業(yè) 學(xué) 院 學(xué) 報 2014 1 6 孫 培 君 基 于 單 片 機(jī) 的 溫 濕 度 測 控 系 統(tǒng) 設(shè) 計 J 電 子 技 術(shù) 與 軟 件 工 程 2016 24 7 孫 學(xué) 智 基 于 單 片 機(jī) 的 溫 濕 度 檢 測 系 統(tǒng) 設(shè) 計 與 實(shí) 現(xiàn) 分 析 J 科 學(xué) 技 術(shù) 創(chuàng) 新 2020 13 責(zé) 任 編 輯 荊 瑤 28