基于單片機(jī)的溫室溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

1、 PAGE13 / NUMPAGES13第 36卷第 3期林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備 Vo1 36 No.3 2008年 3月 FORESTRYMACHINERY&WOODWORKINGEQUIPMENT Mar. 2008 基于單片機(jī)的溫室溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)王寶芹 ,長勝 ,郭艷玲 (東北林業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 , 150040)摘要:設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)和 SHT11溫濕度傳感器的溫室溫濕度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)性能可靠 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室溫濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞 :溫室 ;單片機(jī) ;溫濕度傳感器中圖分類號(hào) :TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A文章編號(hào) :1001-4462( 2008)03-0039-0

2、2 Design of SCM-based Temperature and Humidity Control System for a Greenhouse WANG Bao-qin, FANChang-sheng, GUOYan-ling ( Mechanical&ElectricalEngineeringCollege, NortheastForestryUniversity, Harbin Heilongjiang 150040, China) Abstract:BasedonSCMandSHT11temperatureandhumiditysensor,thetemperaturean

3、dhumiditycontrolsystemusedfor a greenhouse is designed. With a simple structure and reliable performance, the systemallows automatic adjustment ofthe temperatureandhumidityinagreenhouse. Key words:greenhouse; SCM; temperatureandhumiditysensor近年來 ,我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)得到了較大發(fā)展 ,溫室大棚種植技術(shù)已突破了傳統(tǒng)的農(nóng)作物種植受地域自然環(huán)境等諸多因素的限制 ,

4、對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。但目前我國溫室大棚的溫濕度測量和設(shè)備的操作大多還是由人工來完成 ,當(dāng)溫室較大時(shí) ,操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度很大。本溫濕度控制系統(tǒng)是以單片機(jī)控制為核心 ,以瑞士生產(chǎn)的 SHT11單片集成溫濕度傳感器作為溫濕度檢測元件 ,初步實(shí)現(xiàn)了溫室大棚的自動(dòng)化管理 ,大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 基本工作原理溫室溫濕度控制系統(tǒng)上電工作后 ,用戶首先通過鍵盤輸入溫度與濕度的初值 ,單片機(jī)系統(tǒng)將用戶設(shè)置的初值保存在 X25045芯片中。單片機(jī)進(jìn)入主程序后 ,開始以查詢的方式檢測溫濕度傳感器 SHT11的溫濕度狀態(tài) ,并將相應(yīng)的數(shù)值通過液晶顯示器顯示輸出。當(dāng)溫室的溫度 (或濕度 )小于設(shè)置的初值時(shí) ,

5、單片機(jī)將通過控制輸出接口使加溫設(shè)備 (或加濕設(shè)備 )開始工作 ;當(dāng)溫室的溫度 (或濕度 )大于 (或等于 )設(shè)置的初值收稿日期 :2007-12-251時(shí),單片機(jī)將通過控制輸出接口使加溫設(shè)備 (或加濕設(shè)備)停止工作。其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 1所示。 SHT11溫濕度傳感器X25045初值保存芯片液晶顯示器鍵盤輸入控制輸出單片機(jī)控制系統(tǒng)圖 1總體結(jié)構(gòu)框圖2硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)硬件組成主要包括溫濕度檢測電路、液晶顯示接口電路、單片機(jī)與 X25045接口電路、鍵盤與控制輸出接口電路。 2.1溫濕度檢測電路溫濕度傳感器選用的是瑞士生產(chǎn)的 SHT11單片集成傳感器 ,其是一種可以同時(shí)測量溫度、濕度和露點(diǎn)的傳感器

6、,不需外圍元件就可直接輸出 ,經(jīng)過標(biāo)定了的相對(duì)溫度、濕度與露點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)可以有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)的溫、濕度傳感器的不足。 SHT11與單片機(jī)的硬件連接40林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備 第 36卷 如圖 2所示。 圖 2溫濕度傳感器與單片機(jī)接口電路SHT11的測量時(shí)序如下 :當(dāng)一個(gè) SCK為高電平時(shí) , DATA出現(xiàn)低電平 ,然后 SCK變?yōu)榈碗娖?,接著當(dāng) SCK再為高電平時(shí) ,DATA也變?yōu)楦唠娖絼t表示開始數(shù)據(jù)讀寫(啟動(dòng)序列 ),然后是 3B的地址 +5B的命令 ,SCK繼續(xù)發(fā)送一個(gè)周期的時(shí)鐘表示 ACK,這時(shí)傳感器開始測量,約 210ms(對(duì)應(yīng) 14位精度 )后,傳感器在 DATA上送出低電平表示測量結(jié)束

7、 ,這時(shí)送出測量數(shù)據(jù)和校驗(yàn)和。為保證測量的可靠 ,應(yīng)核對(duì)校驗(yàn)和。用 CRC數(shù)據(jù)的確認(rèn)位表示通訊結(jié)束。如果不使用 CRC-8校驗(yàn) ,控制器可以在測量值 LSB后,通過保持確認(rèn)位 ACK高電平來中止通訊。在測量和通訊結(jié)束后 ,SHT11就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。溫濕度傳感器 SHT11送出的溫度、濕度數(shù)據(jù)必須經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換才能表示實(shí)際的溫度和濕度 ,其公式如下: TC=d1+d2SOT RHLinear=C1+C2SORH+C3SO2RHRHTrue =( TC-25)SORH)+RHLinear( t1+t2式中 :TC為溫度 ;RHTure為經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)南鄬?duì)濕度 ;d1、 d2與溫度分辨率有關(guān) ;

8、C1、C2、C3、t1、t2與濕度分辨率有關(guān) ;SOT表示從 SHT11中讀出的溫度值 ;SORH表示從 SHT11中讀出的濕度值。其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 1、表 2所示。 表 1溫度校正系數(shù) 表 2濕度校正系數(shù)d1d2 C1C2 C3 t1 t2 14b( 5V) -40 0.01 12b -4 0.0405 -0.0000002 0.01 0.000082.2單片機(jī)與 X25045接口電路單片機(jī)與 X25045接口電路如圖 3所示。本設(shè)計(jì)選用了 P1口的 P10P12與 74LS138的 11腳 ,由于 X25045的 RESET為漏極開路的輸出端 ,所以應(yīng)接上拉電阻。寫操作至少需要 24個(gè)時(shí)鐘周

9、期 ,片選必須拉低并在操作期間保持低電平。單片機(jī)可以連續(xù)寫入 16個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) ,但這 16個(gè)字節(jié)必須寫入同一頁 ,一頁的地址開始于地址 XXXXX0000,結(jié)束于地址 X XXXX1111,如果待寫入的字節(jié)地址已到達(dá)一頁的最后,而時(shí)鐘還繼續(xù)存在 ,計(jì)數(shù)器就將回繞到該頁的第一個(gè)地址并覆蓋前面所寫的容。在本設(shè)計(jì)中 ,一頁存儲(chǔ)三組數(shù)據(jù) ,每組數(shù)據(jù)由五個(gè)字節(jié)組成 ,分別包括日、月、小時(shí)、分鐘和秒。而一頁的最后一個(gè)字節(jié)用于存放每次讀取該頁的次數(shù) ,以便于新的數(shù)據(jù)可再從首地址寫入 ,達(dá)到循環(huán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目的。 C14_1U14_1圖 3單片機(jī)與 X25045接口電路2.3單片機(jī)控制與液晶顯示接口電路本設(shè)計(jì)

10、選用的是 128點(diǎn)陣的 OCMJ48C中文液晶圖形顯示模塊。 C系列中文模塊可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型與圖形 ,具有繪圖與文字畫面混合顯示功能。與傳統(tǒng)的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比 ,單片機(jī)硬件接口電路以與軟件編程都比較簡單 ,置 2M位中文字型 ROM( CGROM),總共可提供 8192個(gè)中文字型 ,可大量節(jié)省單片機(jī)設(shè)計(jì)的 ROM空間以顯示更多的漢字字符,更加發(fā)揮了液晶顯示技術(shù)在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。 OCMJ48C模塊非常適用于顯示漢字信息量較大的智能儀器儀表系統(tǒng)與家用電器 ,可采用 8位并列接口傳輸訊號(hào)與串行接口與串行傳輸資料兩種資料傳輸方式。接口電路如圖 4所示 ( J1用于連接液晶

11、顯示器 )。10圖 4單片機(jī)控制與液晶顯示接口電路第 36卷第 3期林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備 Vo1 36 No.3 2008年 3月 FORESTRYMACHINERY&WOODWORKINGEQUIPMENT Mar. 2008 變位修正法獲得無側(cè)隙諧波齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)敏 (職業(yè)技術(shù)學(xué)院 , 150081)摘要:通過分析諧波齒輪傳動(dòng)的工作原理和特點(diǎn)以與傳動(dòng)無側(cè)隙的工程要求 ,研究了諧波齒輪傳動(dòng)無側(cè)隙的柔、剛輪變位系數(shù)與通過對(duì)變位系數(shù)的修正來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)無側(cè)隙要求。關(guān)鍵詞 :諧波齒輪傳動(dòng) ;嚙合參數(shù) ;無側(cè)隙 ;變位修正中圖分類號(hào) :TH132.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A文章編號(hào) :1001-4462( 200

12、8)03-0041-03 1諧波齒輪傳動(dòng)的組成、工作原理與特點(diǎn)諧波齒輪傳動(dòng)由波發(fā)生器 H、柔輪 1和剛輪 2組成,如圖 1所示。在裝配前 ,柔輪的原始剖面呈圓形 ,且是一個(gè)容易變形的薄壁圓筒外齒輪 ;剛輪則是一個(gè)剛性的齒輪 ,它們的周節(jié)一樣 ,但柔輪的齒數(shù) Z1比剛輪的齒數(shù) Z2少 1個(gè)或幾個(gè)齒 ;波發(fā)生器 H可由一個(gè)橢圓盤,也可由轉(zhuǎn)臂和幾個(gè)圓盤構(gòu)成 ,其原始特征曲線通常收稿日期 :2007-11-27有標(biāo)準(zhǔn)橢圓、雙偏心圓、余弦閉合曲線、里隆勒曲線 ( Resal)、偏心盤作用下的閉合曲線和滾輪發(fā)生器作用下的閉合曲線等。波發(fā)生器的最大直徑比柔輪徑略大 ,波發(fā)生器裝入柔輪時(shí)使柔輪產(chǎn)生變形 ,在其

13、長軸兩端的齒輪恰好與剛輪齒完全嚙合 ,短軸處的齒側(cè)完全脫開。而處于波發(fā)生器長軸和短軸之間沿周長不同區(qū)域的齒 ,視柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同 ,則處于某些嚙合、某些不嚙合的! 2.4單片機(jī)與鍵盤與控制輸出接口電路鍵盤分為八個(gè)獨(dú)立按鍵 ,一端與單片機(jī)的 P2口與 50K上拉電阻相連 ,另一端接地 ,當(dāng)任一按鍵按下時(shí) , P2口讀取低電平有效。系統(tǒng)上電后 ,進(jìn)入鍵盤掃描子程序,以查詢的方式確定各按鍵 ,完成溫濕度初值的設(shè)定,系統(tǒng)進(jìn)入主程序后按鍵功能無效?？刂戚敵鲭娐酚糜诳刂萍訙卦O(shè)備與加濕設(shè)備 ,控制端選用單片機(jī) P1中的兩個(gè)端口 P16、P17,當(dāng) P16、P17為高電平時(shí) ,繼電器工作于長開狀態(tài) ,當(dāng) P16、P17為低電平時(shí) ,繼電器工作于長閉狀態(tài)。接口電路如圖 5所示。 21圖 5單片機(jī)與鍵盤與控制輸出接口電路 軟件設(shè)計(jì)主要分為主程序、初值設(shè)定子程序、溫濕度讀取子程序、液晶顯示子程序和輸出控制子程序。初值設(shè)定子程序完成對(duì)溫濕度初值的設(shè)定與數(shù)據(jù)保存 ;溫濕度讀取子程序完成對(duì)溫濕度傳感器數(shù)據(jù)的讀取與數(shù)據(jù)換算 ,并通過液晶顯示子程序顯示溫濕度值;輸出控制子程序則根據(jù)溫濕度的數(shù)值完成對(duì)輸出口的控制。 4結(jié)論采用的 SHT11溫濕度傳感器 ,其部與 14位的 A/D轉(zhuǎn)換器以與串行接口電路實(shí)現(xiàn)無縫連接 ,因此本系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)等特