大鹏温湿度的控制与实现

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大棚温湿度自动控制系统的设计

摘 要

温室设施是农业的重要组成部分，温室大棚测控系统是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物在不适宜生长的反季节中，可获得比室外生长更优的环境条件，从而使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。本设计主要针对温室大棚内温度、湿度，研制了单片机控制的温室大棚自动控制系统,综合考虑系统的精度、效率以及经济性要求三个方面因素之后，最终确定以STC89C52单片机为控制核心，选用性价比比较高的传感器，实现了对温湿度的精确测量与准确控制。针对不同的农作物和不同的季节，可以通过键盘人为设定农作物生长所期望的上、下限值。当单片机检测到温湿度有任何一个参数越限时，则会通过控制固态继电器打开相应的执行机构进行补偿。本文完成了系统的软硬件设计。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。该温室大棚温湿度自动控制系统具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，不仅可以应用在农业大棚，也可以应用在恒温湿的机械加工厂、室内环境监测等方面，所以具有一定的推广应用价值。

关键词：温度,单片机,数据采集,数据库

I

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Greenhouse Temperature and Humidity Control System Design

ABSTRACT

Greenhouse facilities are an important part of agriculture, greenhouse control system is to achieve greenhouse production and management automation, scientific basic guarantee. Through the analysis of monitoring data, combined with crop growth law, control of environmental conditions suitable for growing the crop in the off-season, the availability of better than the outdoor environmental conditions, so that the crop to achieve high quality, high yield, efficient cultivation purpose . The design mainly for greenhouse temperature, humidity, developed a single chip control greenhouse automatic control system, determine the next crew to STC89C52 microcontroller as the control center relatively high cost of sensors used to achieve accurate measurement of temperature and humidity control and accuracy. For different crops and seasons, can be artificially set by the keyboard expected crop growth, the lower limit. When the microcontroller detects a parameter of temperature and humidity have any time-limited, it will open the corresponding solid state relay through the control of the executive body to compensate. This complete software and hardware design. In the system design process to fully take into account price, selection, stable performance of the components. The greenhouse temperature and humidity control system with high precision, easy low cost and reliable, and job stability, not only can be used in agricultural greenhouse, temperature can also be used in wet mechanical processing plants, environmental monitoring . the value of a certain application。

KEY WORDS：Temperature，Scm，Data acquisition，Data base Report

II

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目 录

前 言 ................................................................................................ 1 第1章 绪论 ...................................................................................... 2

1.1 研究的背景和意义 ............................................................... 2 1.2 温度传感器技术的国内外研究动态 .................................... 2 1.3 湿度传感器技术的国内外研究动态 .................................... 3 1.4本课题的主要研究目标及内容 ............................................. 5 第2章 系统的硬件设计 ................................................................... 6

2.1总体设计 ................................................................................ 6 2.2 主要器件介绍 ....................................................................... 6

2.2.1 STC89C52介绍 ............................................................ 6 2.2.2 DS18B20介绍 .............................................................. 6 2.2.3 湿度传感器HS1101介绍 ............................................ 7 2.2.4 液晶1602A介绍 ........................................................ 9 2.3 温度采样电路设计 ............................................................. 11

2.3.1 温度传感器的讨论与选择 ........................................ 11 2.3.2 温度采样原理及电路 ............................................... 12 2.4 湿度采样电路设计 ............................................................. 12

2.4.1 555定时器的介绍及原理 .......................................... 12 2.4.2 湿度传感器的讨论与选择 ........................................ 14 2.4.3 湿度采集原理及电路 ............................................... 15

第3章 系统的软件设计 ................................................................. 17

3.1 控制软件设计 ..................................................................... 17 3.2 湿度传感器HS1101的软件设计 ....................................... 18 结 论 .............................................................................................. 19 谢 辞 .............................................................................................. 20 参考文献 .......................................................................................... 21 附 录 .............................................................................................. 22 外文资料翻译 .................................................................................. 32

III

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前 言

大棚对一个国家整个社会的稳定有着重大的影响。科学技术是第一生产力，只有持续不段的把最新的科技成果应用到农业的生产中,才能改善我国农业的不利地位。

自动检测已经进入计算机为主的时代。我国的农业要由传统农业生产方式向现代农业生产方式转变，就必须由现在的机械化向信息化转变。蔬菜的存储也是一样。本文提供了一种单片机等组成的全数字温湿度监控系统，能实时监测大棚温湿度，并根据所测数据检测空调器、除湿机等设备运行，确保大棚合适的温湿度，使大棚的温湿度在我们设定的范围之内。

随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术和微机技术以及与之具有同等重要地位的软件技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。尤其是他们的结合使用给日常生活带来了很多便利。

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第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质高效益的重要环节。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。当前农业温室大棚大多是中、 小规模， 要在大棚内引人自 动化控制系统，改变全部人工管理的方式，就要考虑系统的成本。因此，针对这种状况，结合郊区农户的需要， 设计了一套低成本的温湿度自动控制系统。

1.2 温度传感器技术的国内外研究动态

一、热敏电阻

以温度变化导致阻值的变化为工作原理的热敏电阻，因其具有成本低、体积小、简单、可靠、响应速度快、容易使用等特点，在多项温度测量应用中受到广泛欢迎，也是国内大棚测控系统中采用最多的温度传感器，热敏电阻的电阻温度系数较高，因此其自身发热较小，信号调节较为简单。

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热敏电阻的缺点是互换性差，温度与输出阻值之间呈非线性关系IZ1。热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两种，但在温度测量应用中，正温度系数热敏电阻较少得到采敏电阻。更多采用的是负温度系数热敏电阻。

二、数字式温度传感器

数字式温度传感器的种类也不少，但用于大棚测控系统的温度传感器主要是Dallas的DS 18x20系列温度传感器，其温度检测范围为-55℃-+125 C，检测精度为0.5 ℃。 DS18B20采用1-WireTM接口，封装形式有PR-35和SSOP-16两种，粮情测控系统中采用的是PR-35封装DS18B20采用9个位表示测温点的温度值，每个DS18B20内部都设置有一个单一的序列号，因此可以使多个DS 18x20共存于同一根数据传输线上。DS18B20内部分为4个部分:1.64位序列号；2.保存临时数据的8字节片内RAM；3.保存永久数据的2字节EEPROM ；4.温度传感器。

三、光纤传感器

光纤温度传感器是近几年发展的新技术，也是工业中用的最多的光纤传感器之一。目前研究的光纤温度传感器主要有辐射式温度传感器、半导体吸收式温度传感器、光纤热色传感器等。光纤温度传感器的精度更高，但成本较贵。

1.3 湿度传感器技术的国内外研究动态

近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度崛度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。

一、湿敏元件

湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化物湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。

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湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酞亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比.湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。国外生产湿敏电容的主要厂家有Humirel公司、Philip公司、Siemens公司等。以Humirel公司生产的HS1100型湿敏电容为例，其测量范围是((1 %-99% ) RH，在55% RH时的电容量为180pF(典型值)。当相对湿度从0变化到100%时，电容量的变化范围是163pF-202pF。温度系数为0.04 pF/ C，湿度滞后量为1.5%，响应时间为5s。除电阻式、电容式湿敏元件之外，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件(利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率)、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在检测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。

二、集成湿度传感器

目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywe公司((H1H-3602, HIH-3605, HIH-3610型)，Humirel公司(HM 1500, HM 1520, HF3223 , HTF3223型)，Sensiron公司(SHT11,SHT15型)。这些产品可分成以下三种类型:

1．线性电压输出式集成湿度传感器

典型产品有HIH3605/3610, HM1500/ 1520。其主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度成比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染能力强。

2．线性频率输出式集成湿度传感器

典型产品为HF3223型，它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器，在55% RH时的输出频率为8750Hz(典型值)，当相对湿度从 10%变化到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hz这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。

3．频率/温度输出式集成湿度传感器

典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温度

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信号输出端，利用负温度系数(NTC)热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变化时，其电阻值也相应改变并且从NTC端引出，配上二次仪表即可测量出温度值。

1.4本课题的主要研究目标及内容

设计的任务主要实现大棚温湿度的测量与控制。数据采集模块利用单片机实现温度实时采集、湿度实时采集、电路状态信号采集及数据预处理；数据传输模块将检测信号传输到计算机；计算机I/O接口为计算机与外部数据连接的硬件支持。当数据进入计算机后，经数据处理子程序、温湿度控制子程序输出系统控制信号，并通过计算机I/O接口输出；输出信号驱动相应的驱动电路，分别控制加热电路及风扇电路，实现对大棚温、湿度的实时监测及控制；程序实时监测系统状态；实现对温湿度的自动控制。

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第2章 系统的硬件设计

2.1总体设计

本系统的设计主要是实现通过温湿度传感器将采集到的数据，一方面将数据送到单片机处理，与设定的温湿度的上下限进行比较，检测的温湿度在设定的区间内，显示温湿度工作正常，不在设定的区间，将会产生报警提示，会产生报警信号，并且驱动相应的驱动电路进行控制。另一方面，当温湿度不在设定的区间时产生报警信号，使大棚的温湿度在我们设置的理想状态，在不同的环境，要求的上下限不同，所以要有键盘可以改变上下限温湿度的值，这样就可以按照设计的要求来改变上下限，满足设计的要求。

2.2 主要器件介绍

2.2.1 STC89C52介绍

STC89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS的8位单片机，片内含有8K bytes的可反复檫写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器器件采用ATMEL公司的高密度，非意识性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8054 系列残品引脚兼容，片内置通用的8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大STC89C52单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。其主要的性能参数： （1）与MCS-51产品指令和引脚完全兼容。 （2）8K字节可重复擦写。

2.2.2 DS18B20介绍

DS18b20数字温度计提供9位的温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或者从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线（和地）。读写和完成温度的转换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。

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因为每一个DS18B20有唯一的系列号（silicon serial number）,因此多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方安置温度灵敏器件。此特性的应用发内包括HVAC环境控制，建筑物，设备或机械内的温度检测，以及过程监视和控制中的温度检测。 其特性如下：

(1)独特的单线接口，只需1个接口引脚即可通信。 (2)多点能力使分布式温度检测应用得以简化。 (3)不需要外部元件。 (4)可用数据线供电。

(5)测量范围从-55℃ 至+125℃ ，增量值为0.5℃ 等效的华氏温度范围是-67F至257F增量值是0.9F。 (6)以九位数字值方式读出温度。

(7)在一秒（典型值）内把温度变换为数字。 (8)用户可定义的，非易失性的温度告警设置。

(9)告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度告警情况）。

(10)应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计或任何热敏系统。

其引脚说明如下表2-1：

表2-1引脚说明

引脚8脚SOIC 5 4 3 引脚PR35 1 2 3 符号 GND DQ Vdd 说明 地 单线运用的数据输入/输出引脚：漏极开路见“寄生电源”一节。 可选Vdd引脚。有关连接的细节见“寄生电源”一节。

2.2.3 湿度传感器HS1101介绍

温度检测采用HS1101型温度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。HS1101测量湿度采用将

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实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。

图2-1 555定时器

555定时器两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2VCC /3时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于VCC /3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。RD是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。VCC是控制电压端（5脚），平时输出2VCC /3作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

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2.4.2 湿度传感器的讨论与选择

方案一：采用湿度传感器 HS1101

湿度传感器 HS1101 基于独特工艺设计的电容元件，这些相对湿度传感器可以大批量生产。可以应用于办公自动化，车厢内空气质量控制，家电，工业控制系统等。在需要湿度补偿的场合他也可以得到很大的应用。 其特点：

1.全互换性在标准环境下不需校正 2.长时间饱和下快速脱湿

3.可以自动化焊接，包括波峰焊或水浸 4.高可靠性与长时间稳定性 5.专利的固态聚合物结构

6.可用于线性电压或频率输出回炉

7.最大参数值（Ta=25℃ 除非特别标定） 8.工作温度 Ta -40-100 ℃

9.储存温度 Tstg -40-125℃ 特征参数：

1.基于独特工艺设计的电容元件，专利的固态聚合物结构 2.高精度：±2%RH，极好的线形输出

3.量程：1~99%RH，宽工作温度范围 –60-140℃(HS1101LF),–40-100℃(HS1101)

4.湿度输出受温度影响极小，常温使用无须温度补偿 5.响应时间 5秒 ，浸水或结露后10秒钟迅速恢复 6.抗静电，防灰尘，有效抵抗各种腐蚀性气体物质 7.长期稳定性及可靠性，年漂移量 0.5%RH/年 8.互换性好

9.电容与湿度变化 0.31pf/%RH(HS1101LF)，0.3431pf/%RH(HS1101),典型值180pf@55%RH

方案二：Al2O3型湿度传感器

在非电物理量的检测中，湿度的测量是比较困难的。湿度信号的传递必须靠水对湿敏元件直接接触来完成，因此湿敏元件只能直接暴露于待测

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环境中，而不能密封，这些都导致湿度传感器的寿命较短。目前已有几十种湿敏器件，按感湿材料来分，大致有四类:电解质、半导体陶瓷、高分子和其它。本系统需要检测温室内空气的相对湿度，它是绝对湿度和饱和湿度之比。根据温室湿度控制的特点，本系统中湿度传感器选用Al2O3型湿度传感器。

Al2O3型湿度传感器属于电容型的高分子材料制成的湿敏元件，它的传感功能是通过高分子聚合物在吸湿后而引起介电常数的变化来完成的。它具有线形度好、滞后性小、响应快以及能在较寒冷的环境中使用等优点，其主要的特性参数为:

1.工作环境温度:-30- +80 ℃ ； 2.相对湿度测量范围:0-100%RH ； 3.测湿精度:士4%RH。

2.4.3 湿度采集原理及电路

原理分析：电源电压工作范围是UCC=3.5- 12V，利用一片CMOS定时器TLC555，配上HSll01和电阻R2、R4构成单稳态电路，将相对湿度值变化转换成频率信号输出，输出频率范围是7351-6033Hz，所对应的相对湿度为0～100％，当RH=55％时，f=6660Hz，输出的频率信号可送至数字频率计或检测系统，经整理后送显示。R6为输出端的限流电阻，起保护作用。通电后,电源沿着VCC→R7→R8→C对HS1101充电。经过t1时间后湿敏电容的压降VCC就被充电到TLC55的高触发电平(Uh=0.67Ucc)，使内部比较器翻转，OUT的输出变成低电平。然后C开始放电，放电回路为C→R8→D→内部放电管脚,经过t2时间后，VCC降到低触发电平(Ul=0.33Ucc)，内部比较器再次翻转，使OUT端的输出变成高电平。这样周而复始的进行充放电，形成了振荡。 湿度采集电路：

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图2-3湿度采集电路

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3.1 控制软件设计

第3章 系统的软件设计

控制本设计的主程序流程图如下图3-1所示： 开始 初始化 采样温度 送入单片机 显示温度值 与设定值相等 是 控制报警 否 采样湿度 送入单片机 显示湿度值 与设定值相等 是 控制报警 否 扫描键盘

结束 图3-1 主程序流程图

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该程序首先进行初始化，采样温度信号并对温度进行滤波后，直接由DS18B20送入单片机通讯。并有液晶显示器显示温度。测得温度至与温度设定值进行比较，判定是否相等。若相等惊醒控制程序报警。若不相等进行适度比较。然后进行湿度的报警，若不想等进行键盘扫描后，进行程序的返回和结束。

3.2 湿度传感器HS1101的软件设计

图3-2 湿度传感器程序流程图

测湿开始 复位HS1101 否 跳过ROM命令 转换完毕 是 复位HS1101 发匹配ROM命令 读湿度值 送单片机 该程序首先复位，然后跳过ROM指令进行转换，转换完毕复位HS1101或回到初始位置，再发送ROM指令，读出湿度值，最终送入单片机。

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结 论

该系统在李老师的指导下和同学们的帮助下已经完成，能够实现一定的功能，并且得到课题老师的肯定，我感到十分的欣慰。在这次毕业过程中，但是由于我自身的知识储备的的不足，以及自己没有深入基层的调查和实际研究，这项系统在实验室内完成，各项指标均达到了设计的要求，而且温湿度的数据采集比较准确，系统工作良好，由于没有拿到现实中进行测试，所以这项系统在实际中是否可以达到预期的目标，还有待于进一步的论证。

由于温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1101采集的数据要实时的传送到单片机，让程序进行实时的处理数据，这样处理的信号就能将控制信号，进行风扇和加湿器的控制了，进行数据的传输了，我将对风扇和加湿器的控制改为对用单片机进行控制，这样控制的比较准确。系统的其他部分按照题目的要求来做的，工作正常，比较稳定。

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谢 辞

在课题设计和论文撰写过程中，我的指导老师李春娟老师给了我很大的帮助。李老师让我不仅得到了知识，而且养成了良好的工作和学习习惯，为以后的工作和研究打下了坚实的基础，如果没有她的帮助，我的很多工作将无法完成的，不论现在还是将来她永远是我的楷模。

我还要感谢三年来在学习上帮助过我的老师和同学。

在做设计和论文期间，我还要感谢我们小组的成员刘卫丽、程楠、徐立兵同学给我的宝贵意见。

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参考文献

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[6] 李群芳. 单片微型计算机与接口技术. 北京: 电子工业出版社, 2001 [7] 周泽魁. 控制仪表与计算机控制装置. 化学工业出版社, 2002 [8] 张永德. 过程控制装置. 化学工业出版社, 2000

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附 录

附录1

总原理图

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附录2

#include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit rs=P2^1; sbit rw=P2^2;

sbit lcden=P2^0; //定义1602端口

sbit DQ = P3^6; //定义温度传感器DS18B20通信端口 sbit BZ = P3^7; sbit key1=P3^2; sbit key2=P3^3; sbit key3=P1^0; sbit key4=P1^1; sbit key5=P1^2; sbit key6=P1^3; uint t,wendu,flag;

uint num1=200,num2=400; uchar code table[]=%uchar code table1[]=\void send_init() { TMOD=0x20;;

TH1=0xfd; TL1=0xfd; TR1=1; REN=1; SM0=0; SM1=1; EA=1; ES=1; }

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void delay(uint z) { uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);} //延时1S

delay(5); void delay1(uint i)

{ while(i--);}

void write_com(uchar com) { rs=0;

lcden=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5);

lcden=0;} //执行指令

//读取信息 //输入指令 //执行指令

void write_date(uchar date) { rs=1;

lcden=0; } lcden=0; P0=date; delay(5); lcden=1;

//输入数据

void init_1602() { uchar num;

lcden=0; rw=0;

write_com(0x38);//设置点阵8位数据接口 write_com(0x0c);//开显示，不显示光标 write_com(0x06);//地址指针加一 write_com(0x01);//刷新，全部清零

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write_com(0x80);//给地址，表示从第一行开始写 for(num=0;num<9;num++)

{ write_date(table[num]);

delay(5);}

write_com(0x80+0x40);//第二行 for(num=0;num<9;num++)

{ write_date(table1[num]);

delay(5);} }

void D_init()//DS18B20初始化 { uchar x=0; DQ=1; delay1(8); DQ=0; delay1(80); DQ=1; delay1(14); x=DQ;

delay1(20);}

void D_w(uchar s)//DS18B20写命令 { uchar i=0;

for(i=8;i>0;i--) { DQ=0;

DQ=s&0x01; delay1(5); DQ=1; s=s>>1;} }

uint D_r(void) //DS18B20读数据 { uchar i=0; uchar s=0; for(i=8;i>0;i--)

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{ DQ=0;

s=s>>1; DQ=1; if(DQ) s|=0x80; delay1(4);

} return(s); }

readT(void)//DS18B20读数据整体处理 { uchar a1=0; uchar b1=0; uint t=0; D_init();

D_w(0xcc); //skip rom D_w(0x44); //Convert T D_init(); D_w(0xcc);

D_w(0xbe); //Read Scratchpad a1=D_r(); //LSB b1=D_r(); //MSB t=b1; t<<=8; t=t|a1; t=t*0.625; return(t);} void TDisp1() { uchar bai,shi,ge,sf;

bai=wendu/1000+'0'; shi= (wendu/100)+'0'; ge= (wendu/10)+'0'; sf= wendu+'0';

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write_com(0x80+0x09); write_date(bai); write_com(0x80+0x0a); write_date(shi); write_com(0x80+0x0b); write_date(ge); write_com(0x80+0x0c); write_date(0x2e); write_com(0x80+0x0d); write_date(sf); ES=0; flag=0; SBUF=bai;

while(!TI);

TI=0;

SBUF=shi;

while(!TI); TI=0 ;

SBUF=ge;

while(!TI); TI=0; SBUF=0x2e; while(!TI); TI=0; SBUF=sf; while(!TI); TI=0; SBUF=num1; while(!TI);

TI=0;

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SBUF=num2; while(!TI); TI=0; ES=1;}

void TDisp2()

{ uchar num11,num12,num21,num22; num11=num1/100+'0'; num12=(num1/10)+'0'; write_com(0x80+0x40+0x0b);

write_date(num11);

write_com(0x80+0x40+0x0c);

write_date(num12); num21=num2/100+'0';

num22=(num2/10)+'0'; write_com(0x80+0x40+0x0e);

write_date(num21);

write_com(0x80+0x40+0x0f);

write_date(num22);}

void main() { init_1602()

D_init(); send_init();发送

delay(40);

while(1)

{ wendu=readT();

if(wendu<= num1) { BZ=0;

delay(1500); BZ=1;

delay(1500);

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key5=0;}

if(wendu>num1&&wendu

key5=1;

key6=1;} if(wendu>=num2) { BZ=0;

delay(1500); BZ=1; delay(1500); key6=0;}

if(key1==0)

{ delay(500); num1=num1+10;}

if(key2==0)

{ delay(500); num1=num1-10;}

if(key3==0)

{ delay(500); num2=num2+10;}

if(key4==0)

{ delay(500); num2=num2-10;} while(!key1);

delay(500); while(!key1); TDisp1();

TDisp2();} } void ser() interrupt 4 { RI=0; wendu=SBUF; flag=1;}

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附录3

#include \

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

uchar tem0 , tem1; uchar temp0 , temp1;

uint f=0; //初值

/****************************************************************************

* 名称： timer0()

* 功能： 定时器1，每50000us中断一次。 * 入口参数：

****************************************************************************/

void timer0() interrupt 1 {

EA =0; TR0=0; TR1=0;

TL0=0xFF; //重装值 定时50000us OX4BFFH TH0=0x4B;

tem0 = TL1; //读数 tem1 = TH1;

TL1=0x00; //定时器1清零 TH1=0x00;

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f=1; //作标注位

TR0=1; TR1=1; EA=1; }

/****************************************************************************

* 名称： timer1()

* 功能： 计数器，用于计数将555输出的频率，以计数相对湿度。 * 入口参数：

****************************************************************************/

void timer1() interrupt 3 //T1中断，表示计数的频率溢出，超出了可测量的频率范围，显然在这里不可能。所以重新启动。

{

EA =0; TR0=0; TR1=0;

TL0=0x00; //重装值 定时50000us TH0=0x4C;

TL1=0x00; //定时器1清零 TH1=0x00;

TR0=1; TR1=1; EA=1; }

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外文资料翻译

Introductions to PID Controllers

PID controllers can be stand-alone controllers (also called single loop controllers),controllers in PLCs, embedded controllers, or software in Visual Basic or C# computer programs.

PID controllers are process controllers with the following characteristics: (1) Continuous process control

(2) Analog input (also known as “measurement” or “Process Variable” or “PV”)

(3) Analog output (referred to simply as “output”) (4) Setpoint (SP)

(5) Proportional (P) , Integral (I) , and/or Derivative (D) constants

The absolute error

This means how big is the difference between the PV and SP. If there is a small differencebetween the PV and the SP－then let’s make a small change in the output. If there is a largedifference in the PV and SP－then let’s make a large change in the output. Absolute error is the“proportional” (P) component of the PID controller.

The sum of errors over time

Give us a minute and we will show why simply looking at the absolute error (proportional)only is a problem. The sum of errors over time is important and is called the “integral” (I)component of the PID controller. Every time we run the PID algorithm we add the latest error tothe sum of errors. In other words Sum of Errors＝Error1＋Error2＋Error3 ＋Error4＋….

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The dead time

Dead time refers to the delay between making a change in the output and seeing the changereflected in the PV. The classical example is getting your oven at the right temperature. Whenyou first turn on the heat, it takes a while for the oven to “heat up”. This is the dead time. If youset an initial temperature, wait for the oven to reach the initial temperature, and then youdetermine that you set the wrong temperature－then it will take a while for the oven to reach thenew temperature setpoint. This is also referred to as the “derivative” (D) component of the PIDcontroller. This holds some future changes back because the changes in the output have beenmade but are not reflected in the process variable yet.

Absolute Error/Proportional

One of the first ideas people usually have about designing an automatic process controller iswhat we call “proportional”. Meaning, if the difference between the PV and SP is small－thenlet’s make a small correction to the output. If the difference between the PV and SP is largethenlet’s make a larger correction to the output. This idea certainly makes sense.We simulated a proportional only controller in Microsoft Excel. Fig. 16.2 is the chart

showing the results of the first simulation (DEADTIME＝0, proportional only) :

Proportional and Integral Controllers

The integral portion of the PID controller accounts for the offset problem in a proportionalonly controller. We have another Excel spreadsheet that simulates a PID controller withproportional and integral control. Here (Fig.

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16.3) is a chart of the first simulation withproportional and integral (DEADTIME＝0, proportional＝0.4) .

As you can tell, the PI controller is much better than just the P controller. However, dead time of zero (as shown in the graph) is not common

Derivative Control

Derivative control takes into consideration that if you change the output, then it takes time for that change to be reflected in the input (PV) . For example, let’s take heating of the oven.

If we start turning up the gas flow, it will take time for the heat to be produced, the heat to flow around the oven, and for the temperature sensor to detect the increased heat. Derivativecontrol sort of “holds back” the PID controller because some increase in temperature will occurwithout needing to increase the output further. Setting the derivative constant correctly allowsyou to become more aggressive with the P & I constants.

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PID控制器的介绍

PID控制器可以是独立控制器(也可以叫做单回路控制器)，可编程控制器(PLC)中的控制器，嵌入式控制器或者是用Vb或C#编写的计算机程序软件。

PID控制器是过程控制器，它具有如下特征： (1) 连续过程控制；

(2) 模拟输入(也被称为“测量量”或“过程变量”或“PV”)； (3) 模拟输出(简称为“输出”)； (4) 基准点(SP)；

(5) 比例、积分以及/或者微分常数； 绝对偏差

他说明的是PV和SP之间的偏差有多大。如果PV 和SP 之间偏差小——那我们就在输出时作一个小的改变。如果PV和SP之间偏差大——那我们就在输出时作一个大的改变。绝对偏差就是PID控制器的比例环节。

累积误差

给我们点儿时间，我们将会明白为什么仅仅简单地观察绝对偏差(比例环节)是一个问题。累积误差是很重要的，我们把它称为是PID控制器的积分环节。每次我们运行PID算法时，我们总会把最近的误差添加到误差总和中。换句话说，累积误差=误差1＋误差2＋误差3＋误差4＋?。

滞后时间

滞后时间指的是PV 引起的变化由发现到改变之间的延时。典型的例子就是调整你的烤炉在合适的温度。当你刚刚加热的时候，烤炉热起来需要一定时间。这就是滞后时间。如果你设置一个初始温度，等待烤炉达到这个初始温度，然后你认为你设定了错误的温度，烤炉达到这个新的温度基准点还

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需要一段时间。这也就被认为是PID控制器的微分环节。这就抑制了某些将来的变化因为输出值已经发生了改变，但并不是受过程变量的影响。

绝对偏差/比例环节

有关设计自动过程控制器，人们最初想法之一是设计比例环节。意思就是,如果PV和SP之间的偏差很小——那么我们就在输出处作一个小的修改；如果PV和SP之间的偏差很大——那么我们就在输出处作一个大的修改。当然这个想法是有意义的。

我们在Microsoft Excel仅对比例控制器进行仿真。图16.2是显示首次仿真结果的表格。(滞后时间＝0，只含比例环节)

比例、积分控制器

PID 控制器中的积分环节是用来负责纯比例控制器中的补偿问题的。我们有另外一个Excel 的扩展表格，表格上仿真的是一个具有比例积分功能的PID控制器。

众所周知，比例积分控制器要比仅有比例功能的比例控制器好得多，但是等于0的滞后时间并不常见。

微分控制

微分控制器考虑的是：如果你改变输出，那么要在输入(PV)处反映这个改变就需要些时间。比如，让我们拿烤炉的加热为例。

如果我们增大气体的流量，那么从产生热量，热量分布烤炉的四周，到温度传感器检测升高的温度都将需要时间。PID 控制器中微分环节具有抑制功能，因为有些温度增量会在以后不需要的情况下产生了。正确地设置微分系数有利于你对比例系数和积分系数的确定。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5f65.html