基于单片机的温室温湿度控制系统设计_王宝芹

第36卷第3期林业机械与木工设备Vo136No.32008年3月FORESTRYMACHINERY&WOODWORKINGEQUIPMENTMar.2008基于单片机的温室温湿度控制系统设计王宝芹,范长胜,郭艳玲(东北林业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150040)摘要:设计了一种基于单片机和SHT11温湿度传感器的温室温湿度控制系统。该系统性能可靠,结构简单,能实现对温室内温湿度的自动调节。关键词:温室;单片机;温湿度传感器中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1001-4462(2008)03-0039-02DesignofSCM-basedTemperatureandHumidityControlSystemforaGreenhouseWANGBao-qin,FANChang-sheng,GUOYan-ling(Mechanical&ElectricalEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,HarbinHeilongjiang150040,China)Abstract:BasedonSCMandSHT11temperatureandhumiditysensor,thetemperatureandhumiditycontrolsystemusedforagreenhouseisdesigned.Withasimplestructureandreliableperformance,thesystemallowsautomaticadjustmentofthetemperatureandhumidityinagreenhouse.Keywords:greenhouse;SCM;temperatureandhumiditysensor近年来,我国的设施农业得到了较大发展,温室大棚种植技术已突破了传统的农作物种植受地域自然环境等诸多因素的限制,对农业生产有重大意义。但目前我国温室大棚的温湿度测量和设备的操作大多还是由人工来完成,当温室较大时,操作人员的劳动强度很大。本温湿度控制系统是以单片机控制为核心,以瑞士生产的SHT11单片集成温湿度传感器作为温湿度检测元件,初步实现了温室大棚的自动化管理,大大降低了工人的劳动强度。1基本工作原理温室温湿度控制系统上电工作后,用户首先通过键盘输入温度及湿度的初值,单片机系统将用户设置的初值保存在X25045芯片中。单片机进入主程序后,开始以查询的方式检测温湿度传感器SHT11的温湿度状态,并将相应的数值通过液晶显示器显示输出。当温室内的温度(或湿度)小于设置的初值时,单片机将通过控制输出接口使加温设备(或加湿设备)开始工作;当温室内的温度(或湿度)大于(或等于)设置的初值收稿日期:2007-12-25时,单片机将通过控制输出接口使加温设备(或加湿设备)停止工作。其总体结构框图如图1所示。SHT11温湿度传感器单液晶显示器片机键盘输入控制X25045初值保存芯片系控制输出统图1总体结构框图2硬件设计该系统硬件组成主要包括温湿度检测电路、液晶显示接口电路、单片机与X25045接口电路、键盘及控制输出接口电路。2.1温湿度检测电路温湿度传感器选用的是瑞士生产的SHT11单片集成传感器,其是一种可以同时测量温度、湿度和露点的传感器,不需外围元件就可直接输出,经过标定了的相对温度、湿度及露点的数字信号可以有效地弥补传统的温、湿度传感器的不足。SHT11与单片机的硬件连接40林业机械与木工设备第36卷如图2所示。图2温湿度传感器与单片机接口电路SHT11的测量时序如下:当一个SCK为高电平时,DATA出现低电平,然后SCK变为低电平,接着当SCK再为高电平时,DATA也变为高电平则表示开始数据读写(启动序列),然后是3B的地址+5B的命令,SCK继续发送一个周期的时钟表示ACK,这时传感器开始测量,约210ms(对应14位精度)后,传感器在DATA上送出低电平表示测量结束,这时送出测量数据和校验和。为保证测量的可靠,应核对校验和。用CRC数据的确认位表示通讯结束。如果不使用CRC-8校验,控制器可以在测量值LSB后,通过保持确认位ACK高电平来中止通讯。在测量和通讯结束后,SHT11就会自动转入休眠状态。温湿度传感器SHT11送出的温度、湿度数据必须经过数据转换才能表示实际的温度和湿度,其公式如下:TC=d1+d2×SOTRHLinear=C1+C2×SORH+C3×SORH2RHTrue=(TC-25)×(t1+t2×SORH)+RHLinear式中:TC为温度;RHTure为经过温度补偿的相对湿度;d1、d2与温度分辨率有关;C1、C2、C3、t1、t2与湿度分辨率有关;SOT表示从SHT11中读出的温度值;SORH表示从SHT11中读出的湿度值。其对应关系如表1、表2所示。表1温度校正系数表2湿度校正系数d1d2C1C2C3t1t214b(5V)-400.0112b-40.0405-0.00000020.010.000082.2单片机与X25045接口电路单片机与X25045接口电路如图3所示。本设计选用了P1口的P10～P12及74LS138的11脚,由于X25045的RESET为漏极开路的输出端,所以应接上拉电阻。写操作至少需要24个时钟周期,片选必须拉低并在操作期间保持低电平。单片机可以连续写入16个字节的数据,但这16个字节必须写入同一页,一页的地址开始于地址[XXXXX0000],结束于地址[XXXXX1111],如果待写入的字节地址已到达一页的最后,而时钟还继续存在,计数器就将回绕到该页的第一个地址并覆盖前面所写的内容。在本设计中,一页存储三组数据,每组数据由五个字节组成,分别包括日、月、小时、分钟和秒。而一页的最后一个字节用于存放每次读取该页的次数,以便于新的数据可再从首地址写入,达到循环存储数据的目的。C14_1U14_1图3单片机与X25045接口电路2.3单片机控制与液晶显示接口电路本设计选用的是128×点阵的OCMJ4×8C中文液晶图形显示模块。C系列中文模块可以显示字母、数字符号、中文字型及图形,具有绘图及文字画面混合显示功能。与传统的图形点阵液晶显示模块相比,单片机硬件接口电路以及软件编程都比较简单,内置2M位中文字型ROM(CGROM),总共可提供8192个中文字型,可大量节省单片机设计的ROM空间以显示更多的汉字字符,更加发挥了液晶显示技术在单片机系统中的应用。OCMJ4×8C模块非常适用于显示汉字信息量较大的智能仪器仪表系统及家用电器,可采用8位并列接口传输讯号及串行接口与串行传输资料两种资料传输方式。接口电路如图4所示(J1用于连接液晶显示器)。10图4单片机控制与液晶显示接口电路第36卷第3期林业机械与木工设备Vo136No.32008年3月FORESTRYMACHINERY&WOODWORKINGEQUIPMENTMar.2008变位修正法获得无侧隙谐波齿轮传动设计李敏(哈尔滨职业技术学院,黑龙江哈尔滨150081)摘要:通过分析谐波齿轮传动的工作原理和特点以及传动无侧隙的工程要求,研究了谐波齿轮传动无侧隙的柔、刚轮变位系数及通过对变位系数的修正来实现传动无侧隙要求。关键词:谐波齿轮传动;啮合参数;无侧隙;变位修正中图分类号:TH132.41文献标识码:A文章编号:1001-4462(2008)03-0041-031谐波齿轮传动的组成、工作原理及特点谐波齿轮传动由波发生器H、柔轮1和刚轮2组成,如图1所示。在装配前,柔轮的原始剖面呈圆形,且是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮;刚轮则是一个刚性的内齿轮,它们的周节相同,但柔轮的齿数Z1比刚轮的齿数Z2少1个或几个齿;波发生器H可由一个椭圆盘,也可由转臂和几个圆盘构成,其原始特征曲线通常收稿日期:2007-11-27有标准椭圆、双偏心圆、余弦闭合曲线、里隆勒曲线(Resal)、偏心盘作用下的闭合曲线和滚轮发生器作用下的闭合曲线等。波发生器的最大直径比柔轮内径略大,波发生器装入柔轮时使柔轮产生变形,在其长轴两端的齿轮恰好与刚轮齿完全啮合,短轴处的齿侧完全脱开。而处于波发生器长轴和短轴之间沿周长不同区域内的齿,视柔轮回转方向的不同,则处于某些啮合、某些不啮合的!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2.4单片机与键盘及控制输出接口电路键盘分为八个独立按键,一端与单片机的P2口及50K上拉电阻相连,另一端接地,当任一按键按下时,P2口读取低电平有效。系统上电后,进入键盘扫描子程序,以查询的方式确定各按键,完成温湿度初值的设定,系统进入主程序后按键功能无效。控制输出电路用于控制加温设备及加湿设备,控制端选用单片机P1中的两个端口P16、P17,当P16、P17为高电平时,继电器工作于长开状态,当P16、P17为低电平时,继电器工作于长闭状态。接口电路如图5所示。12图5单片机与键盘及控制输出接口电路软件设计主要分为主程序、初值设定子程序、温湿度读取子程序、液晶显示子程序和输出控制子程序。初值设定子程序完成对温湿度初值的设定及数据保存;温湿度读取子程序完成对温湿度传感器数据的读取及数据换算,并通过液晶显示子程序显示温湿度值;输出控制子程序则根据温湿度的数值完成对输出口的控制。4结论采用的SHT11温湿度传感器,其内部与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接,因此本系统具有硬件结构简单、响应速度快、抗干扰能力强等特点。本设计目前应用于水稻浸种催芽温室的温湿度控制系统中,电路工作稳定、可靠性高,完全达到了设计要求,具有非常好的实用性。参考文献:[1]李敏,等.数字式温湿度传感器SHT15及其应用[J].新器件新技术,2003.[2]易运晖,等.SHT1x/7x温/湿度传感器应用[J].现代电子技术,2003,159(16):105-107.[3]严军.智能温度计[J].仪表技术与传感器,1994,(1):23-26.3软件设计