基于STC单片机的温湿度控制系统设计

2023-02-15

1 系统硬件设计

如图1所示,本系统可以实现大棚温湿度的自动控制,具体的,单片机模块作为系统的核心控制部分,将温湿度检测模块测到的数据通过总线上传,再由通信模块将这些数据传送给上位机。在实际应用中,上位机与各节点以总线通讯方式连接,通过通信模块与上位机的多个监测节点进行通信,通过温湿度调节设备的自动控制改变环境温湿度。

1.1 单片机控制模块

本系统采用STC12C5A60S2单片机,内部集成MAX810专用复位电路。利用P4.7口单片机采取上电自复位方式。P0口外接上拉电阻,为预留口,方便以后节点功能的扩展。XTAL1和XTAL2接晶振电路,接频率为12MHZ的晶振。P1.0-P1.7口接传感器的数据线或时钟线,相同的I/O可接不同的传感器,只需要改变程序接口定义即可。

1.2 温湿度采集模块

如图2所示,本系统采用的传感器为SHT10温湿度传感器,该传感器属于目前应用较为广泛的数字式温湿度传感器,具有14位的A/D转换器,采用I2C总线形式,具有较高的精度和数据采集方式,电压范围为4V—5.5V,温度测量范围为-40℃—123℃,湿度测量范围为0—100%RH。该传感器的外围电路用R13=4.7K,R14=1K,对时钟线SCK和数据线SDK进行了上拉,使之能够与单片机I/O能够进行通信。

1.3 通信模块

该设备模块外接5V直流电源,在本系统中,其接口原理图如图3所示,利用RS232转485模块,单片机将数据发出后或接收数据时完成与上位机的通信。现场各个节点自动将环境参数实时发到485总线上,485总线对各个节点的数据进行汇总,发送给上位机,在上位机上完成485转化为RS232的过程。

1.4 输出控制模块

输出控制模块主要分为预警电路和继电器控制电路两部分。预警电路采用提示器与发光二极管组成的声光预警系统,该预警电路采用压电式有源提示器,由多谐振荡器、压电发声片、阻抗器及声音放大腔及外壳等组成。当接通4.5V~15V的直流电压时,多谐振荡器开始起振,系统能够输出1.5~2.5k Hz的音频信号,阻抗器推动压电发声片发声;继电器输出部分选用了4路DC5V继电器控制,整个电路用单片机P3.2—P3.5口驱动,相对应一路的通断则通过4个发光二极管来显示。从而控制相应的装置进行动作,完成加温、降温、加湿和除湿功能。电路如图4所示。

2 系统软件设计

对系统的主控模块、显示程序、数据读写、执行机构和预警模块等进行编程设计,首先在上位机上对检测数据的有效范围进行设定,进而通过测量值和设定值的比较,调用温湿度采集模块函数测出大棚内温湿度的实时数据,将比对数据上传给单片机主控模块,单片机主控模块对数据进行比对分析,将数据通过通信模块传送给上位机,通过上位机显示实时测量数据,实现存储测量数据等功能和人机交互;当实际温湿度超出设定有效范围时,单片机判断后进行预警并启动相应温湿度调控设备进行温湿度的调节,单片机设定一定的延时,经延时后重复对大棚内的温湿度进行检测并再次判断;如果温湿度值在设定区域内并稳定不变,系统直接进入延时阶段,对应的设备停止工作。