智能温湿度控制器百科，智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解

很多朋友对智能温湿度控制器百科，智能化的温湿度智能控制系统设计详细讲解不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

温湿度控制广泛应用于人们的生产和生活中。对于农业种子来说，对环境温度和湿度都有严格的要求。人们通常使用温度计和湿度计来测量仓库的温度和湿度，并通过人工加热、加湿、通风和冷却来控制仓库的温度和湿度。这种方法不仅控制精度低、实时性差，而且操作人员劳动强度大。

同时，温度和相对湿度的大幅度变化可能导致种子大面积腐烂或影响种子的发芽率，从而带来巨大的经济和财产损失。因此，保持适宜的仓库温湿度对保证农产品种子的储藏质量至关重要。

目前市场上大部分温控设备只能根据简单的温度变化规律制定控制算法，系统扩展性差。该系统采集种子仓库一年内的温度变化规律，采用适应季节变化且节能的模糊控制算法，结合AT89S51单片机技术，开发出一种稳定性高、成本低的温湿度智能控制系统。它采用上下位机控制结构，实现全方位的智能仓库管理控制系统。

1系统结构及工作原理系统采用PC机作为上位机的监控单元，AT89S51单片机作为下位机的控制器，其外围设备包括温湿度检测模块、温湿度输出控制模块、键盘输入模块、LCD显示模块、上下位机通信模块、报警模块等。其中，外围设备采用RS 485串行通信接口，实现与上位机的远程数据交换，从而实现向用户发送信息以及用户对设备进行操作和处理的功能。系统结构如图1所示。

图1系统结构图

该系统可以通过键盘设置模块或上位机下载模块设置系统给定值来调整仓库的温湿度控制范围。温湿度检测模块将仓库内的温湿度信息传输给单片机，单片机根据实际情况发出控制信号驱动控制模块进行相应的操作，同时将当前信息存储在单片机相应的存储单元中，并将数据上传给上位机显示和存储。

当温度或湿度超过设定范围的上下限时，控制器会启动或停止相应的设备来调节环境湿度和温度，同时在LCD上显示各种调节信息并发出报警信号。同时在上位机显示控制信息并报警，建立控制日志并保存。此外，还可以设计一些通用接口，为以后的设备功能扩展提供方便。

2系统硬件设计。1控制器设计

该系统的下位机采用模块化设计，由AT 89S51主控芯片、温湿度检测模块、输出控制模块、键盘输入模块、液晶显示模块、上下位机通信模块组成。温湿度检测模块使用数字温度传感器DS18B20测量仓库的温度，使用温湿度传感器SHT11测量湿度。

输出控制模块的控制信号由单片机控制器提供，通过光电隔离器传输给继电器，控制各执行电机的动作，调节仓库的温度和湿度。P2。0~ P2。单片机的4个接口分别作为驱动空调冷暖、循环风机、湿排窗风门的I/O接口。

当I/O接口输出电平为0时，K1开关断开，相应的执行电机不工作；当I/O接口输出电平为1时，光电隔离器输出信号闭合K1开关，电机相应工作。键盘和通讯模块通过查询设定控制系统，及时调整系统温湿度值及其限定范围。如果出现异常情况，装置会立即通过RS 485将事件传输到远程主机，并发出报警信号。2.2温度检测模块

该系统的温度检测模块可以根据仓库面积的大小增加多个检测点，数字温度传感器DS18B20具有支持多点组网的功能，可以在唯一的三线上并联多个DS18B20，实现多点温度检测。温度测量范围为-55 ~ 125，固有温度测量分辨率为0。5、工作电源为DC 3~ 5 V，测量结果以9~ 12位形式串行传输。检测电路如图2所示。图2温度检测模块电路2。3湿度检测模块

为了节省控制器的I/O接口，方便以后芯片的功能扩展，湿度测量模块采用SHT 11温湿度传感器。

该传感器集成度高，将温度传感、湿度传感、信号转换、A/D转换、加热器等功能集成在一个芯片上，提供两线制数字串行接口SCK和DAT A，接口简单，支持CRC传输校验，传输可靠性和测量精度高。由于温度和湿度传感器同时集成，它可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能。SHT 11可以通过DA TA数据总线直接输出数字湿度值。

这个湿度值叫做相对湿度！它需要线性补偿和温度补偿来获得更精确的湿度值。由于相对湿度的数字输出特性是非线性的，为了补偿湿度传感器的非线性，湿度值可通过以下公式进行校正：

式中： RH linear为经过线性补偿后的湿度值； SORH 为相对湿度测量值； C1 ， C2 ， C3 为线性补偿系数， 取值如表1所列。

表1 湿度线性补偿系数

而实际温度和测试参考温度25 有所不同， 所以对线性补偿后的湿度值进行温度补偿很有必要。补偿公式如下：

式中： RH true为经过线性补偿和温度补偿后的湿度值； T为测试湿度值时的温度（ 单位： ） ; t1 和t2 为温度补偿系数， 取值如表2 所示。

表2 湿度值温度补偿系数

具体湿度检测模块电路如图3 所示。

图3 湿度检测模块电路

2. 4 输出驱动控制模块及报警模块

输出驱动控制模块通过控制芯片产生电信号， 控制相应的设备运转或者停止， 实现仓库温度和湿度的自动调节。当检测到的温度和湿度值大于或小于设定值时，报警模块同时会发生报警信号通知用户注意当前状况，必要时需采取相应人工措施。

3 系统软件设计由于温、湿度变化规律性不强， 被检测对象的温、湿度具有非线性、热惯性、时变性等特点， 较难建立精确的数学模型。而模糊控制算法不需要建立精确的数学模型， 可依据人工实际操作经验， 将其抽象为一系列的控制算法后通过计算机完成控制过程， 具有控制动态响应好、超调小、稳定性强等特点。

控制器可以自动检测昼夜、季节、室内环境温、湿度值的变化， 利用模糊算法实现自动控制过程。仓库存储土豆种子的温度控制在- 1~ + 3 之间， 相对湿度保持在45%~ 70% 较为适宜。

温、湿度控制程序中， 温、湿度各有2 个输入数据和1 个输出数据。e 为温、湿度偏差；e 为温、湿度变化率； u 为输出控制变量， 其值分别为：

其中： PL 表示负大； PM 表示负中； PS 表示负小； NS 表示正小； NM 表示正中； NL 表示正大。然后根据专家知识和操作人员的经验， 建立模糊控制表。其模糊关系可以用多个条件语句表示， 例如： IF e=NL and e=NL then u=SM; 根据模糊推理进行运算， 即可推出控制结果。

在主程序中， 主要负责仓库中温、湿度的实时显示，读取并处理传感器测量的温、湿度值， 当实际值与事先设定的温、湿度上下限值不同时， 发出控制信号， 驱动输出控制单元启动或停止执行控制电机， 同时发出报警信号， 通知用户当前发生的状况并作相应控制日志记录。

主程序流程图和温、湿度采集处理流程图分别如图4，图5所示。

图4 主程序流程图

图5 温、湿度采集处理框图

4 结语采用模糊控制算法非常适合大型仓库中多点温度和湿度的检测与控制， 具有可靠性高、成本低廉、能耗低、反应灵敏、以及可扩展性好等特点。该设备具备一定的通用性， 经过简单的改进， 就能服务于国防工业、农业等生产上的各个方面。

以上知识分享希望能够帮助到大家！