单片机典型案例开发（二）

　　图2 恒流源电路图

2.2 系统软件设计

　　本模拟路灯控制系统以支路控制器为主核心，编制软件程序分别完成时钟功能，显示开光灯的时间，控制支路的按时开灯和关灯。并能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。支路控制器分别能控制每只路灯的开灯和关灯时间。并能在路灯出现故障时发出声光报警。其主流程见图3。

　　图3 主程序流程框图

　　框图中的S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16分别是按键10、11、12、13、14、15、16（按键原理图可见附录4）。S10和S11控制模式1，S12控制模式2，S13控制模式3S，14控制模式4；S15控制LED1，S16控制LED2。

　　3 总结

　　本文设计了一个模拟路灯控制系统，该控制系统包括1个支路控制器和2个单元控制器。本系统支路控制器和单元控制器均采用STC89S52单片机。

　　该系统具体完成的功能包括：支路控制器有时钟功能、能根据环境明暗变化自动开灯和关灯、能根据交通情况自动调节亮灯状态、能分别独立控制路灯的开灯时间和关灯时间、能进行路灯故障的报警、自制了单元控制器中的LED灯恒流驱动电源、并可对该恒流电源的输出功率进行自动或手动调节。支路控制器根据环境的亮暗程度来决定是否将路将灯开或关；单元控制器会实时检测路灯的故障情况，如有故障则及时将信息反馈至支路控制器，支路控制器启动报警；同时单元控制器还可以控制LED恒流源的输出功率以调节路灯的亮暗程度，这一功能可进一步拓展为根据环境的亮暗程度来调节路灯的亮暗程度，以节省电源功率。

一种智能化的温湿度智能控制系统设计#e#

三、一种智能化的温湿度智能控制系统设计

　　温、湿度控制广泛应用于人们的生产和生活中，对于农产品种子来说，对环境温度与湿度有着比较严格的要求。人们通常使用温度计、湿度计来测量仓库的温度和湿度，通过人工加热、加湿、通风和降温等方法来控制仓库的温、湿度，这种方法不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。同时温度与相对湿度的大幅度变化可能导致种子大范围腐烂或者影响种子的发芽率，从而带来极大的经济及财产损失。因此，保持适宜的仓库温度、湿度对保证农产品种子存储质量十分重要。

　　目前市场上的各种温度控制设备大多只能根据简单的温度变化规律制定控制算法，系统扩展性较差。本系统采集了种子仓库所在地一年的温度变化规律，并使用能适应季节变化、节省能源的模糊控制算法， 结合AT89S51单片机技术研制了一种稳定性高、成本低的温、湿度智能控制系统，采用上、下位机控制结构，实现全方位智能化的仓库管理控制系统。

　　1 系统结构及工作原理

　　该系统采用PC 机作为上位机监控单元，AT89S51单片机作为下位机控制器，其外围设备包括温度、湿度检测模块， 温、湿度输出控制模块，键盘输入模块、LCD显示模块及上下位机通信模块、报警模块等。其中外围设备采用RS 485 串行通信接口方式和上位机实现远程数据交换， 用以实现向用户发送信息， 用户对设备进行操作处理等功能。系统结构如图1 所示。

　　图1 系统结构图

　　本系统可以通过键盘设定模块或者上位机下装模块进行系统给定值的设置来调整仓库温、湿度控制范围。温度、湿度检测模块将仓库内的温、湿度信息传到单片机， 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操作， 同时将当前信息存储到单片机相应内存单元中并上传数据到上位机显示及保存。当温度或者湿度超过设定的范围上下限时， 控制器将会启动或者停止相应设备来调整环境湿度和温度， 同时将各种调整信息在LCD 上显示并发出报警信号。控制信息同时在上位机显示并报警， 建立控制日志保存。另外还可以设计一些通用接口， 为以后设备功能扩展提供方便。

　　2 系统硬件设计

　　2. 1 控制器的设计

　　此系统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，LCD 显示模块， 上下位机通信模块等几部分组成。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， 通过光电隔离器传送信号到继电器控制各执行电机动作来调节仓库的温、湿度。单片机的P2. 0~ P2. 4 接口分别作为驱动空调加热制冷、循环风机、排湿窗风门的I/ O 接口。

　　在I/ O 接口输出电平为0 时， K1 开关断开， 相应执行电机不工作； 在I/ O接口输出电平为1 时， 光电隔离器输出信号使K1 开关闭合， 相应执行电机工作。键盘和通信模块采用查询方式实现对控制系统的设置， 从而达到对系统温、湿度值和其限定范围的及时调节。如果出现异常情况， 设备将立即通过RS 485 将事件传送给远程主机， 发出报警信号。

　　2. 2 温度检测模块

　　此系统的温度检测模块根据仓库面积的大小可增加多处检测点， 而数字温度传感器DS18B20就具有支持多点组网的功能， 可将多个DS18B20 并连在惟一的三线上， 实现多点温度检测， 其测温范围为- 55~+ 125 ， 固有测温分辨率为0. 5 ， 工作电源为DC 3~ 5 V， 测量结果以9~ 12 位数字量的方式串行传送。其检测电路如图2 所示。

　　图2 温度检测模块电路

　2. 3 湿度检测模块

　　湿度测量模块为了节省控制器I/ O 接口并方便以后的芯片功能扩展， 采用SHT 11 温、湿度传感器。

　　此传感器是高度集成， 将温度感测、湿度感测、信号变换、A/ D 转换和加热器等功能集成到一个芯片上， 提供二线数字串行接口SCK 和DAT A， 接口简单， 支持CRC 传输校验， 传输可靠性高， 测量精确度高， 由于同时集成温、湿度传感器， 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 可通过DA TA数据总线直接输出数字量湿度值。该湿度值称为 相对湿度！， 需要进行线性补偿和温度补偿后才能得到较为准确的湿度值。由于相对湿度数字输出特性呈一定的非线性， 因此为了补偿湿度传感器的非线性， 可按下式修正湿度值：

　　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