智能温度控制系统设计

目录

一、系统设计方案的研究 (2)

（一）系统的控制特点与性能要求 (2)

1.系统控制结构组成 (2)

2.系统的性能特点 (3)

3.系统的设计原理 (3)

二、系统的结构设计 (4)

（一）电源电路的设计 (4)

（二）相对湿度电路的设计 (6)

1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6)

3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7)

3.断点放大器 (8)

4.温度补偿电路 (8)

5.相对湿度检测电路的调试 (9)

（三）转换模块的设计 (9)

1.模数转换器接受 (9)

2.A/D转换器ICL7135 (9)

（四）处理器模块的设计 (11)

1.单片机AT89C51简介及应用 (11)

2.单片机与ICL7135接口 (14)

3.处理器的功能 (15)

4.CPU 监控电路 (15)

（五）湿度的调节模块设计 (15)

1.湿度调节的原理 (15)

2.湿度调节的结构框图 (16)

3.湿度调节硬件结构图 (16)

4.湿度调节原理实现 (16)

（六）显示模块设计 (17)

1.LED显示器的介绍 (17)

2.单片机与LED接口 (17)

（七）按键模块的设计 (18)

1.键盘接口工作原理 (18)

2.单片机与键盘接口 (19)

3.按键产生抖动原因及解决方案 (19)

4.窜键的处理 (19)

三、软件的设计及实现 (19)

（一）程序设计及其流程图 (20)

（二）程序流程图说明 (21)

四、致谢 (22)

参考文献： (22)

智能温度控制系统设计

摘要:

此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。

关键词：

湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿

一、系统设计方案的研究

（一）系统的控制特点与性能要求

1.系统控制结构组成

（1）湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。

（2）微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。

（3）电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。

（4）键盘输入电路。用于设定初始值等。

（5）LED显示电路。用于显示湿度[10]。

（6）功率驱动电路（湿度调节电路）

图1.1 系统结构图

2.系统的性能特点

（1）自动检测室内空气的湿度。

（2）当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态[11]。

（3）数码管显示当前的湿度。

（4）键盘设置及调整湿度的初始值。

3.系统的设计原理

该湿度控制系统由湿度检测电路[12]、CPU 监控电路、显示电路、A/D 转换电路、排风与加热控制电路和微处理器等组成，其中微处理器AT89C51 是整个系统的控制核心，它的原理电路如图l 所示。工作原理如下：湿度检测电路将当前环境湿度信号通过A/D转换后，送到处理器AT89C51中，然后处理器通过软件的运行，将当前湿度信号通过LED显示出来（显示相对湿度值），并且处理器通过程序的运行，判断当前湿度值是否在预先设定的范围之内[13]。假设不是，系统就会自动进行湿度的调节：当湿度检测电路检测到当前环境湿度高于设定值的上限的时候，微处理器将使P2.6输出低电平，起动减湿控制电路使吹风机开始工作，开始排风散热降温；当湿度检测电路检测到当前环境湿度低于湿度设定下限时，P2.7输出输出低电平，使蒸汽机控制电路工作，开始加热增加湿度[14]。附件图（1.2）。

（二）湿度测量的名词术语

湿度：湿度是表示空气中水蒸气的含量。湿度又分为绝对湿度和相对湿度两种。

绝对湿度：绝对湿度亦称水蒸气密度，它表示水蒸气的质量与总容积的比值，有公式

16.2736.217+==ab v T p v m d （1.1）

式中,dv 代表绝对湿度,它表示每立方米干燥空气与水蒸气的混合物中所含水分的克数；p 为水蒸气的压强(单位是Pa)；Ｔab 为干燥空气的温度值（单位是℃）．需要指出，国内也有人将空气中所含水蒸气的压强理解为绝对湿度，这与国外关于绝对湿度的定义不相符。

相对湿度：相对湿度表示在相同湿度下大气中水蒸气的实际压强与饱和水蒸气的压强之比，通常用百分数来表示。相对湿度的英文缩写为ＲＨ(Relative Humidity)，有公式：

%100)

()(21⨯=T P T p RH （1.2） 式中，p1(T)代表温度为Ｔ时的水蒸气压强，p2(T)表示在温度Ｔ下的饱和压强。显然，相对湿度是压强和温度的函数。

露点：在水蒸气冷却过程中最初发生结露的温度。若气温低于露点，水蒸气开始凝结。湿度比：它表示水蒸气的质量与干燥空气的质量比。

大气压强：在单位面积上大气的压力。通常将海平面高度的大气压强称为１个标准大气压，p0=101.325Pa 。大气压强随高度的增加而降低。设Ａ、Ｂ两点的高度差h2-h1=h,这两点的大气压强分别为p1,p2。有公式

)l g (184002

112p p h h h =-= （1.3） 当距海面高度为1000M 、2000M 、4000M 、8000M 时，大气压强就依次降成 0.88p0﹑0.78p0、16p0﹑0.37p0。

水蒸气压强：当空气和水蒸气的混合物与水（或冰）保持平衡时，就处于饱和状态，相对湿度达到100%，此时水蒸气对水（或冰）的饱和压强就称做水蒸气压强。其计算公式比较复杂，并且计算水和冰的饱和压强的公式也不同。

二、 系统的结构设计

（一） 电源电路的设计

稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求，稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电流及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。对稳压电源的性能，