库房温湿度监测系统设计方案

库房温湿度监测系统设计

方案

1.1 选题背景

防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。

1.2 设计过程及工艺要求

（1）基本功能；

①检测温度、湿度；

②显示温度、湿度；

③过限报警。

（2）主要技术参数

①温度检测围：-30℃-+50℃；

②测量精度：1.0℃；

③湿度检测围：0%-100%RH；

④检测精度：5%RH；

⑤显示方式：LCD1602显示；

⑥报警方式：三极管驱动的蜂鸣音及红色LED常亮报警。

⑦用户扩展：预留6点模拟量输入端，包括3路温度采集通道，3路湿

度采集通道。

1.3 论文的结构组成

本论文分为四部分:

绪论：主要阐库房温湿度监测系统设计对库房储存货物的重要性，应用的广泛性及库房温湿度监测系统所需要的基本功能，说明主要完成的任务及设计思想，介绍本论文的组成。

第二章：主要介绍库房温湿度监测系统硬件原理框图及软件实现方案，并通过比较硬件电路组成部分和软件部分各种实现方案，最终确立最佳方案。

第三章：介绍以单片机AT89S52为信息处理核心的库房温湿度监测系统的硬件设计电路，详细分析各单元的硬件电路，并给出相关电路原理图。

第四章：根据仪器的硬件构成和功能要求，给出相应的软件设计及主要程序流程图。

2 库房温湿度监测系统设计总体方案设计

2.1 系统硬件电路方案

本设计中，温湿度监测的实现是通过温湿度传感器采集库房温湿度信息输出电压信号，经AD信号转换电路把电压信号转换为数字信号并传入单片机。然后，经单片机进行处理比较用户通过按键输入的温湿度极限值进行比较。最后由单片机决定是否输出报警信号。

图2—1 温湿度监测系统硬件原理图

由图2-1可知，硬件电路的基本组成主要包括：温湿度传感器，A/D转换电路，单片机信息处理电路，报警电路及显示电路，按键指令及信息输入电路。其各部分电路具体功能如下：

·1 温湿度传感器：温湿度传感器主要是将物理信号转化为电压信号，电压信号，方便A/D芯片的转换，温湿度传感器的精度，灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了温湿度传感器的精度，因此其选型对整个设计具有决定性的作用。

·2 A/D转换芯片电路：按照控制要求，总共需要4*3*2+1=25个模拟量输入点，为符合要留余量的控制要求，所以要求有25个以上的模拟量输入点，完成把物理信号转化为数字信号，同时在温湿度传感器精度完成要求的同时只有模数转换芯片的转换精度达到要求才能完成控制任务，因此对A/D转换芯片的选型也非常重要。

·3 按键指令及信息输入电路：此电路主要完成报警复位、总操作复位/确定（开关液晶背光）、温度极限上调、湿度极限上调、温度极限下调、湿度极限下调等等功能，属于人机交流部分，使整个系统更加合理，人性化。对于整个系统的完善，有至关重要的作用。但由于按键占用I/O 口太多所以要采取模拟量转换数字量的方式进行信息输入。

·4 单片机信息处理电路：不言而喻，这部分电路对于整个系统而言相当人的大脑，其主要包括了整个单片机（51系列）的最小系统，各个模块电路连接等。当然最主要的是他的软件要正常运行。

·5 稳压电源电路：此电路主要为此系统使用DC5V电源供电的单元模块提供高质量的DC5V电源。

·6 报警电路：此电路主要完成当库房温湿度值超过设定值时，发出报警信号，其中包括声响信号和光信号。

·7 信息显示电路：显示电路是人机交互平台的重要组成部分，主要可以完成显示实时的温湿度值、设定值、报警提示及报警种类的显示的功能。但根据以往经验，也是整个系统耗电最高的一个部分，由于其显示

信息数量较为简单，所以可以选择较小的显示屏。

考虑到每个模块都可以有多种实现方案，下面通过比较各种方案，来选择最优化的实现方案。

2.1.1 温湿度传感器的选择

传感器又称为换能器、变换器等。温湿度传感器是温湿度测系统中重要的组成部分，其基本功能是将库房的温度和湿度这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电量。温湿度传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了温湿度传感器测量精度，因此其选型对整个设计具有决定性的作用。

目前，温湿度信号的测量方式较多，但在测温方面主要有：

①金属热电阻：温度/热改变电阻阻值

②热电偶：温度/热量使导体产生温差电动势

③半导体热敏电阻：温度/热量改变电阻阻值

④红外释热测温：温度改变红外热辐射

⑤色温法：温度改变金属颜色变化（炼钢）

⑥石英：温度改变石英震荡频率

⑦形变：温度使双金属片弯曲

在测湿度方面主要有：

①动态法（双压法、双温法、分流法），双压法、双温法是基于热力学P、V、T

平衡原理，平衡时间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。

由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达±2%RH -±1.5%RH。

②静态法（饱和盐法、硫酸法），静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的

方法，简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。特别在室湿度和瓶湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6~8小时。

③露点法，干湿球法和形形色色的电子式传感器法。露点法是测量湿空气达到

饱和时的温度，是热力学的直接结果，准确度高，测量围宽。计量用的精密