【正文】 program, the A/D conversion subroutine, CAN bus munication subroutine program to control the controlled object, design the PID control algorithm subroutine, through the design of software and hardware, realizes the control function table experimental box on the temperature and the realization of the experimental box temperature and humidity data telemetering and remote control, the control room and the one PC function at the same time 15 the operating status of equipment. Design and implementation of the design of MCU temperature and humidity test chamber based on the temperature and humidity test chamber, the scheme has low power consumption, high efficiency and other characteristics, and has the advantages of safety, economy and high reliability. Keywords: temperature and humidity。許多電子元器件在正式投入使用或批量生產(chǎn)前都需要進行耐高低溫的例行實驗，以檢驗其性能指標的穩(wěn)定性。由于測量條件以及我們對溫濕度試驗箱維護的要求，需要實時的對溫度值進行測量與分析，因此研究對溫濕度試驗箱監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計很有必要。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 國外發(fā)展及現(xiàn)狀 溫濕度試驗箱 作為環(huán)境試驗設(shè)備，在很多汽車制造行業(yè)及各種電子、電工、儀器、零部件、材料、涂層等行業(yè)的溫度濕度測試中發(fā)揮著重要的作用。在很多生產(chǎn)過程中，溫度的測量和控制都直接和安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等重大技術(shù)經(jīng)濟指標相聯(lián)系。同時，溫度是影響鍋爐傳熱過程和設(shè)備效率的主要因素。在工業(yè)生產(chǎn)中很多場合需要實現(xiàn)這一控制目標，如在發(fā)酵過程控制，化工生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)溫度控制，冶金工廠中燃燒爐中的溫度控制等。這種開關(guān)控溫方法比較簡單，在沒有計算機參與的情況下，用很簡單的模擬電路就能夠?qū)崿F(xiàn)。隨后， PID 控制器就以其結(jié)構(gòu)簡單、對模型誤差具有魯棒性以及易于操作等特點，在大多數(shù)控制過程中能夠獲得滿意的控制性能，到了20 世紀 40 年代就已在過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。補償器的設(shè)計主要是采用由 Nyquist穩(wěn)定準則引申出來的圖解法。其具體電路可以采用模擬電路或計算機軟件方法來實現(xiàn) PID 調(diào)節(jié)功能。只要 PID 參數(shù)選取的正確，對于一個確定的受控系統(tǒng)來說，其控制精度是比較令人滿意的。其中，智能 PID控制近幾年引起了人們極大的研究興趣。其次，它又具有常規(guī) PID 控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強、可靠性高、為現(xiàn)場工程設(shè)計人員所熟悉等特點。前者影響分散在內(nèi)陸各省，甚至山區(qū)，如陜西、四川、貴州等；后者則集中在華東、華南、環(huán)渤海等沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，近三年的需求量增長率在 150%以上（僅國內(nèi)生產(chǎn)廠家）。 進入 21 世紀，國內(nèi)面臨生產(chǎn)濕度測控系統(tǒng)的巨大壓力，各傳統(tǒng)行業(yè)對濕度的檢測要求精度方面要求迅速提升，對其性能要求更加嚴格，但國內(nèi)的濕度測控系統(tǒng)相對落后，遠不能滿足 傳統(tǒng)行業(yè)對濕度測量的要求，大多數(shù)濕度測量儀器還停留在干濕球濕度計，不能實現(xiàn)自動化測量控制，耗費大量人力、物力 及財力；通常濕度傳感器主要分為以下幾種： 高分子電容式濕度傳感器，這種傳感器通常是在玻璃、陶瓷、硅等材料基礎(chǔ)上，電極采用真空鍍膜或絲網(wǎng)漏印等方式做成，電容元件采用浸漬或其他辦法將感濕膠涂在電極上做成的，這種傳感器測濕的主要原理為感濕膜在吸收水分子后其電容值會發(fā)生明顯變化。 2020 年 8 月， 國內(nèi) JUCSAN 公司 依托于國家計 量科學(xué)研究院、中科院自動化研究所、化工研究院等大型科研單位 的有力技術(shù)，對濕度傳感器進行大力研發(fā)， 選用氯化鋰感濕材料作為主攻方向，生產(chǎn)氯化鋰濕敏傳感器及相關(guān)變送器，自動化儀表等產(chǎn)品，在吸取了國內(nèi)外此項技術(shù)的成功經(jīng)驗的同時，努力克服傳統(tǒng)產(chǎn)品存在的各項弱點，取得實質(zhì)性進展。在第二章中主要介紹了如何選取系統(tǒng)的方案，通過幾點比較了幾種不同的方案優(yōu)缺點，最終確定了一種方案， 即確定了 采用 CAN 總線作為系統(tǒng)總線以 AT89S52 單片機為核心的 系統(tǒng)控制方案；在第三章中介紹了各種器件的選型及其電路，在比較同類器件的優(yōu)缺點以及綜合其性價比后確定了本設(shè)計所用的各種芯片，主電路分兩大塊幾個部分分別介紹，第一板塊為下位機部分，該部分安裝在現(xiàn)場，下位機第一部分是信息采集部分電路，包括溫度信息采集電路、濕 度信息采集電路、液位信息采集電路；第二部分是 A/D 轉(zhuǎn)化電路；第三部分即為本設(shè)計的核心部分，單片機外圍電路設(shè)計，包括單片機的電源電路設(shè)計、單片機的復(fù)位電路設(shè)計和單片機的晶振電路設(shè)計，第四部分即為 CAN 總線設(shè)計，第五部分為驅(qū)動電路設(shè)計。本設(shè)計采用 PID 調(diào)節(jié)規(guī)律，且具有輸出限幅和防止積分飽和功能，以改善系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)。 采用工業(yè)以太網(wǎng)為總線的系統(tǒng) 工業(yè)以太網(wǎng)具有傳輸速度高、低功耗、易于安裝和兼容性好等方面的優(yōu)勢； 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 其用于網(wǎng)絡(luò)控制具有以下優(yōu)點 ：具有相當高的傳輸速率，能提供足夠的帶寬；由于具有相同的通信協(xié)議， Ether 和 TCP/IP 很容易集成到企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)；能在同一總線上運行不同傳輸協(xié)議，從而能建立企業(yè)的公共網(wǎng)絡(luò)平臺或基礎(chǔ)構(gòu)架；在整個網(wǎng)絡(luò)中運用了交互式和開放式的數(shù)據(jù)存取技術(shù)；沿用多年，已成為眾多技術(shù)人員所熟悉，市場上能夠提供廣泛軟件資源、維護和診斷工具，成為事實上的統(tǒng)一標準；允許使用不同的物理介質(zhì)和構(gòu)成不同的拓撲結(jié)構(gòu)。 CPU 字長 的選擇 單 片 機是一種集成電路芯片， 它的位數(shù)表示它一次可以處理的數(shù)據(jù)的長度，通常有 4 位、 8 位、 32 位等幾種， 通常位數(shù)越高的單片機其內(nèi)部資源越豐富，以51 單片機為例， 它是八位 COU,其內(nèi)部有兩個定時器、 128BRAM、 4KBROM、 64KB可編程擴展、一對串行 I/O 口、三組并行 I/O 口，高位 CPU 內(nèi)部資源更加豐富 但成本較高，本設(shè)計要求較為簡單，有 8 位 單片機即可滿足要求。微小信號經(jīng)放大后變?yōu)?15V 的連讀模擬信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)化后變?yōu)閿?shù)字信號被送入主機內(nèi)，經(jīng)主機的運算產(chǎn)生相應(yīng)輸出信號，分別控制系統(tǒng)的加熱、降溫、加濕、除濕、水箱補水等功能，同時將試驗箱內(nèi)的溫度、濕度等情況送入顯示電路進行顯示，顯示的同時還要將試驗箱內(nèi)的溫度、濕度情況進行遠傳送給 PC 機進行顯示并控制，因此本設(shè)計設(shè)計了通信接口電路，鍵盤接口電路主完成對溫度和濕度的現(xiàn)場設(shè)置。也是世界上用量最大的機種單片機之一 ，客觀事實證明 80C51 已成為 8 位單片機的主流，成了事實上的標注 MCU 芯片。這 種結(jié)構(gòu)使得在 8 位微處理器市場上 AVR 單片機具有最高的 MIPS mw 能力。 4 位單片機在家電領(lǐng)域有較大的市場。 富士通有 8 位、 16 位和 32 位單片機，其中 8 位 單片機主要有 3V產(chǎn)品和 5V產(chǎn)品， 3V 產(chǎn)品應(yīng)用于消費類及便攜設(shè)備， 5V 產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)及汽車電子。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。片內(nèi)薄膜經(jīng)過激光調(diào)整 ，可用于校準器件，在 (25℃ )時輸出 電流。 該傳感器有三個引腳，引腳 1 為正電源接入端，引腳 2 為負電源接入端，引腳 3 可以不用，該引腳是用外殼做成的接地端?；裟犴f爾 HIH3610 系列的相對濕度傳感器具有低成本，精度高 霍尼韋爾的相對濕度傳感器是熱固聚酯電容式具有信號處理功能的傳感器， 、低功耗、反應(yīng)迅速、穩(wěn)定性好、低漂移、抗化學(xué)腐蝕性強等一系列優(yōu)點。 1 mV 靈敏度 mV/kPa 線性度 177。 1 %FS 全量的溫度影響 177。 TLV2548 功耗很小。 法國泰康原裝進口全密式壓縮機 有如下特點 泰康全封閉壓縮機高效率、低轉(zhuǎn)差率的大體積 F 級絕緣電機，保證了泰康全封閉壓縮機高制冷量、低功率消耗及運行安全性。 泰康壓縮機電壓設(shè)計寬，單相機工作電壓 180240V，三 相機 340440V，適合中國電壓要求。是由 德國 博世公司在 20 世紀 80 年代專門為汽車行業(yè)開發(fā)的一種 穿行通信 總線。由于 CAN 總線具有很高的實時性能和應(yīng)用范圍，從位速率最高可達1Mbps 的高速網(wǎng)絡(luò)到低成本多線路的 50Kbps 網(wǎng)絡(luò)都可以任意搭配。 圖 濕度傳感器為霍尼韋爾的 相對濕度傳感器， HIH3610 濕度傳感器是為大批量OEM 設(shè)計，具有儀表級測量性能，低成本， SIP 封裝。 %RH，具有極好的線性度輸出 ，重復(fù)性 177。 *0 .0 3 1 ??Vout （ 33） 由（ 33）知濕敏系數(shù) k=，偏零電壓為 V0=，因此可得在 25℃ ， 5V 供電電壓情況下的相對濕度 RH 的值（ 34） 。設(shè)傳感器輸出電壓為 Vout1， 第一級放大輸出電壓為 V1,A0輸出 電壓為V2。 帶入數(shù)據(jù)得 V2=，即 V2=。 第二級放大電路起放大作用，對輸入的差動信號進行放大，采用差動放大的目 的是減少共模電壓帶來的干擾，通過兩級放大器可以有效減小在放大環(huán)節(jié)產(chǎn)生的誤差，使測量結(jié)果更加精確，對本設(shè)計的要求能夠很好的滿足，抱證 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 測量精度。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 4 J u n 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : C : \ U s e r s \ a s us \ D e s k t o p\ 優(yōu)盤資料 \ 完成初步 \ M y D e s i g n 4 .d dbD r a w n B y :12J 1 3A D 5 9 0R 5 31 0 K+ 5 VR 5 71 0 KR 5 91 0 0 KR 5 81 0 KR 6 11 0 0 KR 5 61 0 K+ 5 V+ 5 V+ 5 V+ 5 V 5 V 5 V 5 VA21874326A?O P 0 71874326A?O P 0 71874326A?O P 0 7R 5 42 0 KR 5 52 0 KR 6 02 0 K+++ 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 5047 5150 RR RRVinVout ? （ 312） 圖 液位信息采集電路 由于測量需要，往往一個檢測點檢測到的數(shù)據(jù)是不精確的，因此本設(shè)計對溫度和濕度的測量各設(shè)計了兩個監(jiān)測點，測量時通過取兩個測量點的平均值作為最終測量數(shù)據(jù)。G N DP W D N 39。 設(shè)傳感器的量程為 X,設(shè)計要求精度為 D,選用的 A/D 轉(zhuǎn)化器件的位數(shù)為 N,因此 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇遵循以下關(guān)系： DXN ?21 （ 313） 本設(shè)計中測溫范圍為 60℃ ~130℃ ，要求分辨精度為 177。其他引腳為雙向 8 位數(shù)據(jù)端。第一個鍵盤選擇需要選擇的功能比如溫度設(shè)定值、濕度設(shè)定值、溫度上限值、溫度下限值、濕度上限值、濕度下限值；第二個鍵的功能是增加設(shè)定值，當?shù)谝粋€按鍵選擇溫度功能時該按鍵每次按下溫度值增加 ℃ ；當?shù)谝粋€按鍵選擇濕度時每次按下該按鍵按下時濕度設(shè)定值增加%RH。因此系統(tǒng)擴展時，不用對 應(yīng)用層 以及任何節(jié)點的 軟件 和硬件作改變，可以直接在 CAN 中增加節(jié) 點 ； 標識符 (Identifier) 要傳送的 報文 有特征 標識符 (是 數(shù)據(jù)幀 和遠程幀的一個域 )，它給出的不是目標 節(jié)點1 2 3 4 5 6ABCD654321D