【正文】 第三個按鍵 用于減小溫度或濕度設(shè)定，第一個按鍵選擇溫度時每次按下溫度減小 ℃ ；第一個按鍵選擇濕度時，每次按下濕度下降 0%。 ℃ ，本設(shè)計(jì)選用12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，溫度測量能夠滿足（ 313）式；本設(shè)計(jì)要求測濕范圍為 3098% RH，要求測量精度為 177。在測量點(diǎn)安裝時，要求兩個測量點(diǎn)間隔相對遠(yuǎn)一些。 A0 經(jīng)放大后輸出電壓范圍為 0 V~5V。 kVVRH /)o ut( 0?? （ 34） 溫度和濕度存在耦合關(guān)系，溫度對濕度傳感器也存在影響，為此需要對濕度傳感器進(jìn)行補(bǔ)償， HIH36101 傳感器溫度和濕度的 測量存在如下關(guān)系 (35)。線形放大電壓輸出，驅(qū)動電流 200 微安，適合電池供電，器件一致性好。由于其高性能、高可靠性以及獨(dú)特的設(shè)計(jì)而越來越受到人們的重視，被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。 泰康壓縮機(jī)系列 1/1212 匹，十大系列，數(shù)百種型號。 1 %FS 零位溫度影響 177。 液 位傳感器的選擇 本設(shè)計(jì)采用壓力傳感器 MPX2050，其輸出電壓隨壓力變化。 AD590 適用于 150℃ 以下，應(yīng)用 AD590 時無需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。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，在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 成為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 8 位單片機(jī)主要有 870 系列、 90 系列等，該類單片機(jī)允許使用慢模式，采用 32K 時鐘時功耗降低至 10uA 數(shù)量級。 MOTOROLA 單片機(jī)是 MOTOROLA 公司生產(chǎn)的單片機(jī)， MOTOROLA 是世界上最大的單片機(jī)廠商，在 8 位單片機(jī)方面有 68HC08 和升級產(chǎn)品 68HC08， 16位單片機(jī) 68HC16 也有十多個品種，其 32 位單片機(jī) 683XXX 系列也有幾十種。 系統(tǒng)方案 組成 系統(tǒng) 總體組成如圖 所示 圖 PC 主機(jī) 1 主機(jī) 2 ………… 主機(jī) 15 CAN 總線 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 如圖 所示， PC 機(jī)可同時監(jiān)控 15 臺試驗(yàn)箱的運(yùn)行狀況，通過 PC 機(jī)對現(xiàn)場參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主機(jī)通過總線形式進(jìn)行遠(yuǎn)傳，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場主機(jī)與監(jiān)控室 PC 機(jī)通信的功能。 試驗(yàn)線帶有聲光報(bào)警功能，當(dāng)溫濕度超偏時進(jìn)行聲光報(bào)警， 試驗(yàn)箱的顯示部分采用液晶顯示，試驗(yàn)箱帶 RS232 計(jì)算機(jī)接口實(shí)行人機(jī)對話、聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)控，補(bǔ)水箱能自動為加濕器加水 。 論文主要結(jié)構(gòu)及工作安排 本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)分為現(xiàn)場設(shè)備和監(jiān)控室設(shè)備兩部分，對每一個部分都進(jìn)行了軟件和硬件的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)帶有 RS232 通訊接口電路， CPU 部分選用 AT89S52 單片機(jī) ,溫度傳感器采用 AD590 溫度傳感器，濕度傳感器采用霍尼韋爾的相對濕 度傳感器 HIH36101，通信模塊采用 CAN 總線進(jìn)行通信遠(yuǎn)傳。 溫濕度試驗(yàn)箱近幾年基本技術(shù)趨于成熟、穩(wěn)定，只有溫濕度控制器的發(fā)展突飛猛進(jìn)：從最初的溫度、濕度單獨(dú)控制的分散儀表到雙回 路的可編程序控制器，再到 PLC+觸摸屏及專用觸摸屏溫濕度控制器 。將智能控制方法和常規(guī) PID 控制方法融合在一起，形成了許多形式的智能 PID 控制器。前者稱為模擬 PID 調(diào)節(jié)器，后者稱為數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器。 20 世紀(jì) 30～ 40 年代，經(jīng)典的頻域設(shè)計(jì)法得到了很快的發(fā)展。恒值溫度控制的目的是使被控對象的溫度恒定在某一數(shù)值上，且要求其波動幅度（即穩(wěn)態(tài)誤差）不能超過某一給定值。自 18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)過程離不開溫度控制。 由于溫濕度試驗(yàn)箱在科學(xué)試驗(yàn)及產(chǎn)品測試中的重要性，我們需要 實(shí)時的監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行，傳統(tǒng)的監(jiān)控方式需要很多的人力來完成，效率很低，造成了人力資源的浪費(fèi)。 test chamber。 監(jiān)控室采用 PC 機(jī)進(jìn) 行顯示并控制 ，在軟件部分設(shè)計(jì)了下位機(jī)主程序、下位機(jī)信息采集子程序、下位機(jī) A/D 轉(zhuǎn)化子程序、 CAN 總線通信子程序等程序，對被控對象的控制設(shè)計(jì)了PID 算法子程序進(jìn)行控制，通過軟件和硬件的設(shè)計(jì) ，實(shí)現(xiàn)了 一臺實(shí)驗(yàn)箱對溫度 的調(diào)控 功能 并實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳和遠(yuǎn)程控制，使得監(jiān)控室內(nèi)的一臺PC 機(jī)能同時監(jiān)控 15 臺現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況 。因此，溫濕度試驗(yàn)箱在科學(xué)試驗(yàn)以及產(chǎn)品測試中發(fā)揮著極其重要且不可替代的作用，溫濕度試驗(yàn)箱的正常運(yùn)行時保證試驗(yàn)正常進(jìn)行的一個基本條件，由于溫濕度試驗(yàn)箱一般持續(xù)時間長，工作時有噪音、擾動，環(huán)境較為惡劣，可能出現(xiàn)執(zhí)行元件（如加熱器件、制冷器件等）、控制器、調(diào)節(jié)器、接觸器、電接點(diǎn)溫度計(jì)燒壞或損壞造成溫濕度試驗(yàn)箱在運(yùn)行過程中突然無加熱或加熱不受控制，也有可能會出現(xiàn)由于制冷執(zhí)行 元件接觸不良、電磁閥控制、壓縮機(jī)、水冷系統(tǒng)、風(fēng)冷系統(tǒng)等工作不正常一起的制冷工作異常，當(dāng)溫濕度試驗(yàn)箱出現(xiàn)故障時如果不能及時發(fā)現(xiàn)，輕則可能由于其溫度不在指定的范圍內(nèi)造成測試結(jié)果不正確，重則會造成檢測系統(tǒng)或電子元件由于過冷或過熱損壞甚至發(fā)生火災(zāi)事故。 溫度是生活及生產(chǎn)中最基本的物理量，它表征的是物體的冷熱程度。 溫度控制技術(shù)按照控制目標(biāo)的不同可分為兩 類 ： 動態(tài)溫度跟蹤與恒值溫度控制。由于這種控制方式是當(dāng)系統(tǒng)溫度上升至設(shè)定點(diǎn)時關(guān)斷電源，當(dāng)系統(tǒng)溫度下降至設(shè)定點(diǎn)時開通電源，因而無法克服溫度變化過程的滯后性，致使系統(tǒng)溫度波動較大，控制精度低，完全不 適用于高精度的溫度控制。 由于 PID 控制算法簡單、可靠性高等特點(diǎn)，在控制技術(shù)高速發(fā)展的今天，它在工業(yè)過程控制中仍然占有主導(dǎo)地位。而且隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對控制的實(shí)時性與精度要求越來越高，被控對象也越來越復(fù)雜，單純采用常規(guī) PID 控制器己不能滿足系統(tǒng)的要求，因此出現(xiàn)了許多新的控制方法。這種不足的原因是多方面造成的，如針對不同的溫控對象，由于控制算法的不足而導(dǎo)致控制精度不穩(wěn)定等。 聚酰胺樹脂濕度傳感器，國外的優(yōu)秀廠家一般都采用聚酰胺樹脂這種材料制作感濕材料，在硼硅玻璃或藍(lán)寶石襯 底上真空蒸發(fā)制作電極，再將前述感濕材料噴涂在電極上形成感濕膜，最后將感濕膜上采用蒸發(fā)方式涂上金電極，采用這種方式制成的傳感器性能優(yōu)良，但其抗腐蝕等性能卻遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)元件。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2章 系統(tǒng)的方案論證 概述 本 論文 設(shè)計(jì)了一個溫度濕度可調(diào)的試驗(yàn)箱，實(shí)現(xiàn) 50 組、 20 段可編程調(diào)節(jié)，由 恒速升溫段、保溫段和恒速降溫段三種控溫線段。但該項(xiàng)缺點(diǎn)可通過智能集線器的使用、主動功能的實(shí)現(xiàn)、優(yōu)先權(quán)的引入以及雙工的布線來 解決。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(jī)內(nèi)，經(jīng)主機(jī)的運(yùn)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(bǔ)水等功能，同時將試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度、濕度等情況送入顯示電路進(jìn)行顯示，顯示的同時還要將試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度、濕度情況進(jìn)行遠(yuǎn)傳送給 PC 機(jī)進(jìn)行顯示并控制，因此本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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。 16位以上單片機(jī)采用內(nèi)部倍頻技術(shù)，以降低外時鐘頻率 ，有的單片機(jī)采用內(nèi)置操作系統(tǒng)。 16 位主流單片機(jī)有MB90F387， MB90F462， MB90F548 等，這些單片機(jī)采用 64 腳或 100 腳 QFP 封 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 裝 ， 1 路或多路 CAN 總線，并可向外擴(kuò)展總線； 32 位單片機(jī)采用 RISC 結(jié)構(gòu)，主要有 MB91101 等 。 溫度傳感器的選擇 溫度傳感器采用 AD590， 如圖 ， AD590 是美國 ANALOG DECICES 公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對溫度成比例。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 AD590溫度傳感器 濕度傳感器的選擇 濕度傳感器采用霍尼韋爾的相對濕度傳感器 HIH3601， 如圖 所示。 %FS 壓力滯后 + %FS 溫度滯后 177。如圖 所示為 LCD1602 加熱器件的選擇 試驗(yàn)箱所選用的加 熱器要求能過全面加熱，所以選用 鎳鉻合金電加熱式加熱器 ，安裝時要求均勻分布在試驗(yàn)箱的內(nèi)部 以保證試驗(yàn)箱內(nèi)部均勻受熱 。 圖 百力拓強(qiáng) 的加濕量在 1Kg/h,額定供電電壓為 220V 交流電，功率為 ，尺寸為 330mm 230mm 190mm。 CAN 總線采用多主機(jī)方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可以在任意時刻主動地向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從；網(wǎng)絡(luò)上的不同節(jié)點(diǎn)可分成不同的優(yōu)先級；總線 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 上采用非破壞性位仲裁結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止數(shù)據(jù)的發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)；CAN 總線可以點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)；直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 6Km；通信速率最高可達(dá) 1MB/S； CAN 總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá) 110個；采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀有效字 節(jié)數(shù)位 8 個；每幀信息都有 CRC 校驗(yàn)以及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低；通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光纖，一般對傳輸介質(zhì)無特殊要求；節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上其他的操作不受影響。 電容與濕度變化 為 ，典型值 為 180pf 在相對濕度 55%RH 情況下 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 :V C CC 5 70 . 1 u FR 3 03 6 0 kR 3 73 6 0 kC 4 30 . 1 u F123J 1 0H I H 3 6 1 0 1R 3 51KR 3 11 0 0 kR 3 61 . 6 1 K+ 5 vA0+ 5 v1874326A?O P 0 71874326A?O P 0 7R 3 2 2 0 KR 3 4 2 0 K++C 4 20 . 1 u FR 3 31 0 0 K 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 HIH36101 的供電電源電壓為 Vin， HIH36101 的輸出電壓為 Vout，在 25℃時，其輸出電壓與輸入電壓及相對濕度存在關(guān)系（ 32）。 帶入數(shù)據(jù)得V1=Vout1。 如圖 所示。J 1 5T L V 2 5 4 8C 4 61 0 u F+ 5 VR 7 11 0 KP 3 .2P 1 .0P 3 .1P 3 .0P 1 .1P 1 .2A0A1A2A3A41 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 :321J 1 2M P X 2 0 5 0+ 1 0 VR 4 72kR 4 8 5 0 KR 5 02KR 5 1 1 0 kA4+ 5 V+ 5 V+ 5 V1874326A?O P 0 71874326A?O P 0 71874326A?O P 0 7R 4 6 2 0 KR 4 9 2 0 KR 5 2 2 0 K+ + + 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 準(zhǔn)電壓引腳，參考電壓為 VREFPVREFM,同時也可以通過編程選擇內(nèi)置參考電壓4V/2V， FS 是串行輸入、輸出同步信號引腳； PWDN’是省電觸發(fā)引腳，當(dāng) PWDN’為低電平時， A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)入省電狀態(tài)，當(dāng) PWDN 變?yōu)楦唠娖胶螅?CS’或 CSTART’引腳有效時， A/D 轉(zhuǎn)換器又進(jìn)入工作狀態(tài)。單片機(jī)通過檢查端口的 電平的變化來識別按鍵是否按下。因此系統(tǒng)擴(kuò)展時，