基于單片機的烤煙房多點(diǎn)溫濕度測控系統

摘要：煙葉烤房要實(shí)現對溫濕度的精準控制就必須進(jìn)行多點(diǎn)監測控制?；谶@一要求，設計了一種基于AT89C51微處理器和SHT11數字溫濕度傳感器的智能測控系統，能夠高效率地實(shí)現同時(shí)對多點(diǎn)采樣控制，且系統結構簡(jiǎn)單，鑒于烤房?jì)葴貪穸茸兓臅r(shí)滯性、非線(xiàn)性特點(diǎn)，采用了模糊控制算法，用組態(tài)軟件作為上位機系統監測軟件，RS 485為串口通信接口實(shí)現了對現場(chǎng)和遠程的有效測控，為現代化煙葉烤房的集中管理提供了一種途徑。
關(guān)鍵詞：SHT11溫濕度傳感器；AT89C51；烤煙房；組態(tài)軟件

0 引言
煙葉烘烤過(guò)程的溫濕度能否精準測控決定著(zhù)煙葉的質(zhì)量。傳統上煙葉烘烤過(guò)程的幾十個(gè)小時(shí)一般完全由人工監測，利用于濕球玻璃溫度計采集數據。主要出現問(wèn)題如下：無(wú)法確保烘烤出的煙葉質(zhì)量好壞；監測時(shí)間長(cháng)，勞動(dòng)強度大；效率低，無(wú)法實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)，為解決上述問(wèn)題，就必須對烤房進(jìn)行改造。為此，本文介紹了一種基于AT89C51單片機和SHT11數字溫濕度傳感器的多點(diǎn)采樣的新型烤房智能測控系統。

1 系統硬件總體設計
根據烤煙房的具體要求，本系統主要由AT89C51單片機、SHT11溫濕度傳感器、加熱控制裝置、排濕控制裝置、液晶顯示、通信裝置和上位機裝置等部分組成。系統框圖如圖1所示。

1．1 微控制器的選擇
本文設計的系統采用成本低且體積小，靈活性高的AT89C51芯片作為控制系統的核心。該芯片采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲制造技術(shù)，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，具有低壓、高性能的CMOS 8位微處理器。其特點(diǎn)如下：豐富的I／O口資源、帶有2 KB閃存、單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦寫(xiě)1 000次、2個(gè)16位定時(shí)／計數器、1個(gè)5向量?jì)杉壷袛嘟Y構、1個(gè)全雙工串行通信口、片內振蕩器及時(shí)鐘電路。
1．2 傳感器的選擇
SHT11是一種采用CMOSENS專(zhuān)利技術(shù)(CMOS和傳感器技術(shù)的融合)制造的數字式溫濕度傳感器。測溫范圍是-40～+123．8℃，分辨率為0．01℃，測量露點(diǎn)精度小于±1℃，測量相對濕度范圍為0～100％，分辨率達0．03％RH，最高精度為±2％RH。該芯片屬于數字式輸出，具有免調試、免標定、免外圍電路及電路互換性等優(yōu)點(diǎn)，已成為現代溫濕度測控方向的首選，內部結構如圖2所示。

SHT11芯片的工作原理是由兩個(gè)傳感器分別產(chǎn)生相對溫度和濕度信號，然后分別傳輸到14位的ADC進(jìn)行A／D轉換、標準和糾錯，最后通過(guò)二線(xiàn)制的串行接口將相對濕度和溫度數據傳送至微處理器，再利用微控制器完成非線(xiàn)性和溫度補償。
烤房?jì)鹊臏貪穸葴y控是基于整個(gè)烤房空間的，由于種種因素的影響使得烤房?jì)葴貪穸炔痪鶆?、不統一，采用多點(diǎn)測控系統可控制整個(gè)測量空間溫濕度的精準性、均勻性和統一性，即在采樣時(shí)微處理器同時(shí)對多個(gè)SHT11芯片發(fā)出指令，結合烤房的具體要求，本系統設置4個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)SHT11芯片的SCK線(xiàn)都接到統一的I／O口，而DATA線(xiàn)則分別接到不同的I／O口。其次，如果烤房需要再增加采樣點(diǎn)時(shí)只需要增加對應的I／O口數，然后稍作程序修改即可達到需要。這樣每次微控制器發(fā)出測量指令后，所有的SHT11芯片同時(shí)進(jìn)行數據采樣，按照這種方案設計只需等待一次數據采樣時(shí)間就可以完成所有采樣點(diǎn)的采樣工作，大大縮短了數據采樣時(shí)間，為測控系統的快速響應提供了條件。SHT11芯片與AT89C51微處理器連接電路圖如圖3所示。

1．3 輔助設置
為了提高烤煙的質(zhì)量，在烤煙過(guò)程中進(jìn)行適當的人工干涉是必要的。鍵盤(pán)設置為啟動(dòng)鍵／停止鍵、復位鍵(初始化溫濕度值)、參數設定鍵、顯示切換鍵、烤程選擇鍵等。