发布时间 : 星期三 文章电子系统设计 室内温度湿度测控系统设计更新完毕开始阅读923053700b1c59eef8c7b434
2009级 电子信息科学与技术专业 电子系统设计报告
图4.4 LCD1602显示电路图
4.4报警电路模块
本设计采用的是声光报警，设定报警的上下限值实现报警功能，使用单片机
的中断系统。
根据单片机接收到的数据经过处理后与该参数设定的上下限进行比较，高于上限值（或低于下限值）则进行报警，同时能进行正常的显示。
报警电路以红色LED和蜂鸣器构成，在输入温湿度的上下限后，系统会进行实时采样，并判断测试温湿度与输入温湿度之间的差异，当检测出的温湿度在设定的温湿度上下限外就会报警，即红色LED亮，同时蜂鸣器响。报警电路如图4.5所示。
图4.5 报警电路
4.5键盘设定模块
本设计可以直接设定温湿度参数的上下限值，从而达到对温湿度控制报警的功能。
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按设置键出现设置界面，按确定键选择需要设置的数字，上下键设置需要限
定的温湿度如图4.6所示。
图4.6 键盘设定模块
4.6控制电路模块
图4.7 继电器控制电路
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本设计的控制电路模块选用继电器作为控制系统的开关。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。如图4.7所示，主机接受指令控制继电器的开关，从而使各类执行器件起到对室内温湿度调节的作用。
4.7电源电路模块
本设计中用到3种电源，分别为-5V、+5V、＋12V。如图3.11所示，220V交流电经变压器降压、桥式整流、电容滤波后由7905、7805、7812三端集成稳压管分别得到-5V、+5V、＋12V电压，为整个系统供电。
图4.8 电源电路图
5系统软件设计
根据空气温湿度数据的特点，本系统对温室的空气温度进行PID算法控制。，传感器采集数据后，经过信号处理，存入AT89S52的内部数据存储器，与设定值进行比较，经过PID算法得到控制量并由单片机输出去控制加热炉。
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5.1 PID控制算法原理
PID控制(Proportional Integral Derivative)是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控制策略。经过长期的工程实践，总结形成了一整套PID控制方法。由于它已形成了典型结构，且参数整定方便、结构改变灵活，在大多数工业生产过程控制中效果较为满意，因此长期以来被广泛采用，并且与新的控制技术相结合，继续发展。
所谓PID控制规律，就是一种对偏差信号e(t)进行比例、积分和微分变换的控制规律。PID控制规律的数学表达式如下式所示 u(t)?Kp[e(t)?1?i?t0e(t)dt?TDde)?u0 (5.1) dtu0为控制常量，即偏差为零时的控制变量。 写成传递函数的形式，即 G?s????U?s?1? (5.2) ?kp?1??TDs??E?s??T1s?PID控制器各个参数对系统的动态和稳态性能有不同的影响[9]。
A 比例作用
比例作用的引入是为了及时成比例地反应控制系统的偏差信号，以最快速度产生控制作用，使偏差向减小的趋势变化。
(1) 对动态特性的影响
比例控制参数Kc凡加大，使系统的动作灵敏，速度加快，Kc偏大，振荡次数加多，调节时间加长。当Kc太大时，系统会趋于不稳定，若Kc太小，又会使系统的动作缓慢。
(2)对稳态特性的影响
加大比例系数Kc，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差ess，提高控制精度，但是加大Kc只是减少ess，却不能完全消除稳态误差。
在PID控制的闭环系统中，对于设定值的变化和外扰的响应是不同的，在工程应用上对两者的性能要求也有所不同，对设定值的变化一般要求满足一定的前提条件，如无超调下的快速跟踪对外扰则希望闭环系统在具有一定衰减比的情况下快速克服。
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