发布时间 : 星期一 文章湿度控制系统设计文献综述更新完毕开始阅读c8dbc6ca29ea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2a2f
论文题目 前言： 湿度控制系统设计 湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境也越来越关注，而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，因此设计一个合理的湿检测系统就非常有必要了。 湿度主要指设施内空气的相对湿度，它是表示空气潮湿程度的物理量。湿度是作物最为敏感的因子之一，湿度的大小不仅影响着设施内作物蒸腾与地面蒸发量，而且直接影响着作物光合强度与病害情况[1]。空气湿度在许多方面有着重要的用途，常听闻这个代名词一般都出现气候上，但其实它在医学、生物学及农业和林业等方面实际应用较之于在气候及气象上作用要大的多。特别是随着现代工农业的发展，对环境湿度的要求越来越高，无论是在温室栽培、食物储藏方面，还是医疗环境和科学研究等多方面都需对环境湿度进行测量和控制。通常所指的湿度为相对湿度，用RH%表示，用空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比的百分数表示。在一定的温度下在一定的体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥;水汽越多，则空气越潮湿。 在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。用于干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法，早已无法满足 现代科技发展的需要。这是因为测量湿度要比测量温度要复杂的多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素（大气压强、温度）的影响。开发一种低成本、高效益的湿度控制系统来控制小型大棚湿度将会减少人工劳动负担，提高种植业的经济效益。在湿度检测控制系统上，我国在国外技术发展基础上，虽然与发达国家还有一定差距，但也有着很大的进步。 正文： 现如今，湿度控制系统的种类很多，且它的实现方式多样化。因此要设计一个湿度控制系统，要如何保证它的精确度，并且要使它的控制较为简便以及充分考虑它的设计成本，应该是我们应该考虑的问题。 word文档 可自由复制编辑 现在的湿度控制系统基本存在着以下几种实现方式,下面进行简略的说明：
一、 首先是通过LabVIEW语言实现功能的控制系统 虚拟仪器技术的开发和应用起源于1986年美国车家仪器公司（NI）设计的Lab VIEW软件，该系统以铂电阻作为温度传感器；电容式传感器作为湿度敏感元件，采用美国的NI公司的数据采集卡USB-6008采集温度、湿度信号，通过Internet网络可以实时的监测和控制温、湿度的变化，通过对采集到的数据进行分析和处理，实现数据的报表打印、数据的远程共享，温、湿度的上、下限报警等等。这是一种基于图形的开发、调试和运行的软件平台。它实现了NI公司提出的“软件即仪器”的理念。利用LabVIEW虚拟仪器技术构建湿度控制系统具有开发时间短、费用低、可扩展空间大等等优点。在基础设施和硬件系统组建完备以后，可在短时间内就可以完成软件系统的集成，避免了其他编程环境开发时间长，调试困难的缺点。 采用LabVIEW虚拟仪器开发平台和模块化设计方法，实现了环境参数的实时获取、采集信息的实时显示、控制信号的准确输出及数据的自动处理，减少了人为干预，增加了测控过程的稳定性，避免人为的读数误差和计算误差。在系统试验研究阶段，对系统温湿度参数的自动采集进行试验设计和试验结果分析，从数据的相对误差来说明系统数据采集和控制系统是满足工业应用精确度要求的。虚拟仪器的主要结构分为硬件和软件。硬件包括高性能的计算机和扩展性能优良的测量模块，软件包括各种各样的编程软件和数据采集驱动软件。其中计算机硬件是虚拟仪器的核心。随着信息技术的不断发展，计算机的性能已经得到极大的提高，目前的计算机具有超强的CPU，充足的内存空间，海量的存储器件，它们为虚拟仪器的发展提供了强有力的硬件支持。 网络技术的迅速发展和普及运用，使虚拟仪器的远程控制和监测得以实现，而且，虚拟仪器的开发不仅局限于比较有限的地域空间，它可以在全球范围内共同开发一个大型项目，实现资源共享，为虚拟仪器的未来发展提供无限可能[2]。 二、基于PLC实现功能的控制系统 可编程控制器是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越，已被广泛的应用于工业控制的各个领域，并已经成为工业自动化的三大支柱（PLC\\工业机器人、CAD/CAM）之一。 PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始word文档 可自由复制编辑
的重复上述循环扫描的。 总体方案：首先，利用集成湿度传感器，把环境湿度转换成电压信号；再经过调理电路，转换成易于转换的电压；然后，通过A/D转换器把经调理电路送来的电压信号转换成相应的数学量，经寄存器把这一数字暂存起来。从寄存器取出存放的数字量后，经译码器把该数字量转换成相应的低电平信号。此低电平又要经过与非门电路转换成高电平信号，而高电平信号则接到三极管的基极，三极管导通，处于集成极的继电器K得电，继电器K驱动电建吸和并作为PLC输入信号。利用PLC对环境因子进行调节[3]。 三．基于单片机实现功能的控制系统 基于单片机实现功能的电路可有多种设计方案，一般都采用AT89C5或AT89C52芯片较多。用以下几种方法可实现： 1. 以STC89C52单片机为主控器件，以湿度传感器，1602显示屏外部器件的环境的湿度检测与控制系统。该系统利用相关传感器采集数据，用单片机STC89C52处理数据把信息通过LCD显示屏显示出来，还可以通过单片机的通用串行接口把 数据信息传递给PC机保留分析。 STC89C52是一种低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器,采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术;片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器；在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵 活、超有效的解决方案;价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强。 整个系统由单片机、湿度传感器、显示模块、报警器、湿度调节系统以及键盘等6部分组成。用户预先输入湿度报警值到程序中，该值作为系统阈值。湿度传感器监测值传输给单片机，当单片机监测到的数值超出所设定阈值时，驱动蜂鸣器报警，并为湿度调节系统提供控制信号，实现自动控制。湿度调节系统包括加湿模块、除湿模块[4]。 2.以STC89C52单片机为核心, 通过PID算法达到对温度、湿度的检测及其控制,同时,通过LED 数码管直观的显示通过控制系统后的温、湿度值,当出现异常现象时,通过报警装置发出警告,温湿度传感器分别用单总线数字式温度传感器DS18B02和电容式湿敏传感器HS1101,A/D芯片采用TLC2453，显示电路是采用4个LED组成的单元电路，报警电路采用蜂鸣器和发光二极管组成的电路[5]。以AT89S51单片机作为核心处理器，它是一种带4节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、word文档 可自由复制编辑
高性能MOS8位微处理器。 3.以STC89C52单片机为系统核心,，以HM1500LF作为湿度传感器，最后利用DELPHI软件进行系统仿真。操作简单方便,自动化程度高,造价低廉,具有良好的应用前景和推广价值。系统在初始化完成后就进入温度测量程序,实时地测量当前的温度并通过显示电路在LCD上显示。程序中以中断的方式来重新设定温度的上下限。根据硬件设计完成对湿度的控制。 湿度传感器HM1500LF是法国Humirel公司生产的一种低价位的线性电压输出湿度传感器,HM1500LF的测湿元件选用湿敏电容,利用电容量与相对湿度的函数关系即可测量湿度。上位机软件采用Borland Delphi编写。Delphi是Borland公司研制的新一代可视化开发工具,具有良好的数据库访问能力,是一个非常强大灵活的应用程序开发组件的集合。上位机软件主要由实时监测模块、大棚信息模块、智能控制模块、环境参数设置模块、作物长势记录模块和直接控制模块6大模块组成。 在上述的几种实现方式中，通过LabVIEW语言及基于PLC来实现功能的方式虽然存在很多的优点，但基于现在我所学的专业知识及单片机的广泛认知度，采用单片机来设计该湿度控制系统更方便设计。而在基于单片机来实现功能的几种方案中，不论是采用PID算法还是Borland Delphi编写软件，首先都需采用一个湿度传感器对环境湿度进行测量。湿度传感器是湿度检测控制系统的灵魂，湿度测控系统的性能很大程度上依赖传感器的特性。湿度传感器种类繁多，按照湿度传感器工作原理的不同进行分类，一般可分为伸缩式、蒸发式、露点式、电子式及光电式等多种类型。其中电子式分类是利用材料的电特性与空气中湿度变化呈现一定的关系确定气体湿度。这类湿度传感器特别适用予自动控制领域，一般可分为电阻式和电容式两种。另外现如今运用广泛的集成湿度传感器，它是微电子技术和微电子机械系统（MEMS)发展的产物，这两种技术结合越来，使得湿度传感器在功能和微型化方面均有所突破[8]。目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品，从输出形式来看，大致可将湿度传感器分成以下三种类型： 1） 线性电压输出式集成湿度传感器 典型产品有HIH3605／3610、HMl500／1520。其主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染能力强。 2） 线性频率输出式集成湿度传感器 典型产品为HF3223型。它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器。[7][6]word文档 可自由复制编辑