毕业设计说明书
题目：制药车间温湿度智能控制系统的设计姓名：师明元
学院：电气工程与信息工程学院
专业：电气工程及其自动化
班级：电气六班
学号：07230614
指导教师：包广清
2011年5月25 日
摘要
对于制药车间温湿度智能控制系统的设计，采用了以PID为控制算法，PLC为控制器的设计。为了解决制药车间所需的温/湿度点数多，为了提高数据传送的可靠性，降低系统成本，采用“ITU总线”数字式温湿度传感器LTM-8901来实现空调系统温湿度的采集。
温度的控制是以给定值和采集的温度平均值求得的偏差为PID输入值，通过判断PID 输出值的正负，来决定执行机构的动作。当PID输出值为正时，打开热水阀，用其数值来控制阀门开度，最终达到对空气加热程度的控制；当它为负时，打开冷水阀，用其数值的绝对值来控制阀门开度，最终达到对空气冷却程度的控制，为了防止冷水阀和热水阀频繁切换，在PID输出时设置了[-5%～5%]的死区。
湿度的控制也是以给定值和采集的湿度平均值求得的偏差为PID输入值，将PID输出值转化为控制除湿器工作的时间。送风量的控制是以洁净区与非洁净区空气压差传感器返回的压差值为控制依据，当其值大于10Pa时，通过调节送风阀门的开度来达到对送风量的增加。
对于监控系统的设计是采用组态王6.53组态软件来实现，监控系统软件由多个界面组成，能实时显示温湿度等值，并能设定参数,记录数据，打印报表和历史数据查询等功能。
关键词：PID；PLC；温湿度控制；监控系统
Abstract
For pharmaceutical workshop temperature and humidity control system of intelligent design, adopted to control algorithm with PID controller is designed, PLC as. In order to solve pharmaceutical workshop of temperature/humidity points needed, in order to improve the reliability of data transmission, reduce the system cost, use "ITU bus" digital temperature and humidity sensors LTM - 8901 to achieve air conditioning system of temperature and humidity acquisition.
The control of the temperature is a given value and collection temperature averages of deviation is obtained by judgment, the input value of PID plus or minus, output value of PID decide actuators movement. When PID output values for timing, open a hot water valve, with its numerical control valve opening, achieve finally to air heating degree of control; When it is negative, open the cold water valve, with the absolute value of its numerical control valve opening, achieve finally to air cooling degree of control, in order to prevent cold water valve and hot water valve frequent switching, output Settings in PID [- 5% ~ 5%] the dead zone.
Humidity control is also known for a given value and collection of the humidity average deviation is obtained, the input value of PID output value of PID control dehumidifiers work is transformed into the time. Send air control is clean areas with the clean zone return air pressure difference sensors for pressure differential control basis, when its values greater than 10Pa by adjusting the supply air valve, the opening to send to the increase of air.
For the design of monitoring and control system is to use kingview 6.53 configuration software to realize, monitoring system composed by multiple interface software, which can real-time display temperature and humidity equivalent, and can set parameters, record data, print report and historical data query etc. Function.
Key Words：PID;PLC; Temperature and humidity control;Monitoring system
目录
第1章绪论 (1)
1.1 设计背景 (1)
1.2 技术背景 (1)
1.3 厂房温湿度控制研究现状 (1)
1.4 设计目的和意义 (3)
第2章制药车间温湿度控制的工艺原理 (4)
2.1 制药车间温湿度设计要求 (4)
2.2 制药车间温湿度控制对象数学模型的建立 (4)
2.3 制药车间温度控制方案 (6)
第3章制药车间温湿度控制系统硬件设计 (9)
3.1 制药车间空调系统设计 (9)
3.2 制药车间温湿度检测系统设计 (11)
3.3 温湿度控制器的选择 (14)
第4章制药车间温湿度智能控制系统软件设计 (23)
4.1 下位机PLC控制程序 (23)
4.2 上位机监控系统 (34)
第5章总结 (41)
附录 (43)
程序清单 (43)
参考文献 (55)
致谢 (56)
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第1章绪论
1.1 设计背景
药品生产车间不同于一般的舒适性空调房间，根据国家《药品生产质量管理规范》(GMP)(1998年修订)的规定，对于非无菌药品(指法定药品标准中未列无菌检查项目的制剂)的生产环境一般要求温度在18℃—26℃，相对湿度在45％--65％以内，同时对空气的洁净度要求较高，故空调系统的换气次数较多，新风量大，甚至还设有直排系统。目前，固体车间空调系统的温湿度控制还是采用人工调节的方法，完全依赖于人的经验，随意性大，使得整个车间的温／湿度控制性能不稳定，波动较大，同时也无法实时、精确、快速地显示和传递湿度信息。因此，实现生产车间温／湿度的实时监测和自动控制，并提高空调系统的运行效率，减少空调系统消耗的能量具有重要意义。
1.2 技术背景
现今厂房温湿度控制现状是传统的PID控制和现今的智能控制。伴随着控制系统越来智能化，控制对象复杂，且控制精度要求高等特点，智能PID控制应用很广泛，应用最为广泛的是模糊PID控制。
PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于算法简单，鲁棒性好以及可靠性高等优点，被广泛用于工业过程控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
现今，工业控制系统不再用由大量继电器和开关器件等组成的简单控制系统，系统复杂，功能有限，可靠性很差，不便安装和维护。现今工业控制系统的控制器均采用PLC，单片机也会用于小系统或可靠性不高的场合。PLC优点显著，无可挑剔。显著优点有：编程简单；功能强，性价比高；硬件配套齐全；可靠性高，抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；维修方便；体积小，耗能低。
1.3 厂房温湿度控制研究现状
1.3.1 PID控制
PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于算法简单，鲁棒性好以及可靠性高等优点，被广泛用于工业过程控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
在PID控制中，一个关键的问题是PID参数的整定．传统的方法是在获取对象数学模型的基础上，根据某一整定原则来确定PID参数，然而实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定性和纯滞后等特点，难以建立精确的数学模型；同时在噪声、负载扰动等因素的影响下，过程参数，甚至模型结构均会发生变化，应用常规PID控制器往往不能达到理想的控制效果。这就希望PID的三个特性参数能够根据对象的数学模型进行在线调整。
1.3.2 智能控制
智能控制是当前控制技术发展的新动向，为解决复杂的不确定系统的控制提供了新的途径。智能控制技术可在对象特性参数或结构发生变化时在线辨识对象的特征参数，目前被广泛应用于各种温湿度控制系统中。
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1. 神经网络控制
神经网络系统实际上是以一种简单的计算．处理单元(即神经元)为节点，采用某种网络拓扑结构构成的活性网络，可以用来描述几乎任意的非线性系统，并能在不同程度和层次上模仿人脑神经系统的信息处理、存储和检索功能。针对温度控制系统负载变化以及外界干扰因素复杂等特点，人工神经网络以其高度的非线性映射、自组织、自学习和联想记忆等功能，可对复杂的非线性系统建模。该方法抗干扰能力强，且易于用软件实现。
2. 模糊控制．
模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制。温湿度控制系统的模型通常是不完善的，即使模型已知，也存在参数变化的问题。而模糊控制适应大惯性和纯延滞后系统，不需要知道系统的精确信息，仅依赖于操作人员的经验和直观判断，非常容易应用。同传统的PID控制比较，模糊控制响应快、超调量小、对参数变化不敏感。但通常使用的二维模糊控制器是以系统误差E和误差变化EC 为输入变量，具有类似于常规PD控制器的作用，使系统可以获得良好的动态性能，但存在静态误差。
3. 遗传算法
遗传算法是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰的生物进化过程的全局优化搜索算法。它将生物进化过程中适者生存规则与群体内部染色体的随机信息交换机制相结合，通过正确的编码机制和适应度函数的选择来操作称为染色体的二进制串l或0。基于遗传算法温控系统是将传感器得到的温度信号放大，数字化后送入计算机，计算机将其与给定温度进行比较，用遗传算法来优化控制器的输出，具有很高的稳定度，温湿度控精度高。
1.3.3 智能控制与PID控制相结合
将智能控制技术与常规的PID控制技术相结合形成所谓的智能PID控制，如模糊PID 控制、自适应PID控制、神经网络PID控制和专家PID控制等是目前自动控制领域研究的热点，它具有不依赖系统精确数学模型的特点，对系统参数的变化具有较好的鲁棒性，利用智能控制技术可实现PID参数的在线最佳调整。
1. 模糊PID控制
将模糊控制与PID控制相结合形成模糊PID，它可运用模糊数学的基本理论和方法，把规则的条件、操作用模糊集表示，并把这些模糊控制规则以及有关信息(如评价指标、初始PIE)参数等)作为知识存入计算机知识库中，计算机根据温湿度控制系统的实际响应情况运用模糊推理，即可自动实现对PID参数的最佳调整。这种复合控制策略比PID控制具有更快的动态响应和更小的超调，比模糊控制具有更高的稳态精度。
2. 自适应PID控制
自适应控制系统具有“辨识．决策．修改"的功能，它能够认识环境条件的变化，并自动校正控制动作，使系统达到最优或次优的控制效果。将自适应控制思想与常规PID 控制器相结合形成的自适应PID控制具有自适应控制和普通PID控制器两方面的优点。它既有自动辩识被控过程参数，自动整定控制器参数，能够适应被控过程参数的变化等一系列优点，又具有常规PID控制器结构简单，鲁棒性好，可靠性高，为现场工作人员和设计工程师们所熟悉的优点。
3. 神经网络PID控制
神经网络PID控制可以根据系统的运行状态，通过神经网络自身的学习，调节PID 控制器的参数，以期达到某种性能指标的最优化。在温湿度控制系统中，．将各种影响因素如气温、外加电压、被加热物体性质以及被加热物体温湿度等作为网络的输入，将
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其输出作为PID控制器的参数，以实验数据作为样本，在微机上反复迭代，自我完善与修正，直至系统收敛，得到网络权值，达到自整定PID控制器参数的目的。
4. 专家P1D控制
专家系统是应用人工智能技术，根据某个领域一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些难以建立数学模型而又依赖专家经验知识的复杂问题。利用专家经验来设计PID参数便构成专家PID控制，它不必精确地辩识被控对象的数学模型，可根据偏差大小及偏差变化用专家的经验来在线整定PID参数，由它构成的控制系统具有运行稳定、控制性能优良、抗干扰强、维护方便等显著的特点。
综上所述，无论是神经网络、模糊控制还是专家系统都属于人工智能领域，同PID 结合以调节PID参数，适应温湿度控制系统非线性、干扰多、大时延、时变等特点。在实际应用中，应该根据具体的应用场合、不同的控制曲线和控制精度，选择不同的控制方法。
1.4 设计目的和意义
目前，制药车间空调系统的温湿度控制还是采用人工调节的方法，完全全依赖于人的经验，随意性大，使得整个车间的温／湿度控制性能不稳定，波动较大，同时也无法实时、精确、快速地显示和传递湿度信息。因此，实现制药车间温湿度智能控制显得十分必要，为制药提供一个很好的环境。通过应用现代控制原理，实现生产车间温／湿度的实时监测和自动控制，并提高空调系统的运行效率，减少空调系统消耗的能量，实现了高效、环保、节能，这是国家倡导和鼓励的，也是适应时代的要求。
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第2章 制药车间温湿度控制的工艺原理
2.1 制药车间温湿度设计要求
药品生产车间不同于一般的舒适性空调房间，根据国家《药品生产质量管理规范》(GMP)(1998年修订)的规定，对于非无菌药品(指法定药品标准中未列无菌检查项目的制剂)的生产环境一般要求温度在18℃——26℃，相对湿度在45％--65％以内，同时对空气的洁净度要求较高。
通常情况下，冬季室内环境的温湿度设定值为容许的下限值，夏季为容许的上限值，春秋季则在允许的范围内浮动。根据本次设计提供的主要技术指标，1000平米生产车间，车间温、湿度控制治标如下：
2.2 制药车间温湿度控制对象数学模型的建立
2.2.1 制药车间温度控制对象数学模型
根据工程经验和资料得知，温度具有非线性、大惯性、纯滞后的特点，与系统中的
温度传感器，D/A 转换电路和冷\热阀等环节的时间常数相比，温度的时间常数非常大，为了处理和计算方便，工程上均将小惯性环节忽略，只保留其较大环节。因此本次关于温度设计只保留温度环节的时间常数，其它环节的时间常数均忽略。在工业生产过程中，大多数过程模型可以近似地以一阶、二阶以及一阶加延时、二阶加延时描述，工程对温度环节均用一阶惯性环节加纯延时进行描述，即
s
e 1
)(τ-+=Ts K s G （2-1）
式中，K 为放大系数；
T 为对象的时间常数，单位秒； τ为纯滞后时间，单位秒。
为了建立制药车间温度控制对象模型，采用了工程上常用的阶跃响应法来确定式2-1中的参数，即在制药温度处于稳定的状态下，通过加大阀门的开度给对象施加一个阶跃扰动信号，然后测定制药车间温度随时间变化的曲线。在不同的工况下我们测量了十组数据，取其中时间常数最大的一组数据作为建立对象数学模型的依据，如图2-1所示。
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图2-1 制药车间温度控制系统阶跃响应曲线
从图2-1中可以看出实际测得的原始曲线是将所有采集点数据进行折线线连接而成的，存在许多毛刺。我们采用MATLAB 提供的曲线拟合工具箱中的高斯函数对原始曲线进行了平滑处理，如图2-2所示。然后通过切线法可获得对象的纯滞后时间r=200s ，时间常数T=1680s 。图2-1的阶跃响应曲线是在阀门开度增大30％的情况下测得的，经过约36分钟，车间的温度由25.4℃下降到21.4℃，通过计算可得K=0．83。则温度控制对象的近似数学模型为
s 200e 1
s 16803.80s (-+=）
T G （2-2）
图2-2 平滑处理后的阶跃响应曲线
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2.2.2 制药车间湿度控制对象数学模型
用建立车间温度控制对象数学模型相同的方法，可建立制药车间湿度控制对象数学模型为
s
260e 1
s 19203.30s -+=）（D
G （2-3） 2.3 制药车间温度控制方案
由于完全依赖于人的经验的温度控制，随意性大，使得整个车间的温度控制性能不稳定，波动大，对制药车间来说，不能达到需求的精度，因此现代控制方法显得非常需要。现今控制方法很多，大多控制方法已十分成熟，现今广泛被应用于工业自动化控制中。控制从开环控制到闭环控制发展，闭环控制被广泛的应。控制同时从经典控制到智
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形成了闭环，但这样增加人工成本，人的反应速度有限等，所以开环不在智能控制中出现，闭环控制是必然采用的。
一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上，控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。
2.3.1 制药车间湿度控制系统框图
温度控制的原理框图如图2-3所示,通过将温度给定值和温度设定值的做差比较，用温度偏差作为PID控制器的输入值，经过PID运算和限幅处理做为PID输出，通过对PID输出值正负的判断决定执行机构的动作。如果输出值为负，打开冷水阀进行冷却降温；如果输出值是正的，打开热水阀进行加热。通常情况下，冬季室内环境的温度设定值为容许的下限值，夏季为容许的上限值，春秋季则在允许的范围内浮动。
采样开关
图2-3 制药车间湿度控制系统框图
2.3.2 制药车间湿度控制系统框图
制体车间湿度控制系统框图如图2-4所示，对湿度控制原理的诠释。在本系统中，通过湿度给定值和湿度采样值的做差比较，将湿度偏差值作为PID的输入值，经PID运算后，将PID输出值送往PWM控制器，通过软件实现PWM控制功能，用PWM控制器的输出作为除湿器开通时间。
采样开关
图2-4 制药车间湿度控制系统框图
由于对湿度控制精度的要求不高(±5％)，为了充分利用原有的除湿设备，湿度拟采用PWM控制方式，即根据湿度偏差的大小调节除湿机的运行时间，达到控制
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车间湿度的目的。图中，PWM 控制器的作用有两方面：一是将PID 控制器的输出ud 限制在[0—250]区间内；二是将PID 控制器的限幅输出值转换成控制除湿设备运行的时间B ，其转换关系为
d d u ?=K B （2-6）
式中，Kd 为转换系数，Kd=60／250。60为湿度控制系统的控制周期(湿度控制系统的采样周期和控制周期与温度控制系统一致)。
考虑到湿度控制系统的控制周期为60s ，若用接触器来控制除湿设备的通断，则接触器的触点需频繁动作，容易损坏。因此，我们选用接触器来控制除湿设备的通断。
同时，为了防止除湿设备在设定值附近频繁切换，在湿度设定值的附近设置了5％的控制死区，其宽度可通过控制软件调整调。
虽然温度和湿度之间存在交叉耦合，且温度变量对湿度变量的影响较大，但本系统对湿度控制的精度要求不高，因此，不设置温／湿度解耦控制环节。同理，也不考虑滞后对湿度控制的影响。
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第3章制药车间温湿度控制系统硬件设计
3.1 制药车间空调系统设计
3.1.1 制药车间空调系统介绍
制药车间总面积为1000m2，除去走廊，储存房等，需要进行空气处理的洁净区大约为870m2。因此，制药车间的空调系统设计如图3-1所示。整个系统包含一台DBKA-72XY新风柜(1.8kW)、一台蒙特MA7000FS除湿机(7.8 kW，7000 m3／h)、一台德惠ZKJ-40Y组合式空调机组(30 kW，40000 m3／h，一用一备)和一个温湿度控制柜。空调系统所需的7～12℃冷冻循环水由厂区冷冻站提供，40～45℃蒸汽热源由厂区蒸汽管网提供。
制药车间空调系统采用集中式中央空调一次回风系统，室外新风进入新风柜经无纺布初效过滤器滤除空气中的大颗粒尘土后通过风门M2进入组合式空调机组与回风混合，混合空气需经过三级过滤处理以及降温(或升温)处理后，由离心式送风机将满足生产要求的空气送到洁净区的各个房间。该空调系统采用空气．水换热的形式来改变空气的温度，即夏季由冷却盘管通入冷冻水对空气进行降温处理，冬季由加热盘管通入蒸汽对空气进行加热处理。因此，只要改变图3-1中YVl 和YV2阀门的开度即可调节车间的温度。
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图3-1 制药车间空调系统结构示意图
制药车间内各个功能区域的面积均不大，其气流组织形式采用上送下侧回方式，即送风口位于房间上部，回风口侧置于房间的下部，此送风方式有利于新风与室内空气充分混合，形成均匀的温度场，相对于其他气流组织形式而言还可适当降低送风量。为了满足送风量、回风量以及换气次数的要求，在整个车间内设置了46个送风口，48个回风口。
本系统新风和回风的混合比例为1：4，即采用固定不变的新风量。因为在恒温恒湿类的空调控制系统中，新风量的变化会导致湿负荷和尘负荷的大幅度、快速地波动，对生产所要求的相对湿度和洁净度有很大的干扰作用。所以，在工程实用上，一般情况下，都是全年采用固定不变的新风量，其控制也相对简单。
除湿时应关闭上图2-1的风门M2，才能使新风进入除湿机，经冷除湿处理后再与回风混合。通过控制除湿机的通断时间来控制空气湿度，控制的原理如2.3.3节制药车间湿度控制系统框图所述。
3.1.2 制药车间空调系统控制要求
1. 监测功能：
2. 控制功能：
（1)根据空调系统的要求启／停风机；
（2)根据新风的温湿度参数以及机组运行季节，修改送风参数的设定值；
（3)控制冷／热阀门的开度，以保证车问空气温度满足生产要求：
（4)控制除湿机的启／停，使春夏两季车间空气相对湿度满足生产要求；
（5)根据洁净区与非洁净区两侧压差，确定是否需要增大送风量。
3. 保护功能：
（1)在紧急情况下，如发生火灾时应立即关闭水阀、风阀和送风风机等；
（2)送风风机与空调系统其他设备的联锁控制，如：当空调系统停止运行时，风机必须延时15分钟后才允许停止工作；
（3)冷／热水阀门的联锁控制i
（4)发生火灾时，应合理控制排烟风机的工作，以阻止火势蔓延；
（5)故障情况下能够声光报警。
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4. 集中监控功能：
（1)车间监控计算机应能显示空调机组的工作状况，送风温湿度，车间温湿度，风阀及水阀状态等；
（2)通过车间监控计算机能够启／停空调机组，修改送风参数的设定值；
（3)当过滤器压差过大、发生火灾、送风电机过载或其它原因停机时，通车问监控计算机报警。
3.2 制药车间温湿度检测系统设计
3.2.1 制药车间温湿度检测
为了了解车间内空气的温湿度是否满足生产要求以及确定空调机组控制和
调节的参照值，需要对固体车间的空气参数进行检测。由于固体车间大部分的
生产工序对空气的洁净度要求较高，为了避免产尘严重的工序对其他工序的影响，固体车间被分隔成47个独立的工作间，各个工作间之间相对封闭，空气流
通较少。其中需要进行温湿度调节的房间有27个，按照面积的大小，在这些房
间中各放置了l～3个温湿度传感器，整个车间共需放置40个温湿度传感器，其
具体布置情况见表3-2。
3.2.2 温湿度传感器的选择
考虑到制药车间温湿度测量点较多，若采用传统的4～20mA传感器进行温湿度的检测，需要一对一的接线。同时，为了能够将这些温湿度测量值送入计算机控制系统，还需要将模拟量信号转换成数字量信号，42路温湿度采集共需84个A／D 转换通道，这势必增加系统的投资和维护工作量。而且模拟信号在传输过程中易
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受干扰，影响温湿度测量的可靠性。鉴于上述原因，本系统采用北京长英科技的“ITU总线"数字式温湿度传感器LTM8901来实现空调系统温湿度的测量。
LTM8901集温湿度测量、显示于一体，且每个温湿度探头输出的测量信息均为可直接联网的数字信号，一条ITU总线上可挂接多个这样的传感器。这不仅大大减少了系统的传输电缆，降低了系统的改造成本，而且提高了数据传输的质量和抗干扰能力。
LTM8901通过“ITU总线一挂接到智能采集控制中心LTM8662，由8662将测量数据送给S7-200PLC进行集中的分析和处理。长英公司可提供表2-3所示的三ITU总线温湿度传感器。
放置1个。生产车间内的温湿度检测采用LTM8901D和LTM8901。其中每个工作区域均放置了1个带显示的LTM8901D，共需27个。考虑到系统改造成本，若某个区域需放置多个温湿度传感器时，该区域其余的温湿度传感器采用不带显示的LTM890l，共需13个。
3.2.3 ITU总线
长英科技“ITU．BUS”(单线总线)是美国DALLAS公司“一线总线"技术的改进，其传输距离≤200m，由VDD、DATA、GND三条线组成。其中上位机ITU通讯所用的数据线DATA为双向总线，所有数据的收发，均通过这条总线来完成，这也是“单总线”一词的由来。
一条ITU总线在理论上可以接600～700个传感器，但由于实际通讯线缆的电容、电阻特性及电缆长度的不同，情况有很大不同。例如，每个LTM8662模块只可支持8路总共64个各种“ITU&1-wire总线"产品。
3.2.4 湿度传感器LTM8901
LTM8901是全新概念的温湿度探头，可同时进行温湿度的测量和显示。它采用了智能线性化技术，数据由传感器出来直接进入采集器，具有高精度、高互换性、数字化、网络化的特点，集经济性、方便性和先进性于一体。
LTM8901的技术指标如下：
1. 温度测量指标
温度测量范围： -25℃～65℃；
温度测量分辨率：0．0625℃；
温度测量精度：±0．5℃；
2. 湿度测量指标
湿度测量范围： 1％～99％RH：
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湿度测量分辨率：0．5％RH；
湿度测量精度：±3％Im；
3. 其他技术指标
通讯距离：采用远端供电方式为100米：采用现场供电方式可达500米以上：回差：±2．0％RH(典型值)；。
年漂移：±0．5％RH(典型值)；
响应时间：5s(典型值)；
功耗： 5V／9．0mA。
3.2.5 制药车间温湿度检测系统
制药车间的工作间是沿两条走廊左右分布，整个车间的长度为60m。考虑到LTM8901采用远端供电方式时通讯距离为100米，本系统所需的42个温湿度传感器分5路接入智能采集控制中心LTM8662，其具体情况如图3-2所示。LTM8662将所有传感器的测量数据通过RS-485通讯线送到S7-200PLC，由PLC对数据进行集中的处理和分析。
3.2.6 智能采集控制中心LTM8662
1. LTM8662与PLC的通讯
LTM8662是采集信息送往上位机及控制信息发送到ITU单元的枢纽，它与
S7-200之间通过串口以RS-485方式进行数据交换，通讯距离可达1200m，波特率9600／19200／38400可选。为了避免多个设备在同一时间发送数据而导致竞争，所有的RS-485网的通讯由PLC控制，采用上位机主导的命令／响应方式。LTM8662不发送数据时处于监听模式，并可不断地巡检检测量。当PLC发出数据读取命令时，LTM8662模块会在一定的时间内作出响应；如果模块在一定时间内不响应，则PLC 将判定模块“超时”。
2 . LTM8662与ITU单元的通讯
LTM8662与数字化传感器之间使用“一线或ITU总线一进行通讯，可同时处理ITU总线和1-wire总线产品信息。每个LTM8662模块可拉出8条电缆，两种协议的传感器不可同线混布，需接入到不同的通道，但同种协议的传感器可以同线混布，连线长度一般可达100m。LTM8662会根据所监测到的第一个数字化传感器及单元类型确定通道的总线类型是ITU总线还是1-wire总线，还可自动识别每个通道传感器的类型、数量和配置。
3. LTM8662的数据读取命令
LTM8662智能模块命令集由十多个不同的命令组成，如：设定配置参数、返回所有通道传感器及前端测控单元的数据等命令其命令格式为：
[命令符][地址][命令][数据][回车]
在LTM8662命令集中，最为常用的是#AA8命令，其功能是读回地址为AA的模块的所有通道的所有传感器及前端测控单元的数据，从(范围00H～FFH)为被呼叫模块的地址，用两字符ASCII码表示。当上位机向地址为从的8662发出数据读取命令时，若接收到“?AA(cr)”，则表示刚才所发送的命令无响应；若接收到“>AA(数据数量)(数据)(cr)(校验和)，则表示刚才所发送的命令有效。
4. LTM8662允许的最短数据采样周期
LTM8662智能模块属于LTM-8000系列模块中的单CPU被动型模块，平时为等待状态，当接收到上位机的数据读取命令#AA8时，会在<20ms的时间内应答，并触发下一次的数据采集。由于数据的传送和采集需要一定的时间，这期间8662模块无
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法响应上位机的命令，上位机需等待一定时间后才能再向8662发送命令。上位机最小数据采样周期的计算方法如图3-2所示。
上位机发送数据读取命令的时间t1
T
≤20ms 预留时间
8662应答数据t2
数据采集及转换时间t3
图3-2 LTM8662最小数据采集周期 图中，
3
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1020
25/8000)412(251000/8000)47520+?+??+=?++??+++=N B N N B N （ 因此，LTM8662所允许的最小数据读取周期为
ms 102025/8000)412(+?+??+=N B N T (3-1)
式中，B 为波特率，可为9600、19200、38400；
N 为传感器个数；
25为8662对每个传感器进行数据采集所需的时间，单位ms ； 1000为8662转换数据的时间。
3.3 温湿度控制器的选择
由于控制器的输入量和输出量比较多,单片机几乎难以达到设计要求，因此采用工业常用控制器PLC ，由于PLC 的优点显著，现今在工业控制控制系统中应用很广。
3.3.1 PLC 的产生
PLC 产生以前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承担着生产过程自动控制的艰巨任务。这样的控制系统，需要大量的导线，大量的控制柜，占据大量的空间，消耗大量的电能。为保证控制系统的正常运行，需要安排大量的电气技术人员进行维护，尤其是在生产工艺发生变化时，甚至可能需要重新设计组装控制系统。
为了寻求一种比继电器更可靠、响应速度更快、功能更强大的通用工业控制器。1969年，美国数据设备公司（DEC ）根据上述要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，人们把它称为可编程序控制器（programmable logic controller ，PLC ）。
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20世纪70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程逻辑控制器更多的具备计算机功能，不仅用逻辑编程取代硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能。从此PLC真正成为一种电子计算机工业控制装置，而且做到了小型化和超小化。
进入20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展。不仅控制功能增强，功耗。体积减少，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程I/O 和通讯网络、数据处理以及图像显示也有了长足的发展。所有这些已经使PLC应用于连续生产的过程控制系统，使之成为今天自动化技术的四大支柱之一。
3.3.2 PLC的特点
1. 编程方法简单易学
2. 功能强，性能价格比高
3. 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
4. 可靠性高，抗干扰能力强
5. 系统的设计、安装、调试工作量少
6. 维修工作量小，维修方便
7. 体积小，能耗低
3.3.3 PLC的应用领域
PLC已经广泛地应用在所有的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，PLC的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：
1. 顺序逻辑控制
2. 运动控制
3. 定时控制
4. 计数控制
5. 步进控制
6. 数据处理
7. 模/数和数/模转换
8. 通讯及联网
3.3.4 PLC的硬件结构
1. 中央处理器（CPU）
2. 存储器
3. 输入部件及接口（数字量）
4. 输出部件及接口（数字量）
5. 模拟量输入/输出接口模块
6. 扩展接口与通信接口
7. 编程器
8. 其他
在进行PLC控制系统设计时还可以根据需要配置一些外部设备。
（1）人—机接口装置（HMI）：人—机接口装置又叫操作员接口，用于实现操作人员与PLC控制系统的对话和相互作用。
（2）外存储器：将用户程序存储在盒式磁带机或磁盘驱动器的磁盘中，作为程序备份或改变生产工艺流程时调用。
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（3）打印机：打印机在用户程序编程阶段用来打印带注解的梯形图程序或语句表程序。
3.3.5 PLC的工作原理
PLC的工作方式有两个显著特点：一个是周期性顺序扫描，一个是信号集中批处理。
PLC通电后，需要对软硬件都做一些初始化的工作。为了使PLC的输出及及时地响应各种输入信号，初始化后反复不停地分步处理各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为周期性顺序扫描工作方式。
由于PLC的I/O点数较多，采用集中批处理的方法，可简化操作过程偏于控制，提高系统可靠性，因此，PLC的另一个主要特点就是对输入采样、执行用户程序、输出刷新、实施集中批处理。
3.3.6 控制器的选择
由于西门子生产的PLC性价比好，被广泛认可，在中国尤为青睐，再加上本次设计的输入输出点数不多，所以采用西门子S7-200为控制器。
S7-200PLC是德国西门子（SIEMENS）公司生产的一种小型PLC，但其许多功能已经达到中、大型PLC的水平，而价格却与小型机一样。因此，它一经推出，即受到了广泛的关注。特别是S7-200CPU22X系列PLC，由于它具有多种功能模块和人机界面（HMI）可供选择，所以系统的集成度非常方便，还可以很容易地组成PLC网络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。
由于本次设计为数字输入为24点，数字输出为13点，所以选西门子S7-200 CPU226，CPU226简介如下所示：
1. 24输入/16输出共40个数字量I/O点。
2. 可连接7个扩展模板单元，最大可扩展至248个数字量I/O点或35路模拟量I/O。
3. 13KB的的程序和数据存储区空间。
4. 6个独立的30khz的高速计数器，2路独立的20khz的高速脉冲输出。
5. 具有PID控制器
6. 2个RS-485通信/编程口。
7. 具有多点接口MPI通讯协议。
8. 具有点对点接口PPI通信协议。
9. 具有自由通信口。
10. I/O端子排可以很容易地整体拆御。
1．I/O分配表
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理工类大学本科毕业设计论文 基于单片机的温湿度控制系统 目录 摘要 (2) 1、绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2立题的目的和意义 (2) 1.3植被栽培技术 (2) 温室环境的调节 (3) 1.4本系统主要研究内容 (3) 2 、系统总体分析与设计 (3) 2.1系统功能及系统的组成和工作原理 (3) 2.1.1.总体方案 (3) 2.1.2. 实施措施 (3) 2.1.3.硬件系统设计 (4) 主机与主要部件的选择： (4) 2.2温湿度采样与控制系统 (4) 2.2.1.温湿度采样系统 (5) 2.2.2.温湿度控制系统 (5) 2.3键盘显示系统 (5) 2.4报警系统 (7) 2.5硬件电路设计 (7) 2.5.1. 系统硬件配置 (7) 2.5.2. 主要组件简介 (7) 3 软件系统设计 (10) 3.1系统初始化模块 (10) 3.2键盘显示模块 (11) 3.3采样转换模块 (11) 3.4温湿度控制模块 (12) 3.5报警模块 (13) 4 硬件调试方案 (14) 4.1硬件电路的调试 (14) 4.2功能模块的调试方案 (15) 结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (16) 附录： (18)
基于单片机的温湿度控制系统设计 摘要 本文利用8051单片机设计一个温室的温湿度控制系统，对给定的温湿度进行控制并实时显示，其中温湿度信号各有四路，系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段，在本系统中采用温度优先模式，循环处理。 关键字：89C51 8729键盘显示 LCD显示 ADC0809 1、绪论 1.1 课题背景 改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。 1.2 立题的目的和意义 8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性价比高。 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。 1.3 植被栽培技术 植被“设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施[1]。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄
天成药业有限公司 药品储存温湿度自动监测系统 建设服务方案 北京龙鼎金陆测控技术有限公司
一、北京龙鼎金陆简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司坐落于国家级经济技术开发区－北京经济技术开发区，也称亦庄开发区，是国家计量院高级工程师及地方传感器协会副会长联合成立的一家集科、工、贸为一体的现代化高科技企业。 公司从成立伊始一直脚踏实地的努力为国人创造“质好而不贵”的国货精品，打造以自主创新为龙鼎企业特色的产业价值链，塑造龙鼎金陆LD的这一民族品牌，并一定坚信会成为振兴民族传感器事业及工业自动化控制系统的一面旗帜来迎接国际化的 挑战。 近年来，公司又荟萃了环材料学、力学等多种学科的精良人材，不但吸取了日本株式会社共和电业、美国KULITE公司的箔式传感器、扩散硅传感器的制造技术，而且凭借雄厚的技术、科技开发力量及精湛的生产工艺水平，研制、开发、制造上百种称重测力传感器、压力变送器、智能仪表及计算机控制系统。广泛应用于船舶、汽车制造、内燃机、电机、冶金、化工、食品、医疗、航空航天、各大科研所、院校、交通、能源、机械制造、建材等领域。 公司全体员工以热情周到的售前和售后服务，深得用户的好评和信赖。北京龙鼎金陆测控技术有限公司全体员工热忱欢迎各界人士的光临与指导，同时也希望各界人士对我司做深入的监督，以便我们随时的纠正我们的不足，力争向您提供更优质的产品和服务。 以良好的信誉、周到的服务、可靠的质量铸造国货精品是我们一贯的宗旨 以创新技术、优化管理和齐心协力提升品质来嬴取客户信赖是我们的根本 二、我们的优势 北京龙鼎金陆作为一家药品储运温湿度监测系统研发、建设的高新技术企业，为各类涉药企业提供稳定、高效的温湿度监测设备及系统解决方案。 服务专业专注 公司深入研究药品产业政策及行业管理特点，专注服务于药品监管部门与药品相关企业。 公司建立了具备行业资格准入要求的人员队伍，温湿度监管平台及温湿度监
交通信号控制系统解决方案 1概述 交通信号控制系统，是智能交通系统（ITS）在交通管理工作中的基本应用，也是城市智能交通管控系统中最直接、最基础的应用系统。通过建设信号控制系统，实现信号路口联网远程控制、交通流量的采集、路口自适应控制、绿波协调控制以及区域的自适应控制，有效减少车辆的停车次数，节省旅行时间；后台实时调整信号配时，采取多时段控制方式，必要时，可通过智能交通管理中心人工干预，直接控制路口交通信号机执行指定相位，有效的疏导交通，减少行车延误，提高通行能力，缓解日益严峻的城区道路交通拥堵压力，提高城区交通综合管理能力，减少汽车尾气排放，美化环境，提升城区形象。 2系统结构设计 系统结构划分为3级：分别为中心控制级设备、区域控制级设备以及路口控制级设备。交通信号控制系统设备主要包括中心设备、前段设备和通信设备。
（1）中心控制级设备 中心控制级设备作用主要是： ?监控整个系统的运行。 ?协调区域控制级的运行。 ?具备区域控制级的所有功能。（2）区域控制级设备 区域控制级设备作用主要是： ?监控受控区域的运行。
?对路口交通信号进行协调控制。 ?对路口交通信号机的工作状态和故障情况进行监视。 ?通过人机回话对路口交通信号机进行人工干预。 ?监视和控制区域级外部设备的运行。 ?进行交通流量统计处理。 （3）路口控制级设备 路口控制级设备即信号机，其作用主要是： ?控制路口交通信号灯。 ?接收处理来自车辆检测器的交通流信息，并定时向区域计算机发送。 ?接收处理来自区域计算机的命令，并向区域计算机反馈工作状态和故障信息。 ?具有单点优化能力。 3系统功能设计 3.1基础功能 （1）区域自适应控制 系统以控制子区作为基本控制单元，综合考虑子区内的交通运行状态（如交通阻塞、交通拥挤、交通顺畅）、交叉口的关联性大小、交叉口的实际交通量，确定公共信号周期与相位差的决策模型，并运用智能优化算法实时优化子区协调控制配时参数，实现控制子区交叉口的协调控制功能。 系统的区域交叉口协调控制能够确保控制区域内的交通流时刻处于最佳运行状态，相邻交叉口之间协调方向的行驶车流可以获得尽可能不停顿的通行权，大大降低车辆在交叉口频繁加减速所产生的交通污染，减少区域交通总的车辆燃油
蔬菜大棚温湿度测控系统设计 摘要 温室大棚是设施农业的重要组成部分，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。计算机应用技术的发展，也使得用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。 对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。本设计是一个专门为温室大棚温湿度测量控制而设计的系统。通过对系统的硬件部分和软件部分设计来达到监控要求。硬件部分实现了对温湿度传感器模块、显示模块、控制模块的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过程序实现。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过实践证明，系统具有性能好、操作方便等优点，能实现对温湿度等的显示、调节和控制。系统在其它领域还具有一定的推广价值。 关键词：大棚，温度，湿度，传感器
The Design of Greenhouse Temperature and Humidity Control System ABSTRACT Greenhouse is an important component of protected agriculture. Measuring and controlling systen is the basis of the management automation in the greenhouse. With the growth rules analyzing measurement data and controlling circumstance condition. It makes greenhouse better, and more productive and high quality. With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, the plastic temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. For vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. The thesis is about an intelligent system designed for controlling the temperature and humidity of a greenhouse. It can meet the demand of monitoring through the design of hardware and that of software in details. The former is more important in this dissertation, including the introduction of sensor of measuring temperature and humidity, demonstrating mode of data, the mode of control and the connecting part of the changing column. And according to the design thoughts the latter shows the flow chart of the main program and the subprogram, realized by program. This thesis choose the decices as full consideration of the ration between prformance and cost as possible. The system adopts quite a new integrated circuit, which makes it function better and run more conveniently when put into practice. Furthermore, not only can it achieve the goals of manifesting and regulating the temperature, but also it can be controlled. And it has much of value to apply and popularize in other fields. KEY WORDS:Vegetable, Temperature, Humidity, Sensor
上海交通大学 温度湿度监控系统仿真设计 研究报告 设计题目：基于SHT11的温度湿度监控系统Proteus仿真设计学院：电子信息与电气工程学院 姓名： 2019年5月24日
设计任务书 题目基于SHT11的温度湿度监控系统Proteus仿真设计 一、设计的目的 1.将理论知识运用于实践当中,掌握模拟电路设计的基本方法、基本步骤以及基本要求。在实践中了解电子器件的功能与作用。 2.学会温湿度监测系统的设计方法，完成要求的性能和指标 3.锻炼、提高在电子设计中发现问题、分析问题、解决问题的能力。 二、设计的内容及要求 1.设计一套基于51单片机的温湿度Proteus仿真监控系统； 2.采用高精度SHT11温湿度传感器模块； 3.LCD液晶实时显示当前环境温度、湿度值； 4.设计报警单元，实现系统对超限温湿度监控报警； 5.设计输入单元，可对系统正常温湿度范围进行调节； 6.仿真系统能够可靠、稳定地运行； 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
摘要 在日常生活中，温度、湿度是两种最基本的环境参数，是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到的，必须精确测量和不可忽略的物理量。从工业炉温、环境气温到人体温度，从空间、海洋到家用电器，每个技术领域都离不开温度、湿度的测量与监控。 SHT11是基于CMOSens技术的新型智能温湿度传感器，它将温度湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、二线串行接口全部集成于一个芯片内，融合了CMOS 芯片技术与传感器技术，使传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等特点。 温湿度监控系统的软件部分是以Keil为开发平台，C语言为软件系统的开发语言,同时采用模块化编程。具体分为以下几个部分：主控制、温湿度采集程序、温湿度数据处理程序、LCD显示程序、按键设置程序和LED，蜂鸣器报警程序。 系统通过SHT11温湿度传感器感应周围的环境的温度和湿度，通过单片机对采集到的数据进行读取处理，经过LCD1602显示模块实时显示温湿度数据，同时可以通过按键模块对温湿度报警上、下限值进行设定。当SHT11读取的温湿度值不再设定范围内时，报警模块LED灯指示故障信息，同时蜂鸣器报警；当温湿度读取数据正常后，LED灯熄灭，蜂鸣器关闭。 关键词: 51单片机；SHT11传感器；温湿度监控；Keil；C语言
智能交通信号灯控制系 统设计 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
智能交通信号灯控制系统设计 摘要：本文对交通灯控制系统进行了研究，通过分析交通规则和交通灯的工作原理，给出了交通灯控制系统的设计方案。本系统是以89C51单片机为核心器件，采用双机容错技术，硬件实现了红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左、右转提示和紧急情况发生时手动控制等功能。 关键词：交通灯；单片机；双机容错 0 引言 近年来随着机动车辆发展迅速，给城市交通带来巨大压力，城镇道路建设由于历史等各种原因相对滞后，特别是街道各十字路口，更是成为交通网中通行能力的“隘口”和交通事故的“多发源”。为保证交通安全，防止交通阻塞，使城市交通井然有序，交通信号灯在大多数城市得到了广泛应用。而且随着计算机技术、自动控制技术和人工智能技术的不断发展，城市交通的智能控制也有了良好的技术基础，使各种交通方案实现的可能性大大提高。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。本文设计的交通灯管理系统在实现了现代交通灯系统的基本功能的基础上，增加了容错处理技术（双机容错）、左右转提示和紧急情况（重要车队通过、急救车通过等）发生时手动控制等功能，增强了系统的安全性和可控性。 1 系统硬件电路的设计 该智能交通灯控制系统采用模块化设计兼用双机容错技术，以单片机89C51为控制核心，采用双机容错机制，结合通行灯输出控制显示模块、时间显示模块、手动模块以及电源、复位等功能模块。现就主要的硬件模块电路进行说明。 主控制系统 在介绍主控制系统之前，先对交通规则进行分析。设计中暂不考虑人行道和主干道差别，对一个双向六车道的十字路口进行分析，共确定了9种交通灯状态，其中状态0为系统上电初始化后的所有交通灯初试状态，为全部亮红灯，进入正常工作阶段后有8个状态，大致分为南北直行，南北左右转，东西直行，与东西左右转四个主要状态，及黄灯过渡的辅助状态。主控制器采用89C51单片机。单片机的P0口和P2口分别用于控制南北和东西的通行灯。 本文的创新之处在于采用了双机容错技术，很大程度上增强了系统的可靠性。容错技术以冗余为实质，针对错误频次较高的功能模块进行备份或者决策机制处理。但当无法查知运行系统最易出错的功能，或者系统对整体运行的可靠性要求很高时，双机容错技术则是不二选择。 双机容错从本质上讲，可以认为备置了两台结构与功能相同的控制机，一台正常工作，一台备用待命。传统的双机容错的示意图如图1所示，中U1和U2单元的软硬件结构完全相同。如有必要，在设计各单元时，通过采用自诊断技术、软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。其关键部位为检测转换（切换）电路。 图 1 传统双机容硬件错示意图
基于单片机的温湿度控制系统 目录 摘要 (2) 1、绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2立题的目的和意义 (2) 1.3植被栽培技术 (2) 温室环境的调节 (3) 1.4本系统主要研究内容 (3) 2 、系统总体分析与设计 (3) 2.1系统功能及系统的组成和工作原理 (3) 2.1.1.总体方案 (3) 2.1.2. 实施措施 (3) 2.1.3.硬件系统设计 (4) 主机与主要部件的选择： (4) 2.2温湿度采样与控制系统 (4) 2.2.1.温湿度采样系统 (5) 2.2.2.温湿度控制系统 (5) 2.3键盘显示系统 (5) 2.4报警系统 (7) 2.5硬件电路设计 (7) 2.5.1. 系统硬件配置 (7) 2.5.2. 主要组件简介 (7) 3 软件系统设计 (10) 3.1系统初始化模块 (10) 3.2键盘显示模块 (11) 3.3采样转换模块 (11) 3.4温湿度控制模块 (12) 3.5报警模块 (13) 4 硬件调试方案 (14) 4.1硬件电路的调试 (14) 4.2功能模块的调试方案 (15) 结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (16) 附录： (18)
基于单片机的温湿度控制系统设计 摘要 本文利用8051单片机设计一个温室的温湿度控制系统，对给定的温湿度进行控制并实时显示，其中温湿度信号各有四路，系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段，在本系统中采用温度优先模式，循环处理。 关键字：89C51 8729键盘显示 LCD显示 ADC0809 1、绪论 1.1 课题背景 改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。 1.2 立题的目的和意义 8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性价比高。 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。 1.3 植被栽培技术 植被“设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施[1]。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄
编号: 毕业论文(设计) 题目智能交通信号灯控制系统设计 指导教师xxx 学生姓名杨红宇 学号201321501077 专业交通运输 教学单位德州学院汽车工程系（盖章） 二O一五年五月十日
德州学院毕业论文（设计）中期检查表
目 录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1交通信号灯简介...................................................................................................... 1 1.1.1 交通信号灯概述.................................................................................................. 1 1.1. 2 交通信号灯的发展现状...................................................................................... 1 1.2 本课题研究的背景、目的和意义 ......................................................................... 1 1. 3 国内外的研究现状 ................................................................................................. 1 2 智能交通信号灯系统总设计.................................................................................... 2 2.1 单片机智能交通信号灯通行方案设计 ................................................................. 2 2.2 功能要求 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3 系统硬件组成............................................................................................................ 4 4 系统软件程序设计.................................................................................................... 5 5 结论和展望................................................................................................................ 6 参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。 杨红宇 要： 但是传统的交通信号灯不已经不能满足于现代日益增长的交通压力，这些缺点体现在：红绿 以及车流量检测装置来实现交通信号灯的自控制，随着车流量来改变红绿灯1 绪论 1.1 1.1.1 为现代生活中必不可少的一部分。
温室大棚温湿度测控系统设计 [摘要]随着计算机应用技术的发展，用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在塑料大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。这对于农作物的生长发育有非常大的促进作用，它可以避免因为外面气候的剧烈变化对农作物造成的伤害，而使农作物能够在一个最适合它的温度、湿度的环境中生长发育，从而可以促进作物健康生长，抑制微生物的危害，提高产量，增加经济效益。本设计由AT89S52单片机，温度检测电路，湿度检测电路，控制系统，报警电路，采用LCD12864作为显示电路组成；温度检测和湿度检测采用DHT90温湿度传感器采集信息，将其采集到的数字信号传入AT89S52单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出动作，实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测、监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度和湿度的显示功能，对大棚内环境温度和湿度的预设功能。 [关键词]温度检测、湿度检测、控制系统、报警系统
Design in Greenhouse Temperature and Humidity Monitoring System XX Tutor: xxx Abstract: With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, including the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and humidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm circuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digital signal incoming A T89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air temperature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time processing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default. Key words: temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.
实用温度监测系统 学院：电子信息工程学院专业：通信工程1303 学生姓名：张艺 学号：13211075 任课教师：刘颖 2015年06 月10 日
目录 实验题目：失真放大电路 .............. 错误！未定义书签。 1 实验题目及要求 (2) 2 实验目的与知识背景 (2) 2.1 实验目的 (2) 2.2 知识点 (2) 3 实验过程 (4) 3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (4) 3.2 每个电路的讨论和方案比较 (16) 3.3 分析研究实验数据............. 错误！未定义书签。 4 总结与体会 (20) 4.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻， 有那些创新点。 (20) 4.2 对本课程的意见与建议......... 错误！未定义书签。 5 参考文献 (21)
目录 1.电路设计及原理分析 (3) 1.1设计任务 (4) 1.2技术指标 (4) 1.3电路原理图 (5) 1.4基本原理 (5) 2.电路模拟与仿真 (6) 2.1仿真软件 (6) 2.2创建电路模拟图 (9) 2.3元件列表 (9) 2.4仿真记录与结果分析 (10) 3.实际电路的安装调试 (15) 3.1 元件参数确定 (15) 3.2 电路板布线设计 (15) 3.3 焊接 (15) 3.4调试与测量 (15) 3.5分析结果及改进 (16) 4.总结 (176) 5.心得体会 (177) 6.参考文献 (198)
1.电路设计及原理分析 1.1设计任务 通过Proteus软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。 通过比较器产生“数字模拟信号”，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。 1.2技术指标 a.当温度在设定范围内时报警电路不工作； b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警； c.上下限低于报警led用不同颜色； d.上下限可调； e.控温精度度 1℃ f.监测范围0.5℃
图片简介: 本技术介绍了一种温湿度监测系统及方法，其中，温湿度监测系统包括显示屏、中心控制器、交换机以及多个安装在各个应用环境内的温湿度检测单元，中心控制器的信号端分别与各个温湿度检测单元连接，中心控制器的信号输出端与显示屏连接，所述交换机分别与中心控制器、数据服务器以及客户端电脑信号连接。本技术能够实时监控各个应用环境的温湿度，并根据实时的温湿度信息与设定的温湿度信息对比，如果超标，能够实时报警提示，确保生产安全，操作使用方便。 技术要求 1.一种温湿度监测系统，其特征在于：包括显示屏(1)、中心控制器(2)、交换机(3)以及多个安装在各个应用环境内的温湿度检测单元(6)，中心控制器(2)的信号端分别与各个温湿度检测单元(6)连接，中心控制器(2)的信号输出端与显示屏(1)连接，所述交换机(3)分别与中心控制器(2)、数据服务器(4)以及客户端电脑(5)信号连接。 2.根据权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述温湿度检测单元(6)包括温湿度检测盒体、温湿度控制器(61)以及温湿度检测探头(62)，所述温湿度检测盒体内安装温湿度控制器(61)，温湿度控制器(61)与温湿度检测探头(62)信号连接，温湿度检测探头(62)伸出温湿度检测盒体。
接有用于显示温度正常的绿灯(63)、用于显示温度非正常的红灯(64)以及用于报警提示的蜂鸣器(65)。 4.根据权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述中心控制器(2)与各个温湿度检测单元(6)之间连接的线缆穿插在KBG管内，KBG管通过管扣固定在墙上。 5.根据权利要求3所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述温湿度控制器(61)采用485控制器。 6.一种温湿度监测方法，其特征在于：具体包括如下步骤： S1、在各个应用环境中分别安装温湿度检测单元(6)，将温湿度检测单元(6)的供电端与市电接通，在监控室内安装显示屏(1)和中心控制器(2)，将显示屏(1)和中心控制器(2)的供电端与市电接通； S2、将各个温湿度检测单元(6)的信号端与中心控制器(2)的信号端接通，将显示屏(1)和中心控制器(2)的信号端接通； S3、将中心控制器(2)的信号端与交换机(3)接通，交换机(3)与对应的数据服务器(4)接通，交换机通过互联网与客户端电脑(5)信号连接； S4、通过客户端电脑(5)设定各个应用环境中的预定温度范围和预定湿度范围，并将数据保存至数据服务器(4)内； S5、各个温湿度检测单元(6)检测对应应用环境中的温度和湿度，并将温度信息和湿度信息发送至中心控制器(2)，中心控制器(2)将接收的温度信息和湿度信息通过交换机(3)存储在数据服务器(4)内，以便后期查询，同时中心控制器(2)将接收的温度信息和湿度信息通过显示屏(1)显示出来，并显示对应的应用环境信息以及对应的预定温度范围和预定湿度范围。
基于单片机的智能交通灯控制系统设计 与实现
诚信承诺书 本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： 日期：年月日
基于单片机的智能交通灯控制系统设计与实现 摘要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多。本系统采用STC89C52RC单片机以及单片机最小系统和74HC245电路以及外围的按键和数码管显示等部件，设计一个基于单片机的交通灯设计。设计通过两位一体共阴极数码管显示，并能通过按键对定时进行设置。本系统实用性强、操作简单、扩展功能强。 关键词：交通灯；单片机；显示；计时；车流量
Design and implementation of intelligent traffic lights control based on MCU Abstract In recent years along with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, and promote the traditional control detection technology is updated. In real-time detection and automatic control of the microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only SCM knowledge is not enough, should be based on specific hardware structure of hardware and software combination, to be perfect. Crossroads shuttle vehicles, pedestrians bustling, car dealership traffic lane, people walkways, everything in good order and well arranged. So what to rely on to realize it in order? Is the traffic lights on the automatic command system. A lot of traffic signal control. This system uses STC89C52RC and 74HC245 system and the smallest transistor driving circuit and a periphery of the keys and digital tube display and other parts, a design based on the single chip design of traffic lights. Design through one of two common cathode nixie tube display, and can be key to regular set. This system is practical, simple operation, strong expanding function. Keywords: Traffic light，SCM，Display，Timing，Traffic flow
目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323)
摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。
Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741，NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control