戶外電子設備溫度控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　戶外電子設備溫度控制系統(tǒng)設計</p><p>　　The design of control system of the outdoor temperature of electronic equipment</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　溫度控制系統(tǒng)是日常生活與工業(yè)控制中最重要而普遍的

2、自動控制系統(tǒng)。隨著電子技術的發(fā)展，單片機早已成為電子設備研發(fā)和生產中首選的控制芯片。本文介紹一種使用STC89C52為核心，以DS18B20為溫度采集設備，以LCD12864為顯示屏幕，以AT24C02作為掉電存儲設備設計而成的戶外電子設備溫度控制系統(tǒng)。通過對電子器件資料的查閱和實際嘗試，設計硬件電路。采用溫度傳感器DS18B20使用IIC總線技術來獲取所在區(qū)域實時溫度，STC89C52對多點的溫度進行實時巡檢同時從矩陣鍵盤歷史輸入的溫

3、度值進行比較，該控制系統(tǒng)通過LCD12864實時輸出溫度信息，超出預定值自動報警。</p><p>　　明確系統(tǒng)功能后編寫相關程序語言，通過仿真，對整個溫度控制系統(tǒng)進行了調試與分析。最終實現了實時溫度采集、顯示、控制與記錄等功能。經實際制作表明該溫度控制系統(tǒng)能夠實現所需功能，具有體積小巧、操作方便、可靠性高、測量精準高、實時性好等特點，適合戶外電子設備溫度控制。</p><p>　　關鍵詞

4、：溫度控制；STC89C52；DS18B20</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Temperature control system is one of the most important and universal automatic control system in daily life and industrial c

5、ontrol. With the development of electronic technology, SCM has become the first choice in the development and production of electronic equipment control chip. This paper introduces a kind of outdoor electronic equipment

6、temperature control system, which uses STC89C52 as the core, DS18B20 as temperature acquisition device, LCD12864 as the display screen, and AT24C02 as the </p><p>　　After the system function is clear, the pr

7、ogramming language is written, and the whole temperature control system is debugged and analyzed by simulation. The function of real-time temperature acquisition, display, control and recording is realized. The actual pr

8、oduction shows that the temperature control system can realize required functions and has the characteristics of small volume, convenient operation, high reliability, high precision of measurement, real-time good, suitab

9、le for outdoor ele</p><p>　　Keywords: temperature control; STC89C52; DS18B20目 錄</p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　1 前言1<

10、/b></p><p>　　1.1 電氣自動化相關技術1</p><p>　　1.2嵌入式系統(tǒng)的現狀及技術2</p><p>　　1.3電子設備溫度控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢與意義3</p><p>　　1.4電子設備溫度控制系統(tǒng)的目的與功能3</p><p>　　2系統(tǒng)的理論分析5</p><

11、;p>　　2.1 自動控制系統(tǒng)概述5</p><p>　　2.3 PID技術原理5</p><p>　　2.3 PWM控制原理6</p><p>　　3系統(tǒng)硬件電路設計8</p><p>　　3.1系統(tǒng)供電電源設計8</p><p>　　3.2處理器STC89C529</p><p

12、>　　3.3液晶顯示電路10</p><p>　　3.4 USB-TTL通信模塊12</p><p>　　3.5溫度參數傳感器DS18B2013</p><p>　　2.6掉電存儲電路AT24C0216</p><p>　　2.7看門狗電路17</p><p>　　2.8溫濕度控制電路18</p

13、><p>　　2.8.1 溫度調節(jié)電路18</p><p>　　2.8.2 濕度調節(jié)電路18</p><p>　　2.9 聲光報警電路19</p><p>　　3系統(tǒng)軟件設計21</p><p>　　3.1 編譯環(huán)境介紹21</p><p>　　3.2 PID控制溫濕度22</

14、p><p>　　3.3 溫濕度傳感器軟件驅動25</p><p>　　3.4 串口通信27</p><p>　　3.5 PWM調制29</p><p>　　3.6 軟件流程圖29</p><p>　　4系統(tǒng)調試與檢測控制效果31</p><p><b>　　5結論33</

15、b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附 錄36</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 電氣自動化相關

16、技術</p><p>　　電氣自動化是現代科學技術領域的一門核心學科，是信息技術領域的一門新興學科，更是當今高新技術領域中不可或缺的重要學科。正是由于與人們的生活、工作密切相關，電子技術發(fā)展迅速，推動了以計算機網絡為基礎的信息時代的到來，并注定改變人們的日常生活、生產工作的模式。</p><p>　　電氣自動化依然成為高新技術產業(yè)的重要組成部分，其廣泛應用于農業(yè)、工業(yè)、國防、航天等領域，在

17、國家經濟中發(fā)揮著重要作用。其觸角伸向各行各業(yè)，從一盞臺燈的設計到空間實驗站的制造，皆有它的身影。例如用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，一條設備要能保證它始終生產出合格的產品，現代工業(yè)不能靠人來操作，而是由設備自我調控。啟動設備，其可以自我穩(wěn)定運行下去。設備之所以能夠自動運行，就是應用了繼電器、傳感器、處理芯片等電氣元件實現順序控制、時間控制的過程。其它如伺服電機、步進電機，能根據處理器對外界環(huán)境的變化得到的反饋改變輸出量，達到穩(wěn)定設備運行狀態(tài)的目的。

18、</p><p>　　從歷史到未來社會總的發(fā)展趨勢為機械化（應用機器系統(tǒng)），電氣化（加入電機、網絡），自動化（加入自動控制器），計算機化（應用數字計算機），網絡化（實現計算機網絡），先進自動化（系統(tǒng)、管理），智能化（引入智能），知識化（處理知識）。</p><p>　　1.2嵌入式系統(tǒng)的現狀及技術</p><p>　　美國電氣和電子工程師協會（IEEE）對嵌入式系統(tǒng)

19、的定義是用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置。嵌入式系統(tǒng)是一種可作為設備的一部分的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常是一個控制程序存儲在只讀存儲器中的嵌入式處理器控制板。日常工作生活中，我們所接觸的所有帶有數字接口的設備如手機、電磁爐、電視甚至汽車等，都使用了嵌入式系統(tǒng)，部分嵌入式系統(tǒng)還包含了操作系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是一種由先進計算機技術、半導體技術、電子技術等各種具體技術應用相結合的產物，是不斷發(fā)展創(chuàng)新的新興集成知識體系。最近幾年，網絡

20、、通信等技術的發(fā)展為嵌入式系統(tǒng)的應用開辟了廣闊的天地，使嵌入式系統(tǒng)成為繼個人計算機和互聯網之后又一個IT界技術熱點。</p><p>　　二十世紀后期發(fā)展起來的微型計算機擁有結構簡單、體積小、功耗低、可靠性好、性價比高等一系列優(yōu)點，得到人們廣泛應用而迅速普及。自動控制專業(yè)人士希望將微型計算機嵌入到某一個對象體系中以實現對對象體系的智能化控制。例如將微型計算機經加固處理同時配置各種外圍接口安裝到大型船舶中構成自動駕

21、駛系統(tǒng)和輪機狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。這樣微型計算機便失去了原來的形態(tài)與通用功能，人們把這種嵌入到對象體系中實現對對象體系智能控制的計算機稱作嵌入式系統(tǒng)。由此可見嵌入式的本質是將一臺計算機嵌入到一個對象體系中去。 </p><p>　　嵌入式計算機系統(tǒng)的技術要求是對對象的智能化控制，技術發(fā)展方向是與對象系統(tǒng)密切相關的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。最初人們粗糙地將通用計算機系統(tǒng)進行改造，在大型設備中生硬的實現嵌入式應用。然

22、而對于多數對象系統(tǒng)如家用電器、儀器儀表等無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，況且通用計算機系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向完全不同，因此必須獨立地發(fā)展嵌入式計算機系統(tǒng)。計算機進入了通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)并行發(fā)展的新時代。</p><p>　　目前嵌入式系統(tǒng)極大多數是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ,嵌入式系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的另一種存在形態(tài)，根據其發(fā)展現狀我們將嵌入式系統(tǒng)分成以下幾類:</p>&l

23、t;p>　　1） 嵌入式微處理器(EMPU)將微處理器獨立安裝在設計好的電路板上,只保留和嵌入式應用相關的母板功能,減小系統(tǒng)體積和功耗消耗的同時在工作允許溫度、抗干擾能力、可靠性等方面做了大幅度的增強。 </p><p>　　2）嵌入式微控制器(MCU）又稱單片機，是以某種微處理器內核為核心,芯片內部高度集成了ROM、PEPROM、RAM、總線、定時計數器、看門狗、串行口、脈寬調制輸出、DPA、Flas

24、h RAM、EEPROM 等必要功能和外設。其最大特點是單片化,體積大幅減小并且使功耗和成本下降、可靠性提升。 </p><p>　　3）嵌入式DSP 處理器(EDSP) DSP 處理器適用于執(zhí)行DSP 算法,效率高,執(zhí)行速度高。在數字濾波、譜分析等方面廣泛使用了DSP系統(tǒng)。 </p><p>　　4） 嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip)隨著EDI 的推廣、VLSI 設

25、計的普及化、半導體制造工藝迅猛發(fā)展,在一個硅片上實現更為復雜的系統(tǒng)時代來臨, 這就是System On Chip。整個嵌入式系統(tǒng)的極大部分都可以高度集成到一塊或幾塊芯片中,應用系統(tǒng)電路板極其簡潔,具有體積小，集成度高，可靠性好等優(yōu)點。</p><p>　　1.3電子設備溫度控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢與意義</p><p>　　二十一世紀電子技術飛速發(fā)展，人口勞動力成本不斷上升，由此帶來現代裝備的普及

26、與發(fā)展，戶外電子設備的數量急劇增多。部分電子設備工作在戶外，在惡劣的工作環(huán)境下，設備溫度極易受到外界環(huán)境如光照，颶風，暴雨的影響因此對設備溫度的檢測與控制成為一個擺在人們眼前的問題。溫度是表示物體冷熱程度的物理量，從微觀角度講是物體內部分子熱運動的劇烈程度，因此溫度只能通過物體隨溫度變化而變化的某種特性來間接測量。人工儀表是傳統(tǒng)的對溫度進行控制的方法，其工作強度高、重復性差，難以保障精確度，存在各種不足。所以我們對傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)改造

27、，使用微型計算機代替常規(guī)儀表控制使人們能實時查閱被測物溫度變化的第一手資料，還可以提示溫度變化情況，協助人們及時調整，并具備溫度報警功能，這已經成為溫度控制系統(tǒng)發(fā)展新趨勢。目前適用于電子設備的溫度控制系統(tǒng)大多采用模擬量傳感器，A-D轉換以及單片機組成。利用單片機控制溫度是單片機控制的一個簡單應用，配合采用合適的技術和元器件，將模擬的溫度信號轉化為數字信號并不難，如此即可開發(fā)出一種實時性好、精度高的溫度控制系統(tǒng)。</p>&

28、lt;p>　　1.4電子設備溫度控制系統(tǒng)的目的與功能</p><p>　　本設計提出一種基于數字化的溫度控制系統(tǒng)。通過DS18B20檢測環(huán)境實時溫度，STC89C52進行信號處理配合液晶LCD12864、蜂鳴器輸出信號。通過控制加熱器、制冷片，可以有效的控制戶外電子設備的溫度。</p><p>　　通過本次設計的產品，能夠為戶外電子設備管理人員提供實時、可靠的溫度參數。為管理者或設備

29、自動調節(jié)提供可靠數據信息。同時在對本溫度控制系統(tǒng)的設計中，考慮到電源的節(jié)能環(huán)保問題以及各個模塊的成本問題，在足以滿足系統(tǒng)要求的大前提下，減少系統(tǒng)成本，有利于本溫度控制系統(tǒng)的大范圍推廣。</p><p>　　本戶外電子設備溫度控制系統(tǒng)的設計要求是：</p><p>　?。?）制作完成戶外電子設備溫度檢測系統(tǒng)（溫度傳感器選用DS18B20）。</p><p>　　（2）

30、溫度測量精度為1攝氏度。</p><p>　?。?）溫度能控制在一定區(qū)間內，超出事先設定范圍立即報警。</p><p><b>　?。?）設計系統(tǒng)電路</b></p><p>　　（5）在KEIL中編譯、調試程序，并使用protuse進行仿真。</p><p>　　為了使系統(tǒng)更加人性化、智能化，采用了DS12C887作為

31、時鐘模塊、AT24C02作為存儲器模塊，選擇LCD12864作為液晶顯示模塊。在液晶顯示器上可以顯示時間、溫度數據和AT24C02存儲的歷史數據。</p><p>　　其溫度控制系統(tǒng)硬件框圖如圖1-1所示：</p><p>　　圖1-1 溫度控制系統(tǒng)硬件電路圖</p><p>　　本戶外電子設備溫度控制系統(tǒng)軟件采用KEIL474編寫。系統(tǒng)軟件的編寫可分為：</

32、p><p>　　系統(tǒng)主程序、單片機外設的控制程序、定時器的控制、串口發(fā)送與接收數據、讀取傳感器數據以及編寫時鐘芯片DS12C887、掉電存儲模塊、液晶顯示LCD12864模塊的驅動程序。</p><p>　　在系統(tǒng)軟硬件設計均宣告完成后，選擇合適的實驗場地，對本系統(tǒng)進行調試同時分析系統(tǒng)的運行效果。</p><p><b>　　2系統(tǒng)的理論分析</b>

33、;</p><p>　　2.1 自動控制系統(tǒng)概述</p><p>　　自動控制系統(tǒng)是指在無人參與情況下，能夠讓生產過程或其他過程按照人們期望的規(guī)律或著預定的程序運行的控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是實現工業(yè)自動化的重要手段，其簡稱自控系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)主要由控制器、被控對象、執(zhí)行機構和變送器等四個環(huán)節(jié)組成。按照控制原理的不同分類，自動控制系統(tǒng)可以分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。按照給定信號的不同分

34、類，自動控制系統(tǒng)又可以分為恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)以及程序控制系統(tǒng)。經典控制理論與現代控制理論在經歷了幾十年的發(fā)展和應用之后，在空間技術、軍事科學、農業(yè)機械和工業(yè)控制等各個領域都獲得了極為顯著的成效。</p><p>　　2.3 PID技術原理</p><p>　　在實際工程控制中，應用最廣泛的調節(jié)控制規(guī)律就是比例（P）、積分(I)、微分(D)控制，簡稱為PID控制。PID控制器已有70

35、余年歷史，由于它具有結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便等優(yōu)良表現成為現代工業(yè)控制領域主要技術之一。當被控對象的結構或參數不能夠完全的掌握，或著無法獲得精確數學模型時，應用PID控制技術就成為了最為方便的控制技術。PID控制在實際運用中也有僅使用PI或者PD控制的。PID控制的原理是根據系統(tǒng)的誤差（e），利用比例、 積分、微分計算出控制量進而進行控制。</p><p>　　比例（P）控制是最簡單的一種控制方式，

36、其控制器的輸入與輸出誤差信號成比例關系。因此如果僅有比例控制時，系統(tǒng)輸出會存在穩(wěn)態(tài)誤差。</p><p>　　積分（I）控制使得控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對于一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后依然存在穩(wěn)態(tài)誤差，那么稱這個控制系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差。為了消除這個穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須加入“積分項”。隨著時間的推移，積分項會逐漸增大。這樣，即便誤差極小，積分項也會隨時間的增加而加大，它促使控制器的輸出增大

37、使得穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到近似為零。因此，比例加積分（PI）控制器，可以使控制系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后幾乎沒有穩(wěn)態(tài)誤差。</p><p>　　微分（D）控制可使控制器的輸出與輸入誤差信號的微分成正比關系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現振蕩甚至失穩(wěn)。而增加了“微分項”，它能預測出誤差變化的趨勢，這樣，具有比例加微分的控制器，就能提前使得抑制誤差的控制作用等于零，甚至可以為負值，從而避免被控量的超調。所以對有

38、較大慣性或滯后的被控對象，比例加微分控制器能夠改善系統(tǒng)在調節(jié)過程中的動態(tài)特性。</p><p>　　PID控制器的參數整定是設計控制系統(tǒng)的核心工作。對于一般的溫度控制系統(tǒng)：P（%）可取20--60，I（分）可取3--10，D（分）可取0.5--3</p><p>　　2.3 PWM控制原理</p><p>　　脈沖寬度調制（PWM)是指利用處理器的數字輸出信號對模擬

39、電路進行控制的一種非常有效的技術手段，廣泛的應用于從測量、通信到功率控制等眾多領域之中。脈沖寬度調制技術由于其控制簡單，靈活并且動態(tài)響應好等優(yōu)點，成為目前電力電子技術領域最為廣泛的控制方式。其控制原理是根據相應載荷的變化進而調制晶體管基極（或MOS管柵極）偏置，以實現晶體管（或MOS管）導通時間的變化，實現了開關穩(wěn)壓電源輸出的改變。因此，這種技術是利用處理器的數字信號對模擬電路進行控制的一種極其有效的技術手段。</p>&

40、lt;p>　　隨著電子技術的日益發(fā)展，出現了眾多的PWM控制技術，其包括：相電壓控制PWM法、脈寬PWM法、隨機PWM法、SPWM法、線電壓控制PWM法脈寬調制（PWM）。</p><p>　　PWM技術的基本原理：對逆變電路的開關器件通斷進行操控，使得輸出端得到一組幅值相等的信號脈沖，用這些脈沖來取代正弦波或著需求波形。PWM技術的優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是以數字信號傳輸的，避免了數-模信號轉換，將

41、噪聲影響降到最低。原因是噪聲只有強到足夠將邏輯1改變?yōu)檫壿?或著將邏輯0改變?yōu)檫壿?時，才能對數字信號產生改變。其另外一個優(yōu)點是對噪聲抵抗能力的顯著增強，這也是將PWM技術應用于通信的重要原因。把模擬信號轉為PWM數字信號能夠極大地延長通信距離。 </p><p>　　綜上所述，PWM技術具有經濟、節(jié)約空間、抗噪性能強等眾多優(yōu)點，是一種值得廣泛推廣的有效技術。</p><p><

42、;b>　　3系統(tǒng)硬件電路設計</b></p><p>　　3.1系統(tǒng)供電電源設計</p><p>　　由于本系統(tǒng)主要應用于戶外，我選擇了220V交流轉直流的方式對本系統(tǒng)供電。將220V交流電壓經過變壓器轉變?yōu)?6V交流電再利用由四個二極管組成的全波整流橋，將交流電轉換為具有一定諧波的直流電，通過電容濾波后使紋波減小，再送入線性直流穩(wěn)壓芯片LM7812中，在輸出端再次經電容

43、濾波輸出穩(wěn)定的12V電壓，送入系統(tǒng)中。因為本系統(tǒng)中繼電器需要12V直流電，其他的器件需要5V的直流電。然后再將12V通過開關穩(wěn)壓模塊（LM7805)轉換為5V。</p><p>　　圖3-1為220V轉12V電路圖,圖3-2為直流12V轉直流5V電路圖。</p><p>　　圖3-1 交流220V轉直流12V電路</p><p>　　圖3-2 直流12V轉直流5V電

44、路</p><p>　　3.2處理器STC89C52</p><p>　　在控制領域中各種控制器按照種類分有單片機、DSP、PLC、FPGA等。按照總線形式分，有哈弗總線、有馮諾伊曼總線的。按照總線的位數分，有8位、16位、32位乃至64位的。按照生產廠家，有ST、飛思卡爾、臺灣宏晶的等。</p><p>　　單片機是通過超大規(guī)模集成電路技術制造而成的集成電路芯片。

45、它把中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、多路IO接口、定時器與計數器電路、中斷系統(tǒng)等集成在一塊半導體芯片上，組成一個小巧卻完善的微型計算機電路芯片。目前單片機正朝著高精度、精簡指令、高速高效率、低功耗的方向飛速發(fā)展，其廣泛地應用于工業(yè)過程控制，智能儀表等技術領域。</p><p>　　在本設計中選用STC89C52作為控制器，它是由臺灣宏晶公司生產的一種低功耗、高性能的8位微控制器。STC89C52使用了

46、經典MCS-51內核，具備以下功能： 8k字節(jié)Flash存儲器、512字節(jié)RAM數據存儲空間、 32 位I/O 接口、看門狗、內置的4KB EEPROM、復位電路、3個16 位定時器/計數器、4個外部中斷。此外 STC89C52 還可進入節(jié)電模式降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作。在空閑模式情景下，CPU 將停止工作，卻允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。</p><p>　　單片機的復位方式有兩種，一是在上電

47、瞬間，C1相當于通路，RST接到高電平上，單片機復位，這種方式叫冷復位。另一種方式是，當單片機在工作狀況下需要復位，按下按鍵KEY單片機就會手動復位，這種方式稱為熱復位。</p><p>　　圖3-3是STC89C52的最小系統(tǒng)電路</p><p>　　圖3-3 STC89C52最小系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　3.3液晶顯示電路</b&g

48、t;</p><p>　　液晶，即液態(tài)晶體,因其具有特殊的理化與光電特性，它體積小、功耗低、操作簡單被廣泛應用于輕薄型的顯示器件上。</p><p>　　在本戶外電子設備溫度控制系統(tǒng)中采用LCD12864作為顯示模塊，在上面可以直接讀取采集到的實時溫度、時間和歷史數據。</p><p>　　LCD12864與單片機STC89C52的連接關系如圖3-4所示：</

49、p><p>　　圖3-4 LCD12864與STC89C52連接電路圖</p><p>　　LCD12864的管腳號</p><p>　　LCD12864既可以用串行接法，也可以用并行接法，串行接法能夠節(jié)省線路寬度而且調試容易但數據傳送速度較慢，容易產生數據錯誤。并行接法的優(yōu)點是速度比較快，缺點是總線寬并且占用較多的IO端口。經比較，本系統(tǒng)采用并行接線方法。</p

50、><p>　　3.4 USB-TTL通信模塊 </p><p>　　單片機與PC間需要相互通信，體現在數據下載，調試，傳送等方面。</p><p>　　在PC上我們一般使用USB接口，正12V與負12V分別代表了邏輯信號上的0與1，USB接口為4線制，其中有兩根電源線和兩根信號線,常用的USB2.0速度可達到480Mbps。能夠滿足基本工業(yè)生產與民用需要。</p&

51、gt;<p>　　線路分配為：黑：GND ;</p><p><b>　　紅：VCC ; </b></p><p><b>　　綠：Data+ ;</b></p><p><b>　　白：Data- .</b></p><p>　　但在單片機的系統(tǒng)中，我們一般采用

52、TTL電平/CMOS電平。例如在本系統(tǒng)中采用的單片機STC89C52使用的就是TTL電平，因為兩者工作機制不一樣，所以需要某種轉換芯片把TTL電平和USB電平之間聯系起來。TTL一種常用的邏輯門電路，正5V等同于邏輯“1”，0V等同于邏輯“0”，所以這就被稱做晶體管-晶體管邏輯信號系統(tǒng)。</p><p>　　本戶外電子設備溫度控制系統(tǒng)使用了PL2302作為轉換芯片，其電路圖如3-5所示：</p>&

53、lt;p>　　圖3-5 PL2303的轉換電路圖</p><p>　　3.5溫度參數傳感器DS18B20</p><p>　　溫度傳感器指能夠感受到溫度的變化并轉換為可識別的輸出信號的傳感器。溫度測量儀表的關鍵部件就是溫度傳感器，其品種繁多。通常，按照測量方式可以分為接觸式與非接觸式等兩大類，而按照傳感器材料和電子元件的特性又可以分為熱電阻與熱電偶等兩大類。</p>&

54、lt;p>　　如今我們更常采用數字式溫度傳感器，它能把溫度物理量通過對溫度敏感的元器件以及相對應的電路轉換為能夠方便微型計算機、智能儀表等可實現數據采集的裝置直接讀取的數字式傳感器。這些數字傳感器具有代表性的有：DS18B20，DS1722以及MAX6635等等。</p><p>　　本次設計采用了DS18B20傳感器，它是由美國DALLAS公司生產的單總線元器件，是DS1820的增強型傳感器，在測量精度，

55、分辨率，轉換時間等方面有極大改進。具有體積小巧，線路簡單，成本低，抗干擾性好，精度高等顯著特點。所以采用它來組建一個溫度采集系統(tǒng)可在一條通信線路上面掛上多路DS18B20溫度傳感器，十分靈活方便。</p><p>　　DS18B20傳感器只有DS1820體積的一半，在接線時需要面對著元件扁平面，左負右正接線。</p><p>　　DS18B20的特性有：</p><p&

56、gt;　　一：直接采用數據線供電,電壓范圍3.0V到5.5V區(qū)間</p><p>　　二： 測溫范圍為負55到正125攝氏度區(qū)間,其中在負10到正85攝氏度區(qū)間時精確度為正負0.5攝氏度。</p><p>　　三：傳感器編程分辨率在9到12位之間,分別對應精確度為0.5攝氏度、0.25攝氏度、0.125攝氏度和0.0625攝氏度;</p><p>　　四：在12位分

57、辨率時，最多可在750ms時間內將溫度值轉換為數字，顯然速度較快。</p><p>　　五：當電源極性接反時,傳感器不會燒毀,僅僅是不可正常工作。</p><p>　　其引腳和封裝方式見下圖所示：</p><p>　　圖3-6 ds18b20管腳封裝</p><p>　　DS18B20溫度傳感器內含四個主要部件，詳見圖3-7：</p&

58、gt;<p>　　其一， 64位激光光刻ROM。從高位到低位依次由8位的CRC和48位的序列號以及8位的家族代碼(28H)組成。</p><p>　　其二， 溫度靈敏元件即溫度傳感器。</p><p>　　其三， 非易失性溫度報警觸發(fā)器TH與TL，它們可通過軟件寫入用戶所需報警的上下限值。</p><p>　　其四， 配置寄存器。DS18B20在工作時

59、將按照此寄存器中數據信息把溫度轉換成相互對應的精度數值,其各位定義如下表所示。</p><p>　　TM：測試標志位,出廠即被寫入0,不可更改;</p><p>　　R0、R1：分辨率得設置位,出廠時R0、R1置為設置缺省值：R0=1且R1=1（12位分辨率）,用戶能夠根據需要而改寫配置寄存器即可獲得理想的分辨率。</p><p>　　MSB 

60、 LSB</p><p>　　配置分辨率關系表格：</p><p>　　圖3-7 DS18B20的內部結構</p><p>　　測溫原理：用一個高溫度系數的振蕩器確定一個門周期，內部計數器在這個門周期內對一個低溫度系數的振蕩器的脈沖進行計數來得到溫度值。計數器被預置到對應于-55攝氏度的一個

61、值。如果計數器在門周期結束前到達0,則溫度寄存器（同樣初始化到-55攝氏度）的值增加，表明所測溫度大于-55攝氏度。</p><p>　?。?。溫度系數振蕩器是指一種振蕩器，它的振蕩頻率與溫度之間有一個特定的關系，即不同的溫度對應不同的振蕩頻率。反之，測量出振蕩器的輸出頻率，就可測量出溫度值。</p><p>　　2.高溫度系數振蕩器：它的振蕩頻率受溫度的影響很大，溫度稍有變化，頻率就會變

62、化很多，即對溫度敏感，多用于溫度傳感器。</p><p>　　3.低溫度系數振蕩器：它的振蕩頻率受溫度的影響很小，即使溫度變化很大，它的頻率也基本不變。 </p><p><b>　　）</b></p><p>　　圖3-8 DS18B20的測溫原理</p><p>　　2.6掉電存儲電路AT24C02</p&g

63、t;<p>　　本系統(tǒng)使用AT24C02作為掉電存儲設備。電能測量裝置不同于其他的控制系統(tǒng)，需要在掉電的情況下，將最后測量的數據進行存儲，否則，數據就沒有任何的參考價值。</p><p>　　AT24C02是具有IIC接口的EEPROM產品。采用這種芯片可以在掉電的情況下，存儲數據。其中的數據可以存儲100年，可以擦寫10萬次，本系統(tǒng)中，使用AT24C02電路如圖2-7所示：</p>

64、<p>　　圖2-7 AT24C02 電路原理圖</p><p>　　AT24C02有常見的兩種封裝，一種是直插DIP8，一種是貼片SO-8兩種，但無論是哪種，他的管腳順序和功能都是一樣的。1、2、3，是可編程地址輸入端。4腳是電源地，7腳是WP，寫保護輸入端，用于硬件數據的保護。當這個腳是高電平的時候，具有寫保護的功能，但讀的功能不受影響。當這個腳是低電平的時候，可以對整個存儲器進行正常的讀寫操作。8

65、腳是電源正極，接在5V電源上。5腳SDA，是IIC總線的數據輸入輸出端。6腳是SCL，是IIC總線的時鐘輸入端</p><p><b>　　2.7看門狗電路</b></p><p>　　看門狗是一種常常用于單片機內部的監(jiān)視機制。他有一個不變的定時時間，一旦定時時間到了，就會給CPU產生一個復位的信號，或者中斷信號，以防止系統(tǒng)出現毀滅性的事故。在處理器正常運行的時間內，

66、在看門狗定時器溢出之前，周期性的喂狗，看門狗內部定時器處于周期性不斷的重復定時過程，就不會產生復位信號或者中斷信號。相反的，如果在某一段時間內，程序因為某種干擾而跑飛,單片機不能刷新定時器，就會產生復位或者中斷信號，使得程序從初始位置開始運行，恢復到正常狀態(tài)。</p><p>　　如今，很多單片機都已經內部設置看門狗電路通過軟件控制，寫入相應的程序，就可以啟動、配置或停止看門狗。</p><p

67、>　　在一些非低功耗的系統(tǒng)中，可以用uP監(jiān)視器設計硬件看門狗電路，本系統(tǒng)中選擇MAX706P做為看門狗，其原理圖如2-8所示。</p><p>　　圖2-8 看門狗電路原理圖</p><p>　　看門狗工作原理：MAX706的內部看門狗定時器為1.6s，如果在1.6s內，看門狗的輸入角WDI保持為規(guī)定電平，看門狗輸出端WDO變?yōu)榈碗娖?，二極管D導通，使低電平加到復位端MR，MAX7

68、06產生復位信號RESET使得單片機復位，直到復位后看門狗被清零，WDO才能變?yōu)楦唠娖?，當WDI有一個跳變沿，看門狗定時器本清零。將WDI與單片機一個IO輸出端相連，程序只要在小于1.6s內將該IO端取反一次，使定時器清零而重新計數，不產生超時溢出，程序正常運行。當程序跑飛時候，不能執(zhí)行產生跳變指令，到1.6s時，WDO因超時溢出而變?yōu)榈碗娖剑a生復位信號使得單片機復位。</p><p>　　2.8溫濕度控制電路

69、</p><p>　　2.8.1 溫度調節(jié)電路</p><p>　　溫度調節(jié)電路如圖2-9所示。由于加熱管需要220V供電，所以不能直接使用單片機的PWM控制，雙向可控硅用隔離器件可以實現控制端與負載端的隔離。有雙向可控硅和光電耦合器構成加熱管的驅動電路，是一種理想的交流開關原件。</p><p>　　圖2-9 溫度控制電路</p><p>

70、　　2.8.2 濕度調節(jié)電路</p><p>　　濕度調節(jié)器使用風機和加濕器配合來控制，如果風機轉速快，加濕器開口小，則會使得室內干燥程度上升，如果風機轉速滿，加濕器開口大，則室內干燥程度降低。這兩種均使用PWM來控制電機的轉速，其原理圖如下圖所示：</p><p>　　圖2-10 濕度控制電路</p><p>　　2.9 聲光報警電路</p><

71、;p>　　聲光報警電路主要包括三部分，分別是LED、蜂鳴器和按鍵。</p><p>　　LED可以用來顯示光信號。在溫或者濕度度超過上限值或者低于下限值的時候，會發(fā)出報警，報警信號為1s頻率的閃爍。</p><p>　　LED的連接電路如下圖2-11所示。</p><p><b>　　圖2-11按鍵電路</b></p>&l

72、t;p>　　按鍵總共有三個，分別連接在P20、P21、P22三個引腳。使用軟件查詢的方法來讀取按鍵值。按鍵引腳使用上拉電阻，在沒有按鍵按下的時候，管腳一直處于高電平狀態(tài)，當有按鍵按下的時候，根據線與的邏輯原則，檢測到低電平。</p><p>　　加入三個LED燈，此LED燈有兩個作用，第一個作用是在編寫程序的時候，可以用來對一些函數是否進入進行跟蹤，另一作用是當溫度或濕度出現大于上限值或低于下限值的時候，通

73、過有規(guī)律的閃燈，來提示使用者。以免產生更大的損失。LED模塊電路如下圖2-12所示。</p><p>　　所有LED的正極接在電源上，經過LED，然后串聯一個電阻到單片機的管腳。因為51單片機在初始化后，所有的管腳均處于高組態(tài)，所以在初始化小燈不會亮起來。當需要LED亮的時候，只需要將相應管腳拉低即可。</p><p>　　圖2-12 LED電路</p><p>　

74、　系統(tǒng)加入了蜂鳴器作為報警電路，報警電路如下圖2-13所示。</p><p>　　圖2-13 蜂鳴器報警電路</p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　本系統(tǒng)中軟件主要包括單片機外設的控制，如單片機控制管腳輸出高低電平。串口發(fā)送數據。定時器的配置與定時器中斷服務程序。模擬相關的總線。包括驅動溫濕度創(chuàng)拿起SHT15的

75、IIC總線。驅動AT24C02的IIC總線。由于管腳夠用，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這些總線并不串聯使用。通過編寫軟件驅動各種溫室環(huán)境檢測傳感器，驅動時鐘芯片DS12C887、液晶LCD12864、掉電存儲器AT24C02、看門狗喂狗等。編寫串口程序，將這些采集的數據發(fā)送到單片機串口上。制定數據傳送格式，實現與上一級系統(tǒng)的級聯設計。</p><p>　　3.1 編譯環(huán)境介紹</p><p>　　

76、Keil uVision4源自德國KEIL公司。在全球Keil uVision4被超過10萬的嵌入式開發(fā)工程師應用。Keil uVision4集成了業(yè)內最先進的技術，支持ARM7，ARM9和最新的CM3內核處理器，自動配置啟動代碼，集成FLASH燒寫模塊。</p><p>　　國內大多數單片機工程師都接觸和使用過KEIL，非常簡單而且容易上手。</p><p>　　Keil uVision

77、4的編譯界面窗口如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 軟件編程界面</p><p>　　所有的軟件內容，均使用C51語言進行編寫。C語言是一種非常方便的編程語言，目前很多硬件都用C語言進行編程開發(fā)。</p><p>　　3.2 PID控制溫濕度</p><p>　　在溫室應用中，常常將溫度濕度控制在一定的范圍內，這樣有利于農作物的

78、生長。本系統(tǒng)將溫度濕度假設在一個確定值。可以容忍上下的浮動為1度。</p><p>　　在下文中，以溫度參數為例，闡述本系統(tǒng)中，使用PID控制溫濕度的方法。</p><p>　　首先在系統(tǒng)初始化結束后，將脈寬設置為最大值，也就是以最大的速度使溫度上升到需要的溫度范圍內。</p><p>　　在上升的過程中，需要設計一個上升到最大溫度時候的標志。設計一個bit位，來標

79、志溫度在最大上升速度工程中達到設定值。此標志用tempmax來表示。將tempmax初始化設置為1，在溫度快速上升的時候，不斷讀取tempmax，同時通過DS18B20讀取溫度值，在溫度第一次超過設置的溫度的最大值的時候，將tempmax置為0。</p><p>　　在tempmax為1的時候，不啟動PID調節(jié)，在tempmax為0的時候，啟動PID調節(jié)。</p><p>　　在PID調節(jié)

80、的過程中，首先要設計P、I、D對應的參數，然后對溫度差值的當前值、積分值和變換速度進行分別控制。</p><p>　　使用按鍵，可以分別設定溫度的上限值，下限值和期望值。并且會在液晶上進行顯示。其中按鍵1為功能按鍵。把按動次數除以3取余數，當余數為0的時候，修改溫度的上限值，當余數為1的時候，修改溫度的下限值，當余數為2的時候，修改溫度的期望值。</p><p>　　以控制溫度為例，進行詳

81、細的PID介紹。</p><p>　　本系統(tǒng)中，使用PWM調節(jié)加熱器，使用溫度傳感器來測量溫度，使用PID對系統(tǒng)溫度進行調節(jié)。</p><p>　　在控制系統(tǒng)中，最常用的調節(jié)器就是PID控制。其系統(tǒng)框圖如圖3-2所示。</p><p>　　積分環(huán)節(jié)是對積分誤差的糾正，通過積分調節(jié)，可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，在軟件中，實現積分的思想是，在每個采樣時刻，將系統(tǒng)的誤差有符號

82、的累加，然后手動設置一個積分的控制量：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　圖3-2 PID控制框圖</p><p>　　在設置積分的時候，往往先給一個非常小的值，因為積分是一個不斷累加的過程，如果系統(tǒng)尚不完美，積分作用會讓這個系統(tǒng)崩潰。所以在PID整定的過程中，也一般是最后加入積分環(huán)節(jié)，且積分環(huán)節(jié)是一個滯后的過

83、程。</p><p>　　比例環(huán)節(jié)是成比例的控制誤差。通過比例環(huán)節(jié)，可以實時的糾正系統(tǒng)誤差，是PID中最有效的調節(jié)參數。在很多工業(yè)系統(tǒng)中，只需要比例控制，往往就能實現系統(tǒng)的要求。在軟件設計中，實現比例控制是將誤差值，直接乘以一個比例控制參數：</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　在整定PID過程中，首先對比例參數

84、進行調節(jié)。當比例達到一定效果的時候，才能繼續(xù)調節(jié)積分和微分參數。</p><p>　　微分環(huán)節(jié)，是對偏差信號變化速度的控制。在一些控制系統(tǒng)中，使用比例結合微分的方式，能夠具有一定的超前控制效果。微分就是對加速度的控制。在軟件實現過程中，偏差的加速度就是本次的偏差量減去上次的偏差量。</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>

85、;　　在本系統(tǒng)中，將使用溫度傳感器采集到的溫度值與期望的溫度值做減法，得到每個測量周期內，實際溫度值與測量值之間的誤差。</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　給定一個值，得到比例環(huán)節(jié)的調節(jié)結果：</p><p><b&

86、gt;　　(3-5)</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　設計一個積分調節(jié)系數，將誤差累加與積分系數相乘，得到由積分產生的調節(jié)值。</p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　其中：</b><

87、/p><p>　　由于積分的作用是累加的效果，所以在使用的時候，最好設計一個上限值。防止溫度調節(jié)的振蕩效果。</p><p>　　然后設計一個微分調節(jié)系數，然后將兩次測量的溫度相減得到溫度變化速度，由此產生由溫度產生的調節(jié)調節(jié)值。</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p><b>　　其中：&

88、lt;/b></p><p>　　然后將三次調節(jié)值加上底值為此次調節(jié)的值。</p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　3.3 溫濕度傳感器軟件驅動</p><p>　　SHT15使用IIC總線進行驅動，由于使用的51單片機內部沒有IIC總線，需要了解IIC總線的時序，并模擬IIC總線與傳感

89、器通信。</p><p>　　IIC總線是在微電子領域常用的通信總線，他是同步通信的一種方式，通信速率高，接口線少，器件的封裝形式小，且控制簡單。在主從通信的過程中，每個IIC組件都有自己特定的從機地址，所以在一條IIC總線上，可以同時有很多個IIC設備，通過識別設備的地址，來區(qū)分不同的器件。</p><p>　　在多IIC設備系統(tǒng)中，IIC的連接如下圖3-3所示：</p>

90、<p>　　圖3-3 多設備IIC系統(tǒng)連接圖</p><p>　　IIC總線內部結構如圖3-4所示，IIC總線連接到總線輸出級必須是集電極開路或者是漏極開路。才能實現線與的邏輯，輸出端必須接上拉電阻才能輸出低電平，所以為了保證IIC正常工作，輸出端必須加上拉電阻。</p><p>　　圖3-4 IIC總線設備內部結構</p><p>　　在IIC總線控制中

91、，主要涉及了信號的有效性，信號的開始、讀寫與結束。在下面內容中，根據時序圖進行詳細介紹。</p><p><b>　　信號有效性規(guī)定</b></p><p>　　當IIC總線傳送數據時候，如果時鐘信號為高電平，那么數據信號不允許變化或不允許更改。當時鐘信號為低電平的時候，更改才是有效果的。</p><p><b>　　如圖3-5所示：

92、</b></p><p>　　圖3-5 IIC數據有效性規(guī)定</p><p><b>　　起始信號與終止信號</b></p><p>　　如圖3-6所示，當時鐘線處于高電平期間，數據數據線一個下降沿，代表總線從空閑狀態(tài)轉換到工作狀態(tài)，即為開始信號。當時鐘線處于高電平期間，數據線一個上升沿，代表總線從工作狀態(tài)退出，即為結束信號。<

93、;/p><p>　　圖3-6 IIC總線起始信號與結束信號</p><p><b>　　字節(jié)傳送與應答</b></p><p>　　當時鐘由高電平變?yōu)榈碗娖降臅r候，可以改變一次總線的數據，即改變SDA的電平狀態(tài)。這樣反復改變8次，即為傳送一個字節(jié)的數據。當進行一個字節(jié)的傳送時，字節(jié)的最高位MSB在前，字節(jié)的最低位MLB在最低位。傳送8個位之后，第9

94、為為應答信號，如SDA保持高電平，為非應答，如果SDA從高電平降低為低電平，則為應答信號。如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 IIC總線讀寫信號與應答信號</p><p>　　然后通過IIC模擬總線與SHT15進行通信，轉換內部寄存器中的數據即可。</p><p><b>　　3.4 串口通信</b></p><

95、p>　　隨著單片機系統(tǒng)的廣泛應用和計算機網絡技術的普及，單片機的通信功能越來越顯得重要，單片機通信是指單片機與計算機通信，或者單片機與單片機之間的信息交換，通常單片機與計算機之間的通信，我們用的比較多。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，51單片機會通過USB轉串口和電腦進行通信，51和PC之間需要經過RS232串口通信。</p><p>　　通信方式有串行和并行兩種。</p&g

96、t;<p>　　串行是指數據按照從低位到高位或者從高位到低位的順序，依次進行傳輸，此時只需要一條數據線，外加一條公共地線和若干控制信號線。對于串行通信來說，一次只能傳輸一個bit，所以傳輸速度較慢，但節(jié)省了數據線，并且便于維護。便于長距離傳輸。</p><p>　　并行通信通常是將字節(jié)的各位用多條數據同時傳送，每一位數據都需要一條數據線，此外哈需要一根地線和若干控制信號線。這種連線方式，僅僅適合于短

97、距離傳輸。UART是串行通信的一種。</p><p>　　串行通信按照工作狀態(tài)又可以分為單工，雙工和半雙工。單工的意思是在傳送的過程中，數據只能往一個方向傳輸，不能反方向的傳輸，雙工是在兩個器件進行數據傳輸的時候，信號可以雙向的同時傳輸，半雙工是指，在兩個器件進行數據交換的時候，數據可以雙向的傳輸，但這個傳輸過程必須是分時的。UART就是半雙工的一個體現。</p><p>　　在數據傳輸的

98、共組中，還要考慮系統(tǒng)時鐘同步與不同的問題。在這種方式下，可以將通信分為異步通信和同步通信。異步通信是指通信的發(fā)送與接收設備使用各自的時鐘控制數據的發(fā)送和接收過程。為了使得雙方的收發(fā)協調，要求發(fā)送的數據和接收的設備時鐘盡可能的一致。</p><p>　　同步通信時候，要建立發(fā)送方時鐘和接收方時鐘的直接控制。UART屬于異步通信方式。</p><p>　　51的UART有四根線，兩根電源線，兩

99、根數據線，分別是TX、RX、GND、VCC。在發(fā)送數據的時候，TX作為數據線，RX作為時鐘線，在接收數據的時候，RX作為數據線，TX作為時鐘線。</p><p>　　圖3-8 串口通信格式</p><p><b>　?。?）起始位</b></p><p>　　當沒有數據傳送的時候，總線處于高電平，當發(fā)送端想要發(fā)送一個數據的時候，首先要發(fā)送一個低

100、電平信號，這個信號就是信號的其實位。當接收端檢測到這個起始信號后，就開始切換到接收狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）數據位</b></p><p>　　數據位的數據一般是一個字節(jié)的長度，是想要發(fā)送給接收端的數據。由低位到高位一次發(fā)送。</p><p><b>　　（3）奇偶校驗位</b></p>&l

101、t;p>　　數據發(fā)送完成后，要進行數據的檢測。以偶校驗為例，當數據上0的個數為奇數時，校驗位為0，數據上的0的個數為偶數時候，校驗位為1，這樣保證數據是正確的，否則接收端會認為數據發(fā)送有誤，并扔掉這一幀數據。</p><p><b>　?。?）停止位</b></p><p>　　字符的最后是停止位，邏輯高電平有效。停止位表示傳送一幀數據信息的結束，也為下一幀數據

102、做好準備。</p><p><b>　　3.5 PWM調制</b></p><p>　　PWM技術就是利用半導體開關的通斷，使直流電壓隨著半導體開關的通斷而變化。當半導體開關導通時，直流電壓為高電平；當半導體開關斷開時，直流電壓降為低電平；這時就直流電壓變成了脈沖信號，這樣通過改變半導體開關的通斷就可以改變PWM信號的頻率或者脈沖寬度，即改變了直流電壓的平均值，從而實

103、現了直流電機調速的目的。圖3-9給出PWM直流電機調速的工作原理以及PWM脈沖信號輸出波形。</p><p>　　圖3-9 PWM調速原理</p><p>　　使用STC89C52的定時器模擬，可以同時產生多路PWM。</p><p><b>　　3.6 軟件流程圖</b></p><p>　　系統(tǒng)的軟件流程主要包括系統(tǒng)

104、功能的初始化，溫濕度采集程序，溫濕度在液晶上的顯示，按鍵掃描，調用PID控制溫濕度，是否達到期望溫濕度，溫濕度是否超過上下限，聲光報警等。其軟件流程圖如下圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 系統(tǒng)軟件流程圖</p><p>　　4系統(tǒng)調試與檢測控制效果</p><p>　　系統(tǒng)經過軟件與硬件的測試后，進行聯合調試，并記錄數據。記錄的數據如表4-1中所示。

105、進行了四天的測試，每天在早晨8點，中午12點，下午四點分別記錄本采集系統(tǒng)采集的數據，然后根據手機端軟件讀取天氣預報中給出的溫度和濕度值。</p><p><b>　　表4-1 測量數據</b></p><p>　　在PID調試過程中，需要認為設定PID的參數。當比例系數太大，致使在未達到設定溫度前的加熱比例過高，微分系數過小，對對象的反應不靈敏，會造成加溫迅速到達目標

106、值，但溫度過調量很大。</p><p>　　當比例系數較小，加溫比例不夠，積分系數過小，對靜態(tài)誤差的補償不足，會使得系統(tǒng)加溫經常小于目標值。</p><p>　　當微分系數過小，對及時變化反應慢，積分系數過大，使微分反應被鈍化，溫度基本在設定的范圍內，但又很大的波動。上下的偏差往往比較大。</p><p>　　當微分系數過小，對及時變化反應慢，設定的定時周期過長，不

107、能及時的到修正。所以需要在實驗的過程根據經驗，反復修改PID的參數。</p><p>　　最終對控制系統(tǒng)進行實測，測得數據如下表4-1所示：</p><p>　　表4-2 恒溫濕度控制數據測量</p><p><b>　　5結論</b></p><p>　　在本系統(tǒng)設計中，采用EDA軟件MAX-PLUS II，采用VHD

108、L語言編程實現十字交叉路口的編程與仿真。本文主要討論了十字路口相位設置，配時設置，根據相應的配時進行了編程仿真。</p><p>　　經過本設計，學習了如何根據項目要求查找資料，并且根據查找的資料，設計本系統(tǒng)的方案。并對方案的可行性分析。</p><p>　　制作了一款適用于溫室大棚的低成本檢測系統(tǒng)。使用STC89C52作為微控制器，通過TTL-USB轉換模塊PL2303為處理器串行方式下

109、載程序。使用整流技術配合開關電源模塊，通過220V交流電壓為系統(tǒng)供電。</p><p>　　為了使得系統(tǒng)更加人性化，使用DS12C887作為時鐘模塊，AT24C02作為存儲模塊，選擇LCD12864作為液晶顯示模塊。在液晶上可以顯示溫度、濕度、光照等數據，同時可以顯示時間和AT24C02存儲的數據。</p><p>　　為了防止程序跑飛，加入了看門狗電路。所有的數據通過一路UART總線發(fā)出

110、，便于多節(jié)點系統(tǒng)組網。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　孫超，李海濤.2008-2009年中國地震數據采集器市場深度調查及價格預測報告[J]，中國經濟報告，2008:15-18.</p><p>　　楊樂平，李海濤，肖凱，楊磊.虛擬儀器技術概論[M]，2003，電子工業(yè)出社，北京，P23-25.</p&g

111、t;<p>　　王耀林.國內外設施農業(yè)現狀及發(fā)展趨勢[J].中國農業(yè)科學，2011.34增刊：96~100.</p><p>　　安國民，徐世艷，趙化春.國外設施農業(yè)現狀與發(fā)展趨勢[J].現代化農業(yè)，2004,12:34~36.</p><p>　　L.F M Mareelis and H.Gijzen. Model for Prediction of Yield and O