温湿控制器设计文献综述.pdf

中国计量学院现代科技学院 毕业设计 论文 文献综述 学生姓名学生姓名学生姓名学生姓名 奚海斌 学学学学 号号号号 0630222424 专专专专 业业业业 测控技术与仪器 班班班班 级级级级 测控 064 班 设计设计设计设计 论文论文论文论文 题目题目题目题目 温湿度控制器的硬件设计 指导教师指导教师指导教师指导教师 蒋 庆 副教授 系系系系 计测工程系 2010 年 4 月 2 日 中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院本科本科本科本科毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计 文献综述文献综述文献综述文献综述 1 温湿度控制器温湿度控制器温湿度控制器温湿度控制器的硬件设计的硬件设计的硬件设计的硬件设计 文献综述文献综述文献综述文献综述 1 1 1 1 概述概述概述概述 随着温湿度测量和控制对人类日常生活 工业生产 气象预报 物资仓储等 越来越重要的作用 在许多场合 及时准确的获得目标温度 湿度信息也变的十 分的重要 近年来 温湿度测控领域发展迅速 并且随着数字技术的发展 温湿 度的测控芯片也相应的登上历史的舞台 能够在工业 农业等各领域中广泛应用 温湿度控制器通过单片机主导控制以实现对周围环境温湿度的测量 其以各 种型号的单片机为控制单元 温湿度传感器为主要检测器件 实现温度 湿度的 测量 显示 控制 并利用单片机之间的通信功能 将所采集到的温度和湿度值 在液晶屏中显示出来 同时随着数字技术领域的日益发展 使得温湿度控制进入 了一个全新的数字化智能控制领域 使其的应用更加的广泛 更加的全面 2 2 2 2 研究历史与现状研究历史与现状研究历史与现状研究历史与现状 基于控制单元和检测器件的不同 温湿度控制器的性能和应用领域也各式各 样 其中以 PIC 系列芯片为主的温湿度控制器 硬件系统设计简洁 指令系统设计 精炼 易于开发 较为普遍 该控制器的硬件电路设计分为主控板和驱动板 主控 板为主要设计电路 在主控板上主要要求液晶显示屏同时显示出温度和湿度的值 设有温度 湿度 工作 待机等字样和温度湿度的符号 以及 l 2 表示第几 组继电器工作 同时可闪存已设置好的温度和湿度值 每次开机时可直接从中调 用 而驱动板的设计则较为简单 主要是四个继电器分为两组的电路 即上面提到 的 1 2 组继电器 该控制器所采用的传感器是模拟式的 借助模数转换器与单片机进行通信 其 由两个传感器分别实时接收来自外部的温度和湿度信号 并将这两个信号同时传 输给模数转换器 经过处理得到的数字信号输出到单片机 总体结构如图 2 1 所示 中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院本科本科本科本科毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计 文献综述文献综述文献综述文献综述 2 图 2 1 温湿度控制器结构图 此外 可编程温湿度控制器的应用在现实的生活中也很广泛 它利用系统的 可编程性能 可以根据用户自定义的温湿度曲线进行温湿度控制 具有可靠性高 抗干扰能力强 有较高的性能 价格比和通用性 其中测量电路中的传感器采用 Pt100 铂电阻 4 线式接线干湿球测量方法 检 测信号通过由单片机控制的MC14051电子开关经运放OP07放大后 送入4位半双 积分 A D 转换器 ICL7135 转换为数字量送给单片机 单片机根据干湿球铂电阻的 阻值经换算得出温湿度 其结果一方面送显示器显示 另一方面与在键盘上设定 的该时刻的温湿度值进行比较 得出差值 这一差值经 PID 运算得出控制输出量 的大小 然后通过光电隔离驱动电路输出控制信号控制加热器 加湿器 制冷机 及电磁阀等工作 使温湿度按要求的程序变化 随着现代工业生产的发展 对各种电子元器件及整机的可靠性和环境适应性 的要求越来越高 为确保电子元器件及整机在各种生产过程中都能抵御气候环境 的影响而可靠地运行 对于温 湿度的精度的要求也是越来越高 因此 各种智 能化数字式温湿度控制器也就随之诞生 基于 DSP 的数字化温湿度智能控制器为 例 其温湿度的控制要求或控制程序可以通过触摸屏界面输入到 DSP 系统的存储 器中 DSP 在接收到的控制运行信号后 根据指定的控制要求或程序 通过控制 加热器 压缩机和加湿器对温度和湿度进行控制 其中温度 湿度检测采用把被 测量转换成脉冲频率的电路 加热器 加湿器调节都采用 PWM 方式 整个系统实 现了全数字化 控制器的结构框图如图 l 所示 中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院本科本科本科本科毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计 文献综述文献综述文献综述文献综述 3 图2 2 控制器的结构框图 该器件具有以下特性 l 关断时间小 2 可以产生高达 500KHz 的频率 3 测定时间 毫秒到几小时 4 可以工作在非稳态和单稳态 5 输出电流大 能提供达 200MA 的电流 6 可调的工作周期 数字温度检测电路设计如图 2 图 2 3 数字温度检测电路设计 中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院本科本科本科本科毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计 文献综述文献综述文献综述文献综述 4 随着温湿度控制器的不同 它的应用领域也是非常的广泛 如在在纺织空调 中温湿度控制系统的综合应用 目前国内纺织厂常用的空调系统有定风量系统 变风量系统和变流量系统 这些空调系统庞大 复杂 温湿度调节靠人工控制 误差较大 效率较低 能耗占建筑总能耗的 10 以上 为了对空调设备的运行进行 有效的控制和管理 充分发挥空调温湿度控制系统的作用 实现空调系统的节能 运行 在纺织厂空调系统中引入 DDC 空调控制系统是必要的 在纺织厂中采用自 动控制的空调系统 运行费用可下降 10 20 车间工作环境得到改善 纺织设 备的运行较稳定 纺织品疵点减少 成品及半成品的质量得到了改进 此外还有在日光大棚温室中 以及液压机构中的应用等等 3 3 3 3 总结与研究思路总结与研究思路总结与研究思路总结与研究思路 对于温湿度控制器硬件系统的研究设计 必定要基于不同的环境中 根据不 同的要求 对其控制单元 单片机 和检测器件 温湿度传感器 进行可行性选 取 搭配 使设计的系统在所要求环境中的能达到最理想的检测效果 中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院中国计量学院现代科技学院本科本科本科本科毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计 文献综述文献综述文献综述文献综述 5 4 4 4 4 参考文献参考文献参考文献参考文献 1 何立民 单片机应用系统设计系统配置与接口技术 M 北京 北京航空航天大学 出版社 1991 36 42 2 雷霖 微机自动检测 M 成都 电子科技大学出版社 1999 22 35 3 张学福 传感器应用及其电路精选 M 北京 电子工业出版社 1991 53 60 4 徐仁贵 微型计算机接口技术及应用 M 北京 机械工业出版社 2001 135 142 5 刘启中 PIC 单片机原理及应用 M 北京 北京航空航天大学出版社 2003 75 85 6 李学海 PIC 单片机实践北京 M 北京 北京航空航天大学出版社 2004 23 26 7 杨圣编 PIC 系列单片机的原理与实践 M 北京 中国科学技术大学出版 社 2003 123 135 8 李维 郭强 液晶显示应用技术 M 成都 电子工业出版社 2004 56 75 9 李世朋 北京市旅馆类建筑现状调查与分析 一 A 全国暖通空调制冷 2000 年 学术年会 C 2000 33 45 10 刘国林 建筑物自动化系统 M 北京 机械工业出版社 2002 87 102 11 李宏毅 建筑电气设计及应用 M 北京 科学出版社 2001 43 56 12 潘云钢 高层民用建筑空调设计 M 北京 中国建筑工业出版社 1999 95 115 13 李志伟 王双喜 高昌珍 以温度为主控参数的日光温室综合环境控制系统的研 制与应用 J 农业工程学报 2002 543 556 14 吴毅民 徐师华 温室塑料棚环境管理 M 北京 农业出版社 1990 33 50 15 李华 MCS 51 系列单片机实用接口技术 M 北京 北京航空航天大学出版 社 1997 24 31 16 王家桢 等 传感器与变送器 M 北京 清华大学出版社 2000 13 26 17 Lambert M Lemay S P Barber E M Crowe T G Ch enard L 2001 Humidity control for swine buildings in cold climate Part I Modelling of three control strategies Can Biosyst Eng 43 529 536 18 Leitmann G 1980 Deterministic control uncertain systems Acta Astronaut 7 1457 339 365 19 Leitmann G Ryan E P Steinberg A 1986 Feedback control of uncertain systems robustness with respect to neglected actuator and sensor dynamics Int J Control 43 1243 201 223 20 Black J L Campbell R G Williams I H James K J Davies G T 1986 Si