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文档简介
基于C8051F温湿度智能控制系统的设计PengWangLogisticsmanagementofficeofBaodingUniversityBaoding,Hebei,C摘要:在工业生产中,温度和湿度是常见的主要操作参数,特别是在热处理行业,温度控制也越来越重要。本文从硬件和软件两个方面介绍了单片机(SCM)C8051F智能温度和湿度控制系统,并描述了硬件和软件的原理图。设计添加集成的二氧化碳浓度和光照强度检测和必要的通讯功能。这是一种更人性化、更实用的智能温湿度测控系统。关键词:C8051F;温度和湿度控制;二氧化碳浓度测量;传感器;GSM一、介绍在众多环境因素,温度和湿度因素是最重要的和最难以控制的环境因素。在某些工业领域,有一些特殊要求的生产环境。此外近年来,能源和环境问题成为人们关注的热门话题,所以节能环保的思想设计了一个新的视角。介绍了设计基于单片机的温湿度测量系统,并添加co2浓度的检测功能以及光照的强度,和智能人机通信功能使该系统具有一定的通用性。通过改变参数,它将适用于一般的工业生产环境监测。设计更聪明,通过单片机和经理之间的沟通,更灵活的控制,更实用和更广泛的应用领域。二、整体设计方案这个设计主要是针对智能监控温度和湿度、二氧化碳浓度、光照强度等环境因素参与一般的工业生产环境。该系统可以直接实现自动控制,管理者也可以通过GSM通信模块调整控制方案。其中,主机采用单片机控制,控制器是要求完成以下工作:数据收集和测试,可以通过人机接口(键盘和显示器)来实现参数设置、显示和人工干预和其他功能。当参数978-1-61284-61284-9/11/2011年IEEE26.00美元溢出或事故情况(以火灾为例)出现系统应该立即自动报警并及时与经理沟通以解决问题。基于SCM的整个系统,包括数据采集和测试模块、键盘输入和显示模块、GSM模块和报警。数据收集、检测和治疗可以完成各种环境模拟参数的收集和放大生产车间,和结果将反馈到单片机,数据达到了援助转换、存储和分析,并确定收集到的数据是否超出设定范围,如果超出,然后控制方案和发送短信,及时和经理交流。系统的总体图所示如图1所示。图1系统硬件图三、传感器和单片机的选择A传感器的选择温度传感器选择集成温度传感器AD590由美国广告公司l。它出色的线性度,精度适中,体积小、方便、长期稳定性等,和高性价比可能,可以简单,准确地实现测量结果。作为AD590分配补偿,抗干扰能力强,测量热容小,因此距离测量温度的应用十分方便。当测试温度是一定值,设备相当于一个恒流源,测量精度高,具有消除电源波动的特点。电源的电压可以改变从4v-6v,电流IflA红外变化,相当于温度变化路AD590买得起44反向v正电压和20v电压,因此即使在设备被反向连接也不会损坏。有很多类型的湿度传感器。比较常见的是湿的敏感电阻和湿敏电容。电容式湿度传感器具有大动态范围,快速的动态响应,几乎没有零点漂移,适应性强,也更简单的结构,与室内环境湿度测量的要求。所以,本设计选择高精度电容式湿度传感器HS11012。HS110我的主要特点是极好的线性输出;一个跨度范围宽(0100%RH);不受温度的影响,工作温度范围从-44C+100C;相对湿度的变化范围(0100%RH),电容量的变化从162年162pfpf,误差不超过2%RH;短响应时间(大约5s);极强的稳定性和高可靠性。二氧化碳浓度传感器使用TGS41603j由美国费加罗公司制造的。这种传感器具有体积小、寿命长、选择性好、稳定性强,但也有耐高湿度和低温的特点。传感器可广泛应用于自动通风系统或长期监测的二氧化碳气体等等。TGS4160的主要特点:测量范围:05000ppm,温度范围:-10C+70C,湿度范围:5%-95%RH;直流工作电压:5.0V0.2V;内部热敏电阻:看n5%;输出电压:03V,输出和二氧化碳浓度的线性关系有好处。光强传感器采用硅光电池。硅光电池具有性能稳定、寿命长、宽的光谱响应范围,频率特性好,耐高温,是应用最广泛、最有前途的光测量组件。之间有良好的线性关系硅光电池的输出电压N5264与光强度,满足测量范围要求,所以选择JY526作为计量装置。JY526的主要特征:范围的频谱带宽:4001100nm;峰值波长:940海里;工作温度:-25+85C;功耗:150mW;灵敏度:0.62mA/兆瓦;通量:第九1000mw/cm2(+25C);响应时间:20ns。BSCM选择选择C8051F系列单片机5j。这种供应链管理提供可编程增益放大器(PGA),真正的12位100增殖8路ADC与PGA和模拟多路复用器,64k字节的在系统可编程闪存,4352(4096+256)字节的RAM芯片上的,可编程的16位计数器/定时器数组有5个捕获/比较模块,车载JTAG调试和边界扫描,拥有足够的片上资源。指定每个单片机C8051F020为2.7v-3.6v操作电压。多个节电和停止模式,低功耗。C8051F020家庭采用Cygnal专有的CIP-51微控制器核心。CIP-51完全兼容MCS-51TM指令集;标准汇编程序、编译器可以用来开发软件。CIP-51雇佣了廉线结构,大大增加其指令通过在标准的8051体系结构。的C8051F020有4个端口的标准8051和4额外的港口,总共64通用端口I/O。芯片上的计数器/定时器,串行总线,HW中断,ADC转换开始输入,比较器输出,和其他数字信号控制器可以配置中指定的端口I/O引脚出现在了横梁控制寄存器。C8051F020有一个芯片上的12位SARADC(ADCO)9-channel输入多路复用器和可编程增益放大器。最大吞吐量100过度增殖,INL的ADC提供真正的12位精度1LSB。ADC是的完全控制下CIP-51微控制器通过其特殊功能寄存器相关联。一个输入通道与内部温度传感器,而另一个8通道可用外部。每一对的八个外部输入通道可配置为两个单端输入和一个差分输入。集成ADC是track-and-hold和可编程窗口检测器(见框图如图2所示),AMUXO,PGAO,数据转换模式,窗口探测器都是通过特殊功能寄存器可配置的软件控制如图2所示。C8051F020单片机家族包括两个增强Full-DupleUART,SPI总线,和SM巴士/I2C。图212位ADCO功能框图四、通信模块设计通信模块主要完成单片机之间的连接,TC351模块和SIM卡,温度和湿度的控制和与经理沟通。它是方便经理立即调整。与简单的自动控制系统相比,通信模块设计使系统更加人性化,聪明,和更高的可靠性。设计选择和使用GSM通信和单片机之间用户的移动。TC351是GSM无线调制解调器由西门子之一。TC35140英尺(图3)由ZIF零电阻插座连接器推导。这些40针可以分为五类:电力、数据输入/输出,SIM卡、音频接口和控制。114英尺是电源部分:我为电源电压输入Vbatt5+610接地,11、12为充电别针,13个外部输出电压(用于外部电路),14是ACCU-TEMP连接负温度系数热敏电阻。2429SIM卡销,添加剂CCIN针是用来检测如果SIM卡插入。如果一个SIM卡插入,这个针是一个高水平,系统可以进入正常的工作状态。3340语音界面,可以联系电话处理。15和30、31和32英尺控制部分:15是IGT(点火),它必须有一个低的水平超过织机TC351充电后,就可以开始模块;30RTC备份;31就是力量;32是同步的。1623数据输入/输出。TC351支持GSM07.05通信规范和标准串行(RXDO和TXDO),3.3V,2电源接口,工作状态指示针同步,开始销IGT和SIM卡接口遵循GSMll。l标准。TC351使用串行数据接口异步收发器,在CMOS水平(2.65V)工作。数据接口的配置是8位数据位,停止位,没有校验位,默认波特率9600个基点。图3TC3S1外围线路图五、主要硬件电路设计和软件流设计A硬件电路设计整个电路的核心C8051F020(图4)SCM分别与传感器信号采集模块(省略),键盘和显示模块(省略),microcontroller-tum串行接口电路、复位和水晶所示的电路,TC35I通信模块等图3。传感器信号采集模块的简要描述:AD590本身是当前输出(接近理想的电流源),只有在一个采样电阻输出连接电流(高精度金属电阻),可以得到相应的电压信号,然后通过单片机加工;HS1101是电容式湿度传感器,因为电容不能直接测量,所以选择555电路测试频率,共振波动后计算电容值,单片机,然后根据电容值来计算相关湿度;TGS4160类型co2气体传感器是一种电化学的类型暴露在二氧化碳敏感组件,当这个元素气体环境,会产生电化学反应,JY526硅光电池是一种半导体器件将光转化为电能,属于整流器光电元件。它有一个大面积的pn结,当光线照射pn结,他们形成pn结两端的电动势。之间的电极,它可以连接输出电压和电流单片机模拟输入端口。单片机串口TTL电平,而使用CMOSTC351的水平。所以它应该连接水平改变装置。但是,当在低波特率或在小数据通信情况它还不能连接。图4C80SlF020单片机外围电路图表B单片机程序流程设计图5单片机主程序流程图C总结与传统的MCS-51单片机相比,这种设计由于选择FC8051单片机家庭内置ADC电路结构简单,响应速度也大大得到提升;程序设计更容易。的引入GSM通信模块应用程序的设计更广泛,方便灵活的使用。随着科学的发展,技术。与以前的控制系统相比,这一点设计获得进一步发展,各个方面的性能已得到改进。温度传感器选择集成温度传感器AD590由美国广告公司l。所以,这设计选择了高精度电容式湿度传感器HS11012。二氧化碳浓度传感器使用由美国费加罗公司产生TGS41603。有一个良好的硅输出电压之间的线性关系光电管lY5264与光强度,满足测量范围要求,所以选择lY526作为计量设备。选择C8051F系列单片机5。这种供应链管理提供可编程增益放大器(PGA),真的12位100增殖8路ADCPGA和模拟多路复用器,64k字节的在系统可编程FLASHV3-内存,4352(4096+256)字节的RAM芯片上的,可编程的16位计数器/定时器数组和五个捕获/比较模块,车载JTAG调试和边界扫描,拥有足够的片上资源。通信模块设计6-7。参考文献IWangMin.Theresearchofmeasurementandcontrolsystemoftemperatureandhumidity,carbondioxideinGreenhouse.March20072ZhangMin.Designofmulti-pointhumiditydetectionsystembasedonSCM.Chineseinstruments.2008.63PengHongli.DesignofintelligentmonitoringandcontrolsystemingreenhouseEnvironment.April20074DuSHangfengResearchofintelligencelightsensorChineseJournalofScientificInstrumentThejournal.2003the24th,vol4.5PanZhuojin(translator).C8051fD20/l/2/3mixedsignalISPFLASHmicrocontrollerdatasheetRevl.12002.6.6WuBo,LiuXingdong
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