基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计教材

图11：MAX7219与AT89C51接口电路

3.3.4.控制设备驱动电路

3.3.4.1．风机、空调机、加湿机驱动电路

粮仓温、湿度的控制是通过空调器与风机实现的。打开进出口的风机，在粮仓内形成通风气流；如果风机调节达不到控制要求，则使用空调进行降温与排湿。湿度的调整还可配合加加湿机进行调节。风机、空调机、加湿机的控制是由单片机和光电耦合器驱动双向晶闸管完成的。其驱动电路如图12所示。图中，发光二极管是用来指示设备运转情况的。当单片机输出端口为低电平时，LED1亮，光耦通，双向晶闸管导通，应用晶闸管驱动设备避免了机械触点式继电器驱动的一些缺点。其中，单片机的P1.2、P1.3、P1.4端口分别接空调机、风机、加湿机的驱动电路。

图12：风机、空调机、加湿机驱动电路

12

3.3.4.2．报警接口电路

本设计采用峰鸣音报警电路。峰鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器，然后通过MCS-51的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以用一个晶体三极管驱动，如图13所示。在图中，P2.3接晶体管基极输入端。当P2.3输出高电平“1”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当P3.2输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。

图13：三极管驱动的峰鸣音报警电路

3.4.RS485-RS232电平转换电路

上位PC机串行接口采用标准RS232接口，而温、湿度测控电路的通信方式为RS485串行通信方式（为了提高通信距离和实现多粮仓测控）。二者不能直接连接，需要进行电平转换方可将测控电路与PC机相连。图14所示为RS485-RS232电平转换电路。分别采用一片MAX232与MAX1487来完成。转换电路供电部分由PC机RS232端口的4、7脚通过V1、V2、V3、R4和电容C6来实现的。整个电路可做在RS232接头盒内。

图14：RS485-RS232电平转换电路

13

4.系统软件设计

本设计软件系统主要包括：粮仓温、湿度测控系统软件、上位PC机数据通信及人机交互接口软件二部分。 4.1.粮仓温、湿度测控系统软件

粮仓温、湿度测控系统软件设计主要由初始化、温湿度数据采集、信号显示、设备驱

动信号处理、键盘处理、数据通信等几部分组成。程序流程如图15所示。

图15：温、湿度测控系统程序流程图

其中，初始化主要完成对单片机各功能部件初始状态的配置以及开户软件看门狗功能；数据采集完成对环境温、湿度的实时数据采集及相关处理；信号显示部分通过单片机控制实现了对温、湿度参数的实时显示；设备驱动信号处理则通过对温、湿度实时参数与存储在EEPROM中的控制参数进行比较，并适时输出相应的设备驱动信号；键盘处理模

14

块用于现场控制信号的设定以及特殊情况下强制执行信号的操作；数据通信完成温、湿度测控系统与上位PC机之间的协议化通信，按照通讯规约的要求来实现与上位PC机的可靠通讯，同时可以接受上位PC机设定的控制参数并将其存储于电路EEPROM中。 4.1.1.湿度检测子程序

相对湿度的检测采用相对湿度传感器HS1101，该传感器的测量精度为±3％RH，将单片机定时到1s，用T0计数器记录“湿度—频率转换电路”中的输出方波数，定时时间到时，停止T0计数，此时T0所计的方波数即为“湿度—频率转换电路”的频率，对照表3-1-1（空气湿度与电压频率的典型值），判断该频率所属区域，将每个区域等分为100份，即相当于0.1％RH的精度，如在0％RH～10％RH之间均分100份，对应的频率分为100份，即用相对湿度为0％RH时对应频率（7351Hz）减去相对湿度为10％RH时的对应频率（7224Hz），用该差值除以100，公式如下：为了方便计算和保证计算精度，将增量扩大100倍，进行计算。在计算前将每段的增量计算好，存入表中，在实际计算中，分段进行查找，计算只涉及到加减，计算时间短，精度高。湿度检测的流程如图16所示。

4.1.2.温度检测子程序

温度检测子程序主要完成的是初始化DS18B20，从DS18B20中读出一个字节的数据，向DS18B20中写入一个字节的数据，配置DS18B20温度转换的精度等，读出SCRACHPAD存储器中的九个字节的数据，读出ROM中的64位CODE值，对读出的SCRACHPAD数据进行CRC校验，然后根据读出的数据得到测量出的十进制温度值。从DS18B20中读出九个字节数据的流程图如图17所示。

15