大鵬溫濕度的控制與實(shí)現(xiàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)大棚溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要溫室設(shè)施是農(nóng)業(yè)的重要組成部分，溫室大棚測(cè)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物在不適宜生長(zhǎng)的反季節(jié)中，可獲得比室外生長(zhǎng)更優(yōu)的環(huán)境條件，從而使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)溫室大棚內(nèi)溫度、濕度，研制了單片機(jī)控制的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng),綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟(jì)性要求三個(gè)方面因素之后，最終確定以STC89C52單片機(jī)為控制核心，選用性價(jià)比比較

2、高的傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫濕度的精確測(cè)量與準(zhǔn)確控制。針對(duì)不同的農(nóng)作物和不同的季節(jié)，可以通過鍵盤人為設(shè)定農(nóng)作物生長(zhǎng)所期望的上、下限值。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到溫濕度有任何一個(gè)參數(shù)越限時(shí)，則會(huì)通過控制固態(tài)繼電器打開相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償。本文完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中充分考慮到性價(jià)比，選用價(jià)格低、性能穩(wěn)定的元器件。該溫室大棚溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)具有檢測(cè)精度高、使用簡(jiǎn)單、成本較低和工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，不僅可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)大棚，也可以應(yīng)用在恒溫濕的機(jī)械加工廠、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面，所以具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：溫度,單片機(jī),數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)庫(kù)Greenhouse Temperature and Humi

3、dity Control System DesignABSTRACT Greenhouse facilities are an important part of agriculture, greenhouse control system is to achieve greenhouse production and management automation, scientific basic guarantee. Through the analysis of monitoring data, combined with crop growth law, control of envir

4、onmental conditions suitable for growing the crop in the off-season, the availability of better than the outdoor environmental conditions, so that the crop to achieve high quality, high yield, efficient cultivation purpose . The design mainly for greenhouse temperature, humidity, developed a single

5、chip control greenhouse automatic control system, determine the next crew to STC89C52 microcontroller as the control center relatively high cost of sensors used to achieve accurate measurement of temperature and humidity control and accuracy. For different crops and seasons, can be artificially set

6、by the keyboard expected crop growth, the lower limit. When the microcontroller detects a parameter of temperature and humidity have any time-limited, it will open the corresponding solid state relay through the control of the executive body to compensate. This complete software and hardware design.

7、 In the system design process to fully take into account price, selection, stable performance of the components. The greenhouse temperature and humidity control system with high precision, easy low cost and reliable, and job stability, not only can be used in agricultural greenhouse, temperature can

8、 also be used in wet mechanical processing plants, environmental monitoring . the value of a certain application。KEY WORDS：Temperature，Scm，Data acquisition，Data base Report 目錄 TOC o 1-3 h z u 前言大棚對(duì)一個(gè)國(guó)家整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定有著重大的影響?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，只有持續(xù)不段的把最新的科技成果應(yīng)用到農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中,才能改善我國(guó)農(nóng)業(yè)的不利地位。自動(dòng)檢測(cè)已經(jīng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)為主的時(shí)代。我國(guó)的農(nóng)業(yè)要由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式向現(xiàn)

9、代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，就必須由現(xiàn)在的機(jī)械化向信息化轉(zhuǎn)變。蔬菜的存儲(chǔ)也是一樣。本文提供了一種單片機(jī)等組成的全數(shù)字溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚溫濕度，并根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)檢測(cè)空調(diào)器、除濕機(jī)等設(shè)備運(yùn)行，確保大棚合適的溫濕度，使大棚的溫濕度在我們?cè)O(shè)定的范圍之內(nèi)。隨著“信息時(shí)代”的到來，作為獲取信息的手段傳感器技術(shù)和微機(jī)技術(shù)以及與之具有同等重要地位的軟件技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對(duì)其要求越來越高，需求越來越迫切。尤其是他們的結(jié)合使用給日常生活帶來了很多便利。第1章 緒論1.1 研究的背景和意義中國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，

10、特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。大棚內(nèi)的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長(zhǎng)。國(guó)外的溫室設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件。而當(dāng)今大多數(shù)對(duì)大棚溫度、濕度、二氧化碳含量的檢測(cè)與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度以

11、及二氧化碳的含量，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜、水果生長(zhǎng)的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質(zhì)高效益的重要環(huán)節(jié)。目前，隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對(duì)其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對(duì)大棚的自動(dòng)化程度要求也越來越高。由于單片機(jī)及各種電子器件性價(jià)比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡堋．?dāng)前農(nóng)業(yè)溫室大棚大多是中、 小規(guī)模， 要在大棚內(nèi)引人自 動(dòng)化控制系統(tǒng)，改變?nèi)咳斯す芾淼姆绞?，就要考慮系統(tǒng)的成本。因此，針對(duì)這種狀況，結(jié)合郊區(qū)農(nóng)戶的需要， 設(shè)計(jì)了一套低成本的溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)。1.2 溫度傳感器技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)一、熱敏電阻以溫度變化導(dǎo)致阻值的變化為工作原理的熱敏電阻，因其具有成本低、體積小、簡(jiǎn)單

12、、可靠、響應(yīng)速度快、容易使用等特點(diǎn)，在多項(xiàng)溫度測(cè)量應(yīng)用中受到廣泛歡迎，也是國(guó)內(nèi)大棚測(cè)控系統(tǒng)中采用最多的溫度傳感器，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)較高，因此其自身發(fā)熱較小，信號(hào)調(diào)節(jié)較為簡(jiǎn)單。熱敏電阻的缺點(diǎn)是互換性差，溫度與輸出阻值之間呈非線性關(guān)系IZ1。熱敏電阻分為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻兩種，但在溫度測(cè)量應(yīng)用中，正溫度系數(shù)熱敏電阻較少得到采敏電阻。更多采用的是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。二、數(shù)字式溫度傳感器數(shù)字式溫度傳感器的種類也不少，但用于大棚測(cè)控系統(tǒng)的溫度傳感器主要是Dallas的DS 18x20系列溫度傳感器，其溫度檢測(cè)范圍為-55-+125 C，檢測(cè)精度為0.5 。 DS18B20采用1

13、-WireTM接口，封裝形式有PR-35和SSOP-16兩種，糧情測(cè)控系統(tǒng)中采用的是PR-35封裝DS18B20采用9個(gè)位表示測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，每個(gè)DS18B20內(nèi)部都設(shè)置有一個(gè)單一的序列號(hào)，因此可以使多個(gè)DS 18x20共存于同一根數(shù)據(jù)傳輸線上。DS18B20內(nèi)部分為4個(gè)部分:1.64位序列號(hào)；2.保存臨時(shí)數(shù)據(jù)的8字節(jié)片內(nèi)RAM；3.保存永久數(shù)據(jù)的2字節(jié)EEPROM ；4.溫度傳感器三、光纖傳感器光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展的新技術(shù)，也是工業(yè)中用的最多的光纖傳感器之一。目前研究的光纖溫度傳感器主要有輻射式溫度傳感器、半導(dǎo)體吸收式溫度傳感器、光纖熱色傳感器等。光纖溫度傳感器的精度更高，但成本較貴。

14、1.3 濕度傳感器技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)近年來，國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度崛度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。一、濕敏元件濕敏元件是最簡(jiǎn)單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化物濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，主要缺點(diǎn)是線性度和產(chǎn)品的互換性差。濕敏電容一

15、般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酞亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比.濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國(guó)外生產(chǎn)濕敏電容的主要廠家有Humirel公司、Philip公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產(chǎn)的HS1100型濕敏電容為例，其測(cè)量范圍是(1 %-99% ) RH，在55% RH時(shí)的電容量為180pF(典型值)。當(dāng)相對(duì)濕度從0變化到100%時(shí)，電容量的變化范圍是

16、163pF-202pF。溫度系數(shù)為0.04 pF/ C，濕度滯后量為1.5%，響應(yīng)時(shí)間為5s。除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件(利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率)、光強(qiáng)型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。二、集成濕度傳感器目前，國(guó)外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠家及典型產(chǎn)品分別為Honeywe公司(H1H-3602, HIH-3605, HIH-3610型)，Humirel公司(HM 1500, HM 1520, HF3223 , HTF32

17、23型)，Sensiron公司(SHT11,SHT15型)。這些產(chǎn)品可分成以下三種類型:1線性電壓輸出式集成濕度傳感器典型產(chǎn)品有HIH3605/3610, HM1500/ 1520。其主要特點(diǎn)是采用恒壓供電，內(nèi)置放大電路，能輸出與相對(duì)濕度成比例關(guān)系的伏特級(jí)電壓信號(hào)，響應(yīng)速度快，重復(fù)性好，抗污染能力強(qiáng)。2線性頻率輸出式集成濕度傳感器典型產(chǎn)品為HF3223型，它采用模塊式結(jié)構(gòu)，屬于頻率輸出式集成濕度傳感器，在55% RH時(shí)的輸出頻率為8750Hz(典型值)，當(dāng)相對(duì)濕度從10%變化到95%時(shí)，輸出頻率就從9560Hz減小到8030Hz這種傳感器具有線性度好、抗干擾能力強(qiáng)、便于配數(shù)字電路或單片機(jī)、價(jià)格

18、低等優(yōu)點(diǎn)。3頻率/溫度輸出式集成濕度傳感器典型產(chǎn)品為HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，還增加了溫度信號(hào)輸出端，利用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻作為溫度傳感器。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，其電阻值也相應(yīng)改變并且從NTC端引出，配上二次儀表即可測(cè)量出溫度值。1.4本課題的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容設(shè)計(jì)的任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)大棚溫濕度的測(cè)量與控制。數(shù)據(jù)采集模塊利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)采集、濕度實(shí)時(shí)采集、電路狀態(tài)信號(hào)采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理；數(shù)據(jù)傳輸模塊將檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)I/O接口為計(jì)算機(jī)與外部數(shù)據(jù)連接的硬件支持。當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理子程序、溫濕度控制子程序輸出系統(tǒng)控制信號(hào)，并通過計(jì)算機(jī)I/O接口輸

19、出；輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，分別控制加熱電路及風(fēng)扇電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫、濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制；程序?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的自動(dòng)控制。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)通過溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)，一方面將數(shù)據(jù)送到單片機(jī)處理，與設(shè)定的溫濕度的上下限進(jìn)行比較，檢測(cè)的溫濕度在設(shè)定的區(qū)間內(nèi)，顯示溫濕度工作正常，不在設(shè)定的區(qū)間，將會(huì)產(chǎn)生報(bào)警提示，會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并且驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制。另一方面，當(dāng)溫濕度不在設(shè)定的區(qū)間時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，使大棚的溫濕度在我們?cè)O(shè)置的理想狀態(tài)，在不同的環(huán)境，要求的上下限不同，所以要有鍵盤可以改變上下限溫濕度的值，這樣就可以按照設(shè)計(jì)的要求

20、來改變上下限，滿足設(shè)計(jì)的要求。2.2 主要器件介紹2.2.1 STC89C52介紹 STC89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS的8位單片機(jī)，片內(nèi)含有8K bytes的可反復(fù)檫寫的只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器器件采用ATMEL公司的高密度，非意識(shí)性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8054 系列殘品引腳兼容，片內(nèi)置通用的8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大STC89C52單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。其主要的性能參數(shù)： （1）與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 （2）8K字節(jié)可重復(fù)擦寫。2.2.2 DS18B20介紹DS

21、18b20數(shù)字溫度計(jì)提供9位的溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20或者從DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線（和地）。讀寫和完成溫度的轉(zhuǎn)換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè)DS18B20有唯一的系列號(hào)（silicon serial number）,因此多個(gè)DS18B20可以存在于同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方安置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用發(fā)內(nèi)包括HVAC環(huán)境控制，建筑物，設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測(cè)，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測(cè)。 其特性如下： (1)獨(dú)特的單線接口，只需1個(gè)接口引腳即可通信。 (2)多點(diǎn)能力

22、使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化。 (3)不需要外部元件。 (4)可用數(shù)據(jù)線供電。(5)測(cè)量范圍從-55 至+125 ，增量值為0.5 等效的華氏溫度范圍是-67F至257F (6)以九位數(shù)字值方式讀出溫度。 (7)在一秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字。 (8)用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置。 (9)告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況）。 (10)應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)類產(chǎn)品，溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)。其引腳說明如下表2-1：表2-1引腳說明引腳8腳SOIC引腳PR35符號(hào)說明51GND地42DQ單線運(yùn)用的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳：漏極開路見“寄生電源”一節(jié)。3

23、3Vdd可選Vdd引腳。有關(guān)連接的細(xì)節(jié)見“寄生電源”一節(jié)。2.2.3 濕度傳感器HS1101介紹溫度檢測(cè)采用HS1101型溫度傳感器，HS1101是HUMIREL公司生產(chǎn)的變?nèi)菔较鄬?duì)濕度傳感器，采用獨(dú)特的工藝設(shè)計(jì)。HS1101測(cè)量濕度采用將HS1101置于555振蕩電路中，將電容值的變化磚換成電壓頻率信號(hào)，可以直接被微處理器采集。濕度傳感器HS1101/HS1100基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，這些相對(duì)濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰?yīng)用于辦公自動(dòng)化、車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制、家電、工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合他也可以得到很大的應(yīng)用。 與其他產(chǎn)品相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)：1.全互換性在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需

24、校正； 2.長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕； 3.自動(dòng)化焊接，包括波峰焊或水浸； 4.高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性； 5.專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)； 6.適用于線性電壓輸出和線性頻率輸出兩種電路；7.可用于線性電壓或頻率輸出回爐； 8.快速反應(yīng)時(shí)間； 9.最大參數(shù)值 （Ta=25 除非特別標(biāo)定） 工作溫度 Ta -40100 ，儲(chǔ)存溫度 Tstg -40125，供電電壓 Vs10Vac，濕度范圍 RH 0100%RH ，焊接時(shí)間T=260 特征參數(shù)： (Ta=25 特征參數(shù) 符號(hào) Min Typ Max 單位 濕度測(cè)量范圍 RH 1 99 5 供電電壓 Vs 5 10 V 標(biāo)稱電容55%RH C 177 180

25、183 pF 溫度效應(yīng) Tcc 0.04 pF/ 平均靈敏度(33%75%RH) C/%RH 0.34 pF/%RH 漏電流 Ix 1 mA 恢復(fù)時(shí)間150小時(shí)結(jié)露 10 s 遲滯 +/-1.5 % 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性 0.5 %RH/yr 反應(yīng)時(shí)間 5 S 曲線精度（10%-90%） +/-2 %RH 2.2.4 液晶1602A介紹1主要參數(shù)：表2-2 主要參數(shù)顯示容量16X2字符芯片工作電壓4.5-5.5V工作電流2.0mA（5.0V）模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95X4.35（WXH）mm 2接口信號(hào)說明：表2-3 接口信號(hào)編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2Data

26、I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L)12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)極3指令說明：（1）顯示模式設(shè)置 表2-4 顯示設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置162顯示，57點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口表2-5指令設(shè)置指令碼功能00001DCBD=1 開顯示；D=0 關(guān)顯示C=1 顯示光標(biāo)；C=0 不顯示光標(biāo)B=1 光標(biāo)閃爍；B=0 光標(biāo)不顯示000001NSN=

27、1 當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加一，且光標(biāo)加一N=0 當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一，且光標(biāo)減一S=1 當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標(biāo)不移動(dòng)而屏幕移動(dòng)的效果。S=0 當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示不移動(dòng)（2）數(shù)據(jù)控制控制區(qū)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)地址指針，用戶可以通過它們來訪問內(nèi)部的全部的80字節(jié)RAM其數(shù)據(jù)指針的設(shè)置如下：表2-6指令設(shè)置指令碼功能80H+地址碼（0-27H，40H-67H）設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針4 其他設(shè)置：表2-7 其他設(shè)置指令碼功能01H顯示清屏：1.數(shù)據(jù)指針清零 2所有顯示清零02H顯示回車：1.數(shù)據(jù)指針清零5 初始化過程（復(fù)位過程） a.延時(shí)15ms b

28、.寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） c.延時(shí)5ms d.寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） e.延時(shí)5ms f.寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） g.寫指令38H：顯示模式設(shè)置 h.寫指令08H：顯示關(guān)閉 j.寫指令01H：顯示清屏 k.寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 l.寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置2.3 溫度采樣電路設(shè)計(jì)2.3.1 溫度傳感器的討論與選擇方案一：采用二極管做溫度傳感器晶體二極管或三極管的PN結(jié)的結(jié)電壓是隨溫度而變化的。例如硅管的PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高1度時(shí)，下降-2mV，利用這種特性，一般可以直接采用二極管（如玻璃封裝的開關(guān)二極管1N4148）或采用硅三極管（可將集電極和基極短接）

29、接成二極管來做PN結(jié)溫度傳感器。這種傳感器有較好的線性，尺寸小，其熱時(shí)間常數(shù)為0.2-2秒，靈敏度高。測(cè)溫范圍為-50-+150方案二：用可編程器件DS18B20做溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)：（1）.只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。（2）.在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。（3）.實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。（4）.測(cè)量溫度范圍在55度到125度之間。（5）.數(shù)

30、字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。（6）.內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。通過比較和對(duì)本次設(shè)計(jì)要求的的考慮，決定采用方案三用可編程器件DS18B20做溫度傳感器。2.3.2 溫度采樣原理及電路利用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度采樣。它用單總線協(xié)議和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，單總線協(xié)議是采用單根信號(hào)線，既可傳輸時(shí)鐘，又能傳數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單。 溫度采樣電路：圖2-1 溫度采集電路2.4 濕度采樣電路設(shè)計(jì)2.4.1 555定時(shí)器的介紹及原理555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為

31、 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 3-18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。圖2-1

32、 555定時(shí)器555定時(shí)器兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)T，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過2VCC /3時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于VCC /3時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開關(guān)管截止。RD是復(fù)位端，當(dāng)其為0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)該端開路或接VCC。VCC是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出2VCC /

33、3作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01uf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。2.4.2 濕度傳感器的討論與選擇方案一：采用濕度傳感器 HS1101濕度傳感器 HS1101 基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，這些相對(duì)濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰?yīng)用于辦公自動(dòng)化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合他也可以得到很大的應(yīng)用。 其特點(diǎn)：1.全互換性在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正 2.長(zhǎng)時(shí)間飽和下快

34、速脫濕 3.可以自動(dòng)化焊接，包括波峰焊或水浸 4.高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性 5.專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 6.可用于線性電壓或頻率輸出回爐 7.最大參數(shù)值（Ta=25 8.工作溫度 Ta -40-100 9.儲(chǔ)存溫度 Tstg -40-125 特征參數(shù)： 1.基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 2.高精度：2%RH，極好的線形輸出 3.量程：199%RH，寬工作溫度范圍 60-140(HS1101LF),40-100(HS1101) 4.濕度輸出受溫度影響極小，常溫使用無(wú)須溫度補(bǔ)償 5.響應(yīng)時(shí)間 5秒 ，浸水或結(jié)露后10秒鐘迅速恢復(fù) 6.抗靜電，防灰塵，有效抵抗各種腐蝕性氣體物質(zhì) 7.

35、長(zhǎng)期穩(wěn)定性及可靠性，年漂移量 0.5%RH/年 8.互換性好 9.電容與濕度變化 0.31pf/%RH(HS1101LF)，0.3431pf/%RH(HS1101),典型值180pf55%RH方案二：型濕度傳感器在非電物理量的檢測(cè)中，濕度的測(cè)量是比較困難的。濕度信號(hào)的傳遞必須靠水對(duì)濕敏元件直接接觸來完成，因此濕敏元件只能直接暴露于待測(cè)環(huán)境中，而不能密封，這些都導(dǎo)致濕度傳感器的壽命較短。目前已有幾十種濕敏器件，按感濕材料來分，大致有四類:電解質(zhì)、半導(dǎo)體陶瓷、高分子和其它。本系統(tǒng)需要檢測(cè)溫室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度，它是絕對(duì)濕度和飽和濕度之比。根據(jù)溫室濕度控制的特點(diǎn)，本系統(tǒng)中濕度傳感器選用型濕度傳感器。型

36、濕度傳感器屬于電容型的高分子材料制成的濕敏元件，它的傳感功能是通過高分子聚合物在吸濕后而引起介電常數(shù)的變化來完成的。它具有線形度好、滯后性小、響應(yīng)快以及能在較寒冷的環(huán)境中使用等優(yōu)點(diǎn)，其主要的特性參數(shù)為:1.工作環(huán)境溫度:-30- +80 2.相對(duì)濕度測(cè)量范圍:0-100%RH ；3.測(cè)濕精度:士4%RH。2.4.3 濕度采集原理及電路原理分析：電源電壓工作范圍是UCC=3.5- 12V，利用一片CMOS定時(shí)器TLC555，配上HSll01和電阻R2、R4構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，將相對(duì)濕度值變化轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)輸出，輸出頻率范圍是7351-6033Hz，所對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度為0100，當(dāng)RH=55時(shí)，f=66

37、60Hz，輸出的頻率信號(hào)可送至數(shù)字頻率計(jì)或檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)整理后送顯示。R6為輸出端的限流電阻，起保護(hù)作用。通電后,電源沿著VCCR7R8C對(duì)HS1101充電。經(jīng)過t1時(shí)間后濕敏電容的壓降VCC就被充電到TLC55的高觸發(fā)電平(Uh=0.67Ucc)，使內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)，OUT的輸出變成低電平。然后C開始放電，放電回路為CR8D內(nèi)部放電管腳,經(jīng)過t2時(shí)間后，VCC降到低觸發(fā)電平(Ul=0.33Ucc)，內(nèi)部比較器再次翻轉(zhuǎn)，使OUT端的輸出變成高電平。這樣周而復(fù)始的進(jìn)行充放電，形成了振蕩。 濕度采集電路：圖2-3濕度采集電路第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 控制軟件設(shè)計(jì)控制本設(shè)計(jì)的主程序流程圖如下圖3-1

38、所示：開始開始初始化初始化采樣溫度采樣溫度送入單片機(jī)送入單片機(jī)顯示溫度值顯示溫度值與設(shè)定值相等與設(shè)定值相等是 控制報(bào)警是 控制報(bào)警否 采樣濕度否 采樣濕度送入單片機(jī)送入單片機(jī)顯示濕度值顯示濕度值與設(shè)定值相等與設(shè)定值相等是 控制報(bào)警是 控制報(bào)警否 掃描鍵盤否 掃描鍵盤結(jié)束結(jié)束圖3-1 主程序流程圖該程序首先進(jìn)行初始化，采樣溫度信號(hào)并對(duì)溫度進(jìn)行濾波后，直接由DS18B20送入單片機(jī)通訊。并有液晶顯示器顯示溫度。測(cè)得溫度至與溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，判定是否相等。若相等驚醒控制程序報(bào)警。若不相等進(jìn)行適度比較。然后進(jìn)行濕度的報(bào)警，若不想等進(jìn)行鍵盤掃描后，進(jìn)行程序的返回和結(jié)束。3.2 濕度傳感器HS1101的

39、軟件設(shè)計(jì)測(cè)濕開始測(cè)濕開始復(fù)位HS1101復(fù)位HS1101否否跳過ROM命令跳過ROM命令轉(zhuǎn)換完畢轉(zhuǎn)換完畢是 復(fù)位HS1101是 復(fù)位HS1101發(fā)匹配ROM命令發(fā)匹配ROM命令讀濕度值讀濕度值送單片機(jī)送單片機(jī) 圖3-2 濕度傳感器程序流程圖該程序首先復(fù)位，然后跳過ROM指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢復(fù)位HS1101或回到初始位置，再發(fā)送ROM指令，讀出濕度值，最終送入單片機(jī)。結(jié)論該系統(tǒng)在李老師的指導(dǎo)下和同學(xué)們的幫助下已經(jīng)完成，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的功能，并且得到課題老師的肯定，我感到十分的欣慰。在這次畢業(yè)過程中，但是由于我自身的知識(shí)儲(chǔ)備的的不足，以及自己沒有深入基層的調(diào)查和實(shí)際研究，這項(xiàng)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，各

40、項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，而且溫濕度的數(shù)據(jù)采集比較準(zhǔn)確，系統(tǒng)工作良好，由于沒有拿到現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行測(cè)試，所以這項(xiàng)系統(tǒng)在實(shí)際中是否可以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，還有待于進(jìn)一步的論證。由于溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器HS1101采集的數(shù)據(jù)要實(shí)時(shí)的傳送到單片機(jī)，讓程序進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理數(shù)據(jù)，這樣處理的信號(hào)就能將控制信號(hào)，進(jìn)行風(fēng)扇和加濕器的控制了，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸了，我將對(duì)風(fēng)扇和加濕器的控制改為對(duì)用單片機(jī)進(jìn)行控制，這樣控制的比較準(zhǔn)確。系統(tǒng)的其他部分按照題目的要求來做的，工作正常，比較穩(wěn)定。謝 辭在課題設(shè)計(jì)和論文撰寫過程中，我的指導(dǎo)老師李春娟老師給了我很大的幫助。李老師讓我不僅得到了知識(shí)，而且養(yǎng)成了良好的工作和學(xué)習(xí)習(xí)

41、慣，為以后的工作和研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，如果沒有她的幫助，我的很多工作將無(wú)法完成的，不論現(xiàn)在還是將來她永遠(yuǎn)是我的楷模。我還要感謝三年來在學(xué)習(xí)上幫助過我的老師和同學(xué)。在做設(shè)計(jì)和論文期間，我還要感謝我們小組的成員劉衛(wèi)麗、程楠、徐立兵同學(xué)給我的寶貴意見。參考文獻(xiàn)李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù).第三版. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2006譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì).第三版. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2005邵裕森. 過程控制及儀表(修訂版). 上海: 上海交通大學(xué)出版社, 1995邵裕森, 戴先中. 過程控制工程. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009王艷芳. 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)用教程. 北京: 電子工業(yè)

42、出版社, 2006.1李群芳. 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù). 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001周澤魁. 控制儀表與計(jì)算機(jī)控制裝置. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2002張永德. 過程控制裝置. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2000王洪明. 基于DS1B820的儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息, 200310蔡杏山. 零起步輕松學(xué)Protel 99 SE電路設(shè)計(jì). 北京: 人民郵電出版社, 2007.111林敏, 于忠得. HS1100/1101電容式濕度傳感器及其應(yīng)用, 儀表技術(shù)與傳感器, 200112梅宏斌, 閻明印. C語(yǔ)言基本編程教程M. 陜西電子雜志社, 199413黃松齡, 吳 靜. 虛擬儀器

43、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程. 北京: 清華大學(xué)出版社，2008.1014黃繼昌. 傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例M. 北京: 人民郵電出版社，199815Gary W.Johnson, Richard Jennings著, 武嘉澍, 陸勁昆譯. LabVIEW圖形編程. 北京: 北京大學(xué)出版社, 200216王宏文. 自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ)教程. 機(jī)械工業(yè)出版社, 200917趙靜鵬. 學(xué)術(shù)英語(yǔ)教程M. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 1995附錄附錄1 總原理圖附錄2#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P21;sbit rw=

44、P22;sbit lcden=P20; /定義1602端口sbit DQ = P36; /定義溫度傳感器DS18B20通信端口 sbit BZ = P37;sbit key1=P32;sbit key2=P33; sbit key3=P10; sbit key4=P11; sbit key5=P12; sbit key6=P13; uint t,wendu,flag; uint num1=200,num2=400;uchar code table=Wendu is ;uchar code table1=Shidu is ;void send_init()TMOD=0 x20;TH1=0 xfd

45、;TL1=0 xfd;TR1=1;REN=1;SM0=0;SM1=1;EA=1;ES=1; void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-); /延時(shí)1Sdelay(5); void delay1(uint i) while(i-);void write_com(uchar com) rs=0; /輸入指令lcden=0; /執(zhí)行指令P0=com;delay(5);lcden=1; /讀取信息delay(5);lcden=0; /執(zhí)行指令void write_date(uchar date) rs=1; /輸入數(shù)據(jù)lcden=

46、0;P0=date;delay(5);lcden=1;lcden=0; void init_1602() uchar num;lcden=0;rw=0;write_com(0 x38);/設(shè)置點(diǎn)陣8位數(shù)據(jù)接口write_com(0 x0c);/開顯示，不顯示光標(biāo)write_com(0 x06);/地址指針加一write_com(0 x01);/刷新，全部清零write_com(0 x80);/給地址，表示從第一行開始寫for(num=0;num9;num+) write_date(tablenum);delay(5);write_com(0 x80+0 x40);/第二行for(num=0;n

47、um0;i-) DQ=0; DQ=s&0 x01; delay1(5); DQ=1; s=s1; uint D_r(void) /DS18B20讀數(shù)據(jù) uchar i=0; uchar s=0; for(i=8;i0;i-) DQ=0;s=s1;DQ=1;if(DQ)s|=0 x80;delay1(4); return(s); readT(void)/DS18B20讀數(shù)據(jù)整體處理 uchar a1=0; uchar b1=0; uint t=0; D_init(); D_w(0 xcc); /skip rom D_w(0 x44); /Convert T D_init(); D_w(0 xcc

48、); D_w(0 xbe); /Read Scratchpad a1=D_r(); /LSB b1=D_r(); /MSB t=b1; t=8; t=t|a1; t=t*0.625; return(t);void TDisp1() uchar bai,shi,ge,sf;bai=wendu/1000+0;shi= (wendu/100)%10+0; ge=(wendu/10)%10+0;sf=wendu%10+0; write_com(0 x80+0 x09);write_date(bai);write_com(0 x80+0 x0a);write_date(shi);write_com(0

49、x80+0 x0b);write_date(ge);write_com(0 x80+0 x0c);write_date(0 x2e);write_com(0 x80+0 x0d);write_date(sf); ES=0; flag=0; SBUF=bai;while(!TI); TI=0;SBUF=shi; while(!TI); TI=0 ;SBUF=ge; while(!TI);TI=0;SBUF=0 x2e;while(!TI);TI=0;SBUF=sf;while(!TI);TI=0;SBUF=num1;while(!TI);TI=0;SBUF=num2;while(!TI);TI=

50、0;ES=1;void TDisp2() uchar num11,num12,num21,num22;num11=num1/100+0;num12=(num1/10)%10+0;write_com(0 x80+0 x40+0 x0b);write_date(num11);write_com(0 x80+0 x40+0 x0c);write_date(num12);num21=num2/100+0;num22=(num2/10)%10+0;write_com(0 x80+0 x40+0 x0e);write_date(num21);write_com(0 x80+0 x40+0 x0f);wri

51、te_date(num22);void main() init_1602()D_init();send_init();發(fā)送 delay(40);while(1) wendu=readT();if(wendunum1&wendu=num2) BZ=0;delay(1500);BZ=1;delay(1500);key6=0; if(key1=0) delay(500); num1=num1+10; if(key2=0) delay(500); num1=num1-10;if(key3=0) delay(500); num2=num2+10; if(key4=0) delay(500); num2=

52、num2-10; while(!key1);delay(500); while(!key1); TDisp1(); TDisp2(); void ser() interrupt 4 RI=0; wendu=SBUF; flag=1;附錄3#include reg51.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar tem0 , tem1; uchar temp0 , temp1; uint f=0; /初值 /* 名稱： timer0() * 功能： 定時(shí)器1，每50000us中斷一次。* 入口參數(shù)：*/void timer

53、0() interrupt 1 EA =0; TR0=0; TR1=0; TL0=0 xFF; /重裝值 定時(shí)50000us OX4BFFH TH0=0 x4B; tem0 = TL1; /讀數(shù) tem1 = TH1; TL1=0 x00; /定時(shí)器1清零 TH1=0 x00; f=1; /作標(biāo)注位 TR0=1; TR1=1; EA=1;/* 名稱： timer1() * 功能： 計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)將555輸出的頻率，以計(jì)數(shù)相對(duì)濕度。* 入口參數(shù)：*/void timer1() interrupt 3 /T1中斷，表示計(jì)數(shù)的頻率溢出，超出了可測(cè)量的頻率范圍，顯然在這里不可能。所以重新啟動(dòng)。 EA

54、 =0; TR0=0; TR1=0; TL0=0 x00; /重裝值 定時(shí)50000us TH0=0 x4C; TL1=0 x00; /定時(shí)器1清零 TH1=0 x00; TR0=1; TR1=1; EA=1;外文資料翻譯Introductions to PID ControllersPID controllers can be stand-alone controllers (also called single loop controllers),controllers in PLCs, embedded controllers, or software in Visual Basic o

55、r C# computer programs.PID controllers are process controllers with the following characteristics:(1) Continuous process control(2) Analog input (also known as “measurement” or “Process Variable” or “PV”)(3) Analog output (referred to simply as “output”)(4) Setpoint (SP)(5) Proportional (P) , Integr

56、al (I) , and/or Derivative (D) constantsThe absolute errorThis means how big is the difference between the PV and SP. If there is a small differencebetween the PV and the SPthen lets make a small change in the output. If there is a largedifference in the PV and SPthen lets make a large change in the

57、 output. Absolute error is the“proportional” (P) component of the PID controller.The sum of errors over timeGive us a minute and we will show why simply looking at the absolute error (proportional)only is a problem. The sum of errors over time is important and is called the “integral” (I)component o

58、f the PID controller. Every time we run the PID algorithm we add the latest error tothe sum of errors. In other words Sum of ErrorsError1Error2Error3 Error4.The dead timeDead time refers to the delay between making a change in the output and seeing the changereflected in the PV. The classical exampl

59、e is getting your oven at the right temperature. Whenyou first turn on the heat, it takes a while for the oven to “heat up”. This is the dead time. If youset an initial temperature, wait for the oven to reach the initial temperature, and then youdetermine that you set the wrong temperaturethen it wi

60、ll take a while for the oven to reach thenew temperature setpoint. This is also referred to as the “derivative” (D) component of the PIDcontroller. This holds some future changes back because the changes in the output have beenmade but are not reflected in the process variable yet.Absolute Error/Pro