温湿度智能测控系统

温湿度智能测控系统

王波

(上海宝冶集团有限公司安装工程公司上海201900)

摘要：本智能温湿度控制仪核心器件是STC90C516RD+单片机，利用机械按键来设定需要控制温湿度的范围，采用DHT11来采集外界实际的温湿度，并送给微处理器，微处理器经过数据处理并与理论值进行对比，若超出范围，让继电器来控制加湿器、加热器、抽湿器或制冷器的工作，从而改变当前环境温湿度值达到预期值，并将采集的结果通过LCD1602液晶显示器显示出来。

关键词：STC90C516RD+单片机；DHT11；加湿器；抽湿器

前言

在工农业生产过程中，温度和湿度是一组关系着产品的质量、产量与提高能源利用率等指标的重要参数。因此，根据需求的特点合理设计温湿度控制系统是研究的一项重点。单片机以其成本低廉、技术成熟和扩展性强等诸多优点，被工业控制界广泛应用。但目前市场上常见温湿度控制方面的农业机械化产品大多只是简单的定值开关控制，存在着温湿度控制精度差，响应速度慢，温湿度不均匀等缺点。再者，控制精度高的温湿度试验设备往往价格昂贵，扩展性差以至推广困难。

1系统方案设计

本设计以STC90C516RD+为主控芯片，利用DHT11数字温湿度传感器模块数据采集，将采集回来的数据，送给微控制器处理，并且发出相应命令对系统外围设备加以控制来调节环境的温湿程度，并在液晶显示器LCD1602直观的显示采集模块采集回来的温度和湿度数据，当前环境温度和湿度超出理论设定的标准时，通过蜂鸣器的报警和红色指示灯亮对用户进行提醒，方便于用户及时的通过手动控制或其他方式来干预环境，减少因为环境因素对生产或者贵重器具带来的伤害。

2系统设计

2.1测量模块的设计

为了保证测量的准确性，采用数字温湿度传感器DHT11模块采集温度，是硬件电路设计更加简单，DHT11采集外界环境的温湿度值，并送给STC90C516RD+微控制器处理。

2.2控制模块的设计与实现

控制模块的整体结构主要由MCU、拨码开关、继电器、温湿控制模块、报警等五大部分。LS1为蜂鸣器报警电路，R和G分别是红灯和绿灯，D0控制加湿继电器、D1控制温湿继电器、D2控制加热继电器、D3控制制冷继电器。温湿度控制模块通过继电器的断开和闭合来对加热器、制冷器、加湿器、抽湿器和报警器进行控制通过按键设置好当前环境中最佳温湿度值，利用数字温湿度传感器模块DHT11来采集环境的实际温度和湿度的。每个继电器动作时，都有一个对应的LED灯点亮或熄灭，这样可以方便操作人员对执行设备的开关状态进行把握。报警电路则是当MCU接收到的测量温度或湿度超出了设定的温度和湿度范围的时候，将P0.4引脚置为高电平，触发报警蜂鸣器发出报警的信号。

2.3系统软件设计

通过按键设置好当前环境中最佳温湿度值，利用数字温湿度传感器模块DHT11来采集环境的实际温度和湿度的值，再把采集回来的实际温度和湿度的值送入微处理器，微处理器经过数据处理并与理论值进行对比。若实际的温度或湿度值超出了理论值的范围，智能温湿度控制仪将报警并且做会做出相应的调整，使当前环境的温湿度值回归并且保持在理论环境的温湿度值范围内，假如实际温湿度值在设定的范围之内，温湿度控制仪将继续监测实际环境温湿度值，不做出任何动作，直到发生异常。

3机械式温湿度表检定过程中的相关问题

温湿度表工作原理机械式温湿度表包括干湿球式温湿度计和指针式温湿度表。其中干湿球式温湿度计由两支相同的普通温度计组成，一支用于测量温度，称干球温度计；另一支用纱布包住球部，纱布下端浸入蒸馏水中，称湿球温度计，空气中温度与干湿球温差存在某种函数关系，所以通过测量干球温度和湿球温度即可算出空气中的湿度。指针式温湿度表由温度部分和湿度部分组成，温度部分是根据两种不同金属在温度改变时膨胀程度不同的原理工作的，主要的元件是一个用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层金属片，为提高测温灵敏度，通常将金属片制成螺旋卷形状。当多层金属片的温度改变时，各层金属膨胀或收缩量不等，使得螺旋卷卷起或松开。由于螺旋卷的一端固定而另一端同可以自由转动的指针相连，因此，当双金属片感受到温度变化时，指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度。湿度部分是利用毛发、尼龙和聚酰亚胺等有机高分子材料的几何尺寸都会随着相对湿度的变化而变化这一特性，将上述材料制成线状、带状感湿原件或涂覆在弹性材料上卷成游丝状感湿原件，然后通过机械放大装置将由湿度变化引起的几何量变化用指针指示出来，从而直接指示相对湿度。

3.1HWS型（调温调湿法）温湿度检定箱的操作、使用中的问题

（1）首先，温湿度检定箱的操作者应是经过严格培训的检定人员，否则错误的操作会对检定箱造成损害。

（2）在日常使用过程中，应保证检定箱加湿器液位槽符合使用要求，液位槽液位过低会导致加湿器无法工作，甚至会导致循环泵的损坏。

（3）在使用标准通风干湿表作为标准器时，需定期更换标准器中的白色纱布条。纱布条使用时间长了，会被介质污染，影响测量准确度。有时在工作的时候湿度不准，当湿度降不下去时，①这时就要检查工作区下部夹层是否有积水，积水多了，湿气就会增大，②检查干气阀是否打开；当湿度升不上去时，①这时首先检查加湿器是否缺水，导致液位槽液位过低，②检查加湿管路内是否有积水，如有积水应打开排水开关排水，③检查湿气阀是否打开。

3.2干湿温度计上水纱布套问题

干湿温度计湿球的上水纱布套作为该类计量器具的重要配件，它的质量优劣、捆扎方式、使用时间长短等因素会直接影响湿球温度计的示值准确性。建议尽量使用标准纱布套。如要自行用纱布捆扎，那在捆扎制作纱布套时也要注意对感温泡的上下包裹位置以及保留适当的松紧度。另外，有条件的单位要尽量使用蒸馏水或者纯净水作为湿球温度计用水。因为自来水中含有较多的钙质，时间久了会导致上水纱布套钙化，纱布套会变硬、变黄，导致湿球温度计示值不准。在干湿球温度计的使用过程中，如果发现上水纱布套出现钙化现象，就应及时加以维护或者更换上水纱布套。

3.3指针式温湿度表的调修

目前，生产温湿度表的厂家众多，制造水平参差不齐，特别是相对湿度的超差率很高，所以对温湿度表的调修是非常重要的。在检定过程中，发现温湿度表需要调修时，就需要打开检定箱，而此时检定箱内温度、湿度已经恒定，打开后就会遭到破坏，需要重新稳定，费时费力。笔者建议在检定这种示值误差较大的温湿度表时，先按照检定规程将每个检定点的示值误差记录下来。检定完毕后，看示值误差是否是单向的，如果是单向的，可以将温湿度表静置在实验室恒温恒湿房间中一段时间。当温湿度表示值稳定后，再进行示值误差的反向调整（用小螺丝刀直接调节温湿度表背后旋钮），以达到检定规程的误差要求，调修完毕后再放入检定箱中进行检定；如果示值误差是双向的，这样就无法进行调修了，只能返回厂家进行修理。

4结束语

在硬件方面使用字符型的液晶显示器LCD1602、数字温湿度传感器模块DHT11、继电器、加湿器、加热器、抽湿器、制冷器、按键、拨拨码开关等一系列相关器件。软件方面是以STC90C516RD+单片机为主控芯片，EEPROM为存储芯片，存储用户设定的温湿度值，将DHT11采集来的温湿度值，送入STC90C516RD+单片机中进行数据处理，判断采集值是否大于或者小于用户的设定值，如大于设定值，则启动抽湿器或者制冷器工作，否则启动加湿器或者加热器工作。

参考文献：

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