CF温控器设计方案

1、封面1/10作者： Pan Hongliang仅供个人学习基于 C8051F341粮仓温湿度测控器的设计1、概述2/10本方案设计提出的粮仓温湿度测控系统采用C8051F341全速 USBFLASH微控制器为核心处理器，配置温湿度传感器等信号采集部件，针对粮仓温湿度控制的基本特点， 实现了远程数据采集与测控指令参数的设置，具有界面友好、控制灵活、硬件系统集成度高等特点。本方案解决了传统温、湿度测试器材及人工去湿、降温的诸多弊端。并可实现多点温、湿度参数的测量与控制。2、系统功能2.1 总体功能本设计以粮仓室内外温、湿度测控电路为核心，以上位 PC 机为系统人机接口，测控电路与上位 PC机通过串

2、行通信方式实现数据交互。测控电路通过数据采集装置定时采集粮仓温湿度数据， 并根据控制参数做出控制决策， 驱动设备运行 （自动启动或关闭空调设备或风机系统），并随时准备接受上位 PC机的指令，当收到询问时，将粮仓的各项数据编码通过通信方式传输到上位 PC机。上位 PC 机可根据用户要求定时向测控电路查询粮仓温、湿度数值和设备运行状态。并可对从机进行参数设置（包括：空调起、停参数；加湿机起、停参数；温、湿度报警门限等）及控制（强制打开空调风机与加湿机），从机也可以独立工作。上位 PC 机通过串口电路接收到数据后，进行数据处理，在监控界面上显示当前的状态信息，并将此信息实时地存储到数据库中，为用户维

3、护和管理准备数据。 也可以将一段时期的数据信息汇集成报表，还可以讲一段时间的数据绘制成图形、曲线，实现对数据的分析与管3/10理。2.2C8051F341全速 USB FLASH微控制器C8051F341全速 USB FLASH微控制器是一款外设丰富的单片机，对于温湿度控制方面的应用，可利用其16 位或 8 位脉宽调制功能（ PWM）生成传感器所需的测量信号， 使用自带的 10 位 ADC采集传感器生成的电信号， 再对采集的信号进行分析计算， 得出实时的温湿度数据。可使用该单片机集成的 USB2.0 控制器方便的把采集的温湿度数据进行保存，方便用户查询以往的温湿度数据。也可使用其集成的 UAR

4、T控制器做 MAX485 通讯接口，很方便的把多台温湿度控制器组成 485 总线，把采集的温湿度数据上传。2.2.1 主要特性C8051F341器件是完全集成的混合信号片上系统型MCU 。其主要特性如下： 高速、流水线结构的 8051 兼容的微控制器内核（可达 48MIPS）。 全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）。 通用串行总线（ USB）功能控制器，有 8 个灵活的端点管道，集成收发器和 1K FIFORAM。 电源稳压器。 真正 10 位 200 ksps的单端 / 差分 ADC，带模拟多路器。 片内电压基准和和温度传感器。 片内电压比较器（两个） 。4/10 精确校准的12MHz 内

5、部振荡器和4 倍时钟乘法器。 多达 64KB 的片内FLASH 存储器。 多达 4352 字节片内RAM （ 256+4KB ）。 硬件实现的 SMBus/ I2 C、增强型 UART（最多两个）和增强型 SPI串行接口。 4 个通用的 16 位定时器。 具有 5 个捕捉 / 比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/ 定时器阵列（ PCA）。 片内上电复位、 VDD监视器和时钟丢失检测器。 多达 40 个端口 I/O（容许 5V 输入）。2.2.2 原理框图5/106/10个人收集整理勿做商业用途2.3 温度传感器10K3950（NTC）本方案选用 10K3950（NTC）型温度传感器，该传

6、感器温度测量范围宽（ -40至 200以上），精度高（正负 0.5）。可把温度的变化转化成电阻的变化， 在本方案中，把电阻的变化变成 0V 到 5V 的直流电压变化，使用 C8051F341集成的 10 位 AD 采集 10K3950上电压，计算出对应的电阻，单片机经过软件编程查表法， 即可得出实时温度。2.4 湿度传感器HR202本方案选用 HR202 型湿度传感器，该传感器性能稳定，精度小于正负 5%RH。适合粮仓等需要湿度测量的场合。本方案中，可使用 C8051F341生成 1KHZ不大于 1V 的电平信号，再使用单片机 AD 采样 HR202上的电压，可计算出 HR202的电阻，经查表

7、法对应 10K3950 测出的当时温度，可得出用户需要的相对湿度。电路图如下：3、方案设计3.1 系统总体设计根据系统功能要求，本系统包括四个功能模块：1）上位 PC机。完成参数设置及控制、数据存储、处理及管理功能。2）串行通信模块。应用RS-485通信方式完成测试电路与上位机的数据交换。3）测控电路模块。主要由C8051F341全速 USB FLASH微控制器组成主控电路， 实现数据收集与控制功能， 并能在主机关机的情况下独立实现所有的控制功能。7/10个人收集整理勿做商业用途4）数据采集模块。实现温、湿度实时数据采集于数据交换。系统结构框图如下：3.2 本方案设计特点本方案中使用两片 C8

8、051F341，其中一片负责温湿度信号的采集测量计算，另一片负责温湿度调节控制及数据存储和通讯。虽然一片 C8051F341也可完成以上的所有功能， 但考虑到实际使用中传感器电缆电阻对测量精度的影响。使用单片 C8051F341方案，就需要另行增加电路以消除这种精度误差。其成本不会低于双C8051F341的方案。本双 C8051F341方案中，有专用的对传感器采样的单片机， 之间不需电缆连接， 最大限度的消除了电缆电阻对采样的误差影响。 并且利用 C8051F341的 SPI接口可以把计算出来的同时温湿度数据以数字的方式传送。实际上就是专门使用一片C8051F341制作了一个数字式的温湿度传感

9、器。此方案尽可能的使用单片机集成的外设，另行增加的硬件较少，减少了硬件损坏的几率，提高了装置的硬件可靠性。 而且温湿度以数字方式传送，其在抗干扰方面也应比模拟方式传送要可靠。3.3 设计框图4、结论本设计基于 C8051F341全速 USB FLASH微控制器为核心处理器，通过配置温湿度传感器等信号采集部件，针对粮仓温湿度控制的基本特点，实现了远程数据采集与测控指令参数的设置，具有界面友好、控制灵活、硬件系统集成度高等特点。系统完整，性能可靠，可实施性较强。8/10个人收集整理勿做商业用途版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人所有This articl

10、eincludessome parts,includingtext,pictures,and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他非商业性或非盈利性用途， 但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵犯本网站及相关权利人的合法权利。除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人的书面许可，并支付报酬。Users may use the contents or services of this article for personal st

11、udy, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimaterights of this website and its relevant obligees. In addition, when any content

12、 or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.9/10个人收集整理勿做商业用途转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目的的合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，并自负版权等法律责任。Reproduction or quotation of the content of this articlemust be reasonable and good-faith citation for the use