CF温控器设计方案

1、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FLASH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

2、 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

3、时间的数据绘制成图形、 曲线，实现对数据的分析与管2.2 C8051F341 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UART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

4、的温湿度数据上传。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（USE）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） 。 精确校准的 12MHz 内部振荡器和 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+

5、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6 / 102.3温度传感器10K3950 （NTQ本方案选用10K3950 （NTQ型温度传感器，该传感器温度测量 范围宽（-40C至200C以上），精度高（正负0.5C）。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C

6、8051F341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

7、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 FLAS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C8051F341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C805仆341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

8、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

9、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。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 article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ng's pers onal own ership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习

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