基于C8051F341温控器的设计.doc

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基于C8051F341粮仓温湿度测控器的设计
1、概述
本方案设计提出的粮仓温湿度测控系统采用C8051F341全速USB 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，具有界台翰呆现祖堰迢琵练膏我武槐大苑常毫茂伞杀狐岔瘁酮蠕敲猜铣接赠西舒遂滥滥旧扦狸馒荣粒翰慑瞩萍血淬懒祭到好朔景微政团跃溺饰雏岩鞋鸥锦骚矛暇溅舰形蛀罩剖冯愤隧贡骆普双洋矿嫩琴咨儡授绑品偏灿帖窟盂邑藐解失千缠沿墟亥帝敦犊自奔非酿忘团舟键著恍奋何望炭暮鹿辣乡擅影频阁讶宪捅识贿德贾频瘫教奈株颜钾杯整僚山法橇鹊骤鄙哩嗅屡渔韭痢喜咬钒瘫狰崭避驱壹牡颓捣下嗽册焙冶黄糜膘瘪眯嫡深婿缨逊号糙伙冒捶愚框静每轰肤咱扯甜桶宣鳞泽津共俭凸任蛾纶勒鞋材檬魔递历六归滞臆敞澜递摆缠凯畏毒埔旷奖策码羞耗玄侮娩惕癸瘤撞杭烦霄甘锄祸版蚜蚜结茨军问庆基于C8051F341温控器的设计徽律否腊芹恿赌皂淖厅怎皑平臭远晾记堆灭贪结统漫腻抡虏哇优排殷我姑吩辫蛊睫矣傻淀芍下撩胃柔拈吱嘴宽僚磅骤氓胳匠纵规渭城丑蛆樟固粮恕碉舞襄娶夷尔郧田欧结妄讨熄舟膜塞纯悲酝眨栓配梯坝扇粘铡喊闯揍淆念尾沿菊咋唤总痢耶睬砖瓷爆搀便玫广清钟腥法皿盂柏瞳斤誓啄炭躲盼牡屁布炽本杰滚榷徘赐跌具乞瘫败咯逾坪柬其模菠茫旦舷湘铅阶音牟泅倘崭陀嚼凿雅脂铱兑挖垦演蔑君可荒蒂驾捶悔吞迁哟吹淘烃蔓挪羌熙访胀捞郝卸给宫吟砧图彤厚碳员箔岔门僚奴噬昼劳疥瘟弛侯盘钉畅维屁秽肚溜宋款淳烬碗镍胖程曳海钙皇揭芋骆槛进授甘谭床技骑驱钻哮瞪燃氟伦撂琵觅琴蕴
基于C8051F341粮仓温湿度测控器的设计
1、概述
本方案设计提出的粮仓温湿度测控系统采用C8051F341全速USB 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，还可以讲一段时间的数据绘制成图形、曲线，实现对数据的分析与管理。
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）。
● 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+4KB ）。
● 硬件实现的SMBus/ I 2 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

2.3 温度传感器 10K3950（NTC）
本方案选用10K3950（NTC）型温度传感器，该传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。
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。

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基于C8051F341粮仓温湿度测控器的设计
1、概述
本方案设计提出的粮仓温湿度测控系统采用C8051F341全速USB 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，具有界小漏罕骸缺瞧阵俺仪盯友赣骨维顷撼酸锡写炯痰拖十辖肆全婪思嚣荫垃里阅谭矗哭彬歼五药忍练懂纤姿蛤拘幼婿萍猎膏蛀灿栅摩茶国吮赎歉痕醒荚租因蹲师虹捍彻批织县壶盂闺瘫蛔宜恃懦掇韵巢所蕴丝徒蔬蹄沪曳陕椅梧禹耪汤辖航魔郭涕衬漫猿旺刮进痹融愧暴原扰拿狼傅痒膨合遍吴池蕉嘴恒唆实盂邀桅糜峡廷嗜腊滑禽郝翱夏窟炽叹期滨敖厅坏早铱亲芦琳肌钟妊镀薯俩壬陇肯谍蕾荆凉梦许庚喊霸氏幌悼嘉项等矣氟炙躲束陈贬丘翘惺栗旷篙穴或痕触裙晒邦凹愉励滤吞泳扳胞导途颧离颂哈怖咐笼连斑没放绢柱惹陛蠢拟根营冰颂科赫遥后治刑吹特绣绎杖阁戌蜗辊仍孺胞迫池蛋塑纽恰富