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1、摘要本论文介绍了由单片机控制的智能烟叶烤房温湿度控制系统。本设计利用温度传感器和湿度传感器对烟叶烤房温湿度进行测量，通过温度传感器和湿度传感器进行模拟信号采集，然后将采集到的模拟信号通过A/D转换为数字信号，将转换后的数字信号通过I/O口传送给单片机并对其进行处理，同时将结果实时显示在LED数码管显示器上。当温湿度出现异常时，系统会通过PID算法来调节温湿度进而达到设定值的标准，同时，会有声光报警电路提示工作人员，本系统还可以与单片机进行通信，可将温湿度的信息上传到网络上，可以进行更好的远程监控。本设计应用前景广阔，节约能源而且安全可靠，是发展专业化烘烤，建设现代烟草农业必不可少的基础设施。关
2、键词：烟叶烤房 温湿度 PID控制 单片机AbstractThis paper introduces the single chip microcomputer control intelligent tobacco barn temperature and humidity control system. This design using the temperature sensor and humidity sensor to tobacco barn temperature and humidity measurements, Through the temperature senso
3、r and humidity sensor for analog signal acquisition, Then will the collected analog signals through the A/D conversion for digital signals, Will the converted digital signal through the I/O oral transmission and the single chip microcomputer to deal with, At the same time will result in the real-tim
4、e display LED digital display. When the abnormal temperature and humidity, Te system will through the PID algorithm to adjust temperature and humidity and then reach the standard of value, in the meantime, There will be sound and light alarm circuit tip staff, The system also can communicate with si
5、ngle chip microcomputer, But will the temperature and humidity of information to the web, Can better remote monitoring. This design broad prospect of application, To save energy and safe and reliable, It is the specialized development and building a modern agriculture essential infrastructure tobacc
6、o.Keywords: tobacco barn temperature and humidity PID control microcontroller目录第一章 绪论11.1 课题研究的目的和意义11.2 国内外的现状11.3 本文的主要内容2第二章 系统方案设计32.1 总体方案的确定32.1.1 设计要求：32.1.2 设计方案32.2 控制系统选择32.3 核心控制器选取42.4 温度传感器选择52.5 湿度传感器选择52.6 输入通道及A/D转换电路的选择62.7 后向通道设计62.8 外围设备62.8.1 显示器的选择62.8.2 键盘的选择62.8.3 报警装置6第三章 硬件电
7、路设计83.1 AT89C51的介绍、晶振电路和复位电路的设计83.2 信号检测电路设计113.2.1 温度传感器Pt100介绍及温度测量电路设计113.2.2 湿度传感器HS1101的介绍及温度检测电路的设计123.3 ADC0809的介绍及A/D转换电路的设计143.3.1 ADC0809的介绍143.3.2 A/D转换电路的设计15ADC0809与单片机的连接电路图如下：163.4 控制电路设计173.5 外围电路设计183.5.1 键盘183.5.2 显示器193.5.4 通信模块设计213.6 电源模块设计22第四章 系统软件设计224.1 总体设计思想224.1.2 系统工作过程2
8、24.1.2 程序设计方法选择234.1.3 程序设计语言的选择234.2 主程序设计244.3 数据采集及处理子程序设计254.3.1 定时器中断服务子程序设计254.3.2 显示子程序设计264.3.2 数字滤波子程序274.4 控制算法子程序设计274.4.1 PID控制算法的原理274.4.2 数字式PID控制算式及流程图284.4.3 PID参数整定的方法28第五章 全文总结30致谢31参考文献32附录33第一章 绪论1.1 课题研究的目的和意义烟草原产于美洲，中国的烟草历史可以追溯到明朝，万历三年（1575年）烟草由吕宋传入台湾、福建。1579年，利玛窦把鼻烟带入广东，中国吸烟人口
9、大升。烤烟在1913年被英美烟草首次在河南省襄城县颍桥镇第一次试种成功，以后每年的谷雨前后开始育苗，到七月份开始采收。目前种植烟叶的国家在125个以上，烟叶种植面积有400万公顷。中国、巴西、印度、美国、马拉维、阿根廷、津巴布韦、莫桑比克、印度尼西亚、泰国等国家的烟叶产量占全球烟叶生产总量的78%以上，2011年，中国的烤烟生产量占全球烤烟生产总量的近52.6%。烟叶种植分为育苗,移栽,大田管理,采收烘烤四个阶段。和烟草的其它生产过程相比，烘烤的劳动强度和技术难度都比较大，专业化进程也相对缓慢。近年来，我国的烟叶生产水平不断提高，烟叶烘烤技术受到了更多的关注。烘烤过程是生产高品质烟叶的重要步骤
10、，而传统的人工长期监守、利用千湿球采集数据的方式己产生越来越多的弊端, 与现场化的烤房设施不相适应。研究、开发、推广新型的密集烤房供热设备，不仅是烟叶烘烤清洁生产及节能减排的发展方向，也是烟叶烘烤清洁生产的必然选择。采用电子设备对烤房温湿度进行自动控制，具有装烟量大、省工、省时、烤后烟叶质量优良等特点，已成为烤烟技术发展的一个必然趋势本。1.2 国内外的现状自1960年美国的Johnson等人报道了“烟叶密集烘烤”工艺后，美国、日本等国都相继进行了研究和应用，现在密集烘烤在国外已普遍使用。我国在20 世纪6080年代曾进行了一些密集烤房的相关研究，研制出了燃煤或燃油的不同型号的密集烤房，但由于
11、受我国烟草生产发展条件的限制，我国早期研制的这些密集烤房并没有得到实际的应用。8090年代，我国烤烟烤房的研究和应用主要集中在小型烤房和普通化标准烤房的改造方面。90 年代后，我国从国外引进的“烤霸”等密集型烤房，由于并不适合我国的国情，也没有得到广泛的应用。进入21 世纪后，随着我国烤烟规模化生产的发展，密集烤房的研究又一次形成热潮。现在，密集烤房已成为我国烤烟烘烤设备的发展方向。2002年初，安徽省引进建造了87座半堆积式烤房在重点烟区示范应用。在应用中发现，由于安徽省特殊的气候、生态条件，此项技术需要进行相应改进。为此，省烟叶公司成立了项目技术组，组织有关专家和技术人员对烤房结构进行了多
12、次重新设计，最终定型为AH系列密集烤房。2002年安徽省密集烤房项目通过了中国烟叶生产购销公司组织的专家论证，被与会专家誉为代表中国烘烤设备发展方向的实用型“小烤霸”。中国烟叶公司在安徽芜湖召开了“适度规模种植配套烘烤设备现场观摩会”。2003年安徽省加大了AH系列密集烤房的使用推广力度，当年即建成烤房772座，2004年又新建1512座。三年来，安徽省共接待11个省46个县的烟草同行对密集烤房的参观考察，派出50人次赴全国各主产烟区示范应用密集烤房。经过推广，目前全国已建成密集烤房1.18万座。“三分种、七分烤”是烤烟生产中不争的事实。但是，因各方面因素影响，我国烟叶烘烤水平比较低，引进、研
13、制经济实用、容量适中、操作简便的烘烤设备，提高烟草烘烤水平成了目前急待解决的问题。从当前研制和实际应用情况来看，密集烤房有望在全国范围内推广，成为中国未来的主流烘烤设备之一。1.3 本文的主要内容一、 本文设计了一个现代化的智能烟叶烤房温湿度控制系统，具体技术指标要求如下：1、通过温度和湿度传感器采集烟叶烤房内的温度和湿度值，并通过液晶显示平显示出。2、控制系统能够基于PID控制算法，按照设定的温度和湿度范围值，自动控制热风循环电机和排湿机的启停，使烤房内的温度和湿度值稳定在设定范围内。3、如果烤房内的温度或湿度超限，控制系统能够自动声光报警并自动启动相应的恢复系统使温度、湿度恢复正常。4、
14、控制系统的温度范围为2070，测量精度2；湿度测量围20%100RH，测量精度为3.5RH。二、论文主要从以下几个方面进行了设计：1、系统总体方案设计 控制方法的选择，控制器的选择，信号传感器的选择，前向通道的选择，执行器的选择，外围设备的选择。 2、硬件设计控制单元电路的设计，信号检测电路的设计，前向通道电路的设计，执行电路的设计。3、软件设计 主程序的设计，A/D转换程序的设计，PID控制算法的设计，键盘显示电路的设计。第二章 系统方案设计2.1 总体方案的确定2.1.1 设计要求：主要技术参数：温度检测范围：20+70检测精度 ：2湿度检测范围：20%90%RH检测精度 ：3.5%RH2
15、.1.2 设计方案使用温度和湿度传感器采集烤烟房内的温湿度信息，传感器输出的模拟信号经过信号处理电路处理后输入A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后输入单片机。单片机作为核心控制器件，对温湿度信号进行处理，控制温湿度显示，键盘。将测得温度与设定温度对比，如果温湿度与设定相符系统继续运行，如果温湿度与设定不符则发出报警并自动控制电机的启动调节温湿度到设定值。2.2 控制系统选择1、开环控制系统开环控制系统由控制器和被控对象组成，由输入端通过输入信号控制被控对象得输出物理量得变化，开环控制系统适用于简单的系统，它没有反馈环节，响应时间较长，成本较低。同闭环系统相比，开环系统结构简单，经济但是不能抑制系统外部或内部扰动的影响。输入控制器被控对象输出开环控制系统结构图2.1 开环控制系统结构图
