基于单片机的烤烟房多点温湿度测控系统

摘要：烟叶烤房要实现对温湿度的精准控制就必须进行多点监测控制。基于这一要求，设计了一种基于AT89C51微处理器和SHT11数字温湿度传感器的智能测控系统，能够高效率地实现同时对多点采样控制，且系统结构简单，鉴于烤房内温湿度变化的时滞性、非线性特点，采用了模糊控制算法，用组态软件作为上位机系统监测软件，RS 485为串口通信接口实现了对现场和远程的有效测控，为现代化烟叶烤房的集中管理提供了一种途径。
关键词：SHT11温湿度传感器；AT89C51；烤烟房；组态软件

0 引言
烟叶烘烤过程的温湿度能否精准测控决定着烟叶的质量。传统上烟叶烘烤过程的几十个小时一般完全由人工监测，利用于湿球玻璃温度计采集数据。主要出现问题如下：无法确保烘烤出的烟叶质量好坏；监测时间长，劳动强度大；效率低，无法实现工业化生产，为解决上述问题，就必须对烤房进行改造。为此，本文介绍了一种基于AT89C51单片机和SHT11数字温湿度传感器的多点采样的新型烤房智能测控系统。

1 系统硬件总体设计
根据烤烟房的具体要求，本系统主要由AT89C51单片机、SHT11温湿度传感器、加热控制装置、排湿控制装置、液晶显示、通信装置和上位机装置等部分组成。系统框图如图1所示。

1．1 微控制器的选择
本文设计的系统采用成本低且体积小，灵活性高的AT89C51芯片作为控制系统的核心。该芯片采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储制造技术，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，具有低压、高性能的CMOS 8位微处理器。其特点如下：丰富的I／O口资源、带有2 KB闪存、单片机的可擦除只读存储器可以反复擦写1 000次、2个16位定时／计数器、1个5向量两级中断结构、1个全双工串行通信口、片内振荡器及时钟电路。
1．2 传感器的选择
SHT11是一种采用CMOSENS专利技术(CMOS和传感器技术的融合)制造的数字式温湿度传感器。测温范围是-40～+123．8℃，分辨率为0．01℃，测量露点精度小于±1℃，测量相对湿度范围为0～100％，分辨率达0．03％RH，最高精度为±2％RH。该芯片属于数字式输出，具有免调试、免标定、免外围电路及电路互换性等优点，已成为现代温湿度测控方向的首选，内部结构如图2所示。

SHT11芯片的工作原理是由两个传感器分别产生相对温度和湿度信号，然后分别传输到14位的ADC进行A／D转换、标准和纠错，最后通过二线制的串行接口将相对湿度和温度数据传送至微处理器，再利用微控制器完成非线性和温度补偿。
烤房内的温湿度测控是基于整个烤房空间的，由于种种因素的影响使得烤房内温湿度不均匀、不统一，采用多点测控系统可控制整个测量空间温湿度的精准性、均匀性和统一性，即在采样时微处理器同时对多个SHT11芯片发出指令，结合烤房的具体要求，本系统设置4个采样点，每个SHT11芯片的SCK线都接到统一的I／O口，而DATA线则分别接到不同的I／O口。其次，如果烤房需要再增加采样点时只需要增加对应的I／O口数，然后稍作程序修改即可达到需要。这样每次微控制器发出测量指令后，所有的SHT11芯片同时进行数据采样，按照这种方案设计只需等待一次数据采样时间就可以完成所有采样点的采样工作，大大缩短了数据采样时间，为测控系统的快速响应提供了条件。SHT11芯片与AT89C51微处理器连接电路图如图3所示。

1．3 辅助设置
为了提高烤烟的质量，在烤烟过程中进行适当的人工干涉是必要的。键盘设置为启动键／停止键、复位键(初始化温湿度值)、参数设定键、显示切换键、烤程选择键等。