土壤温湿度

土壤温湿度（共9篇）

1.土壤温湿度 篇一

通过土壤湿度对小麦矮腥黑穗病菌(Tilletia contronversa Kühn,TCK)萌发率的影响试验研究表明,其冬孢子在土壤质量含水量为1%～28%(相对含水量3.57%～100%)范围内均可萌发,其适宜萌发的土壤质量含水量范围为10%～25%(相对含水量17.85%～89.3%),最佳土壤相对含水量范围在65%～75%之间;不同分离物在相同土壤湿度培养下,多数分离物冬孢子的`萌发率之间差异不显著.根据分离菌Tt1和Tt2在不同土壤湿度下培养50 d和60 d的冬孢子萌发率,建立了TCK冬孢子萌发率与土壤相对含水量的关系模型,此结果为TCK的风险评估提供了基础数据.

作 者：贾文明 周益林 段霞瑜 丁胜利 邱焯 Jia Wenming Zhou Yilin Duan Xiayu Ding Shengli Qiu Zhuo 作者单位：贾文明,Jia Wenming(中国农业科学院植物保护研究所,植物病虫害生物学国家重点实验室,北京,100094;石河子大学农学院,石河子,83)

周益林,段霞瑜,Zhou Yilin,Duan Xiayu(中国农业科学院植物保护研究所,植物病虫害生物学国家重点实验室,北京,100094)

丁胜利,Ding Shengli(石河子大学农学院,石河子,832003)

邱焯,Qiu Zhuo(新疆维吾尔自治区农业厅麦类检疫工作站,伊宁,835000)

刊 名：植物保护 ISTIC PKU英文刊名：PLANT PROTECTION年，卷(期)：32(6)分类号：S4关键词：小麦矮腥黑穗病 土壤湿度 冬孢子萌发 模型

2.土壤温湿度 篇二

茶树生长对土壤的温湿度具有较高的要求,研究表明[1]:在适宜的温度条件下,土壤相对湿度在80%～90%时,茶树生长速度快、叶芽量大、持嫩性强、茶叶品质优;土壤相对湿度低于40%时,茶树就会不同程度地出现枝叶受损、生长缓慢,叶芽凋枯、枝叶焦黄的现象,甚至于死亡。陕南茶区多位于海拔500～1500 m丘陵地区,茶园土壤温湿度保持主要依靠自然资源。土壤温湿度随自然因素变化波动较大,单纯依靠人工难以实现有效的监测管理,建立茶园土壤温湿度自动监测系统,及时准确地获取土壤环境信息,对保证茶树健康生长、提高陕南茶叶品质等均具有重要推动作用。

受陕南茶园的地形及植被环境影响,目前常用的有线检测和无线传感器网络方式均不适宜在陕南茶园土壤环境检测中使用。因此,研究设计了一种基于GPRS的陕南茶园土壤温湿度远程监测系统。该系统以网络覆盖面广、通信速率及可靠性高、资费低廉的GPRS网络为基础,利用GPRS网络平台接入Interne网络,建立检测终端与数据中心之间的通信连接,实现监测数据的远程传输及数据库方式管理。系统设计结构简单,无需大量资金及设备投入,且网络规模易于扩展,网络运行成本低廉,能够有效满足陕南丘陵山区茶园的土壤温湿度远程监测需求。

1 GPRS应用介绍

GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线业务)是在GSM通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务,通过在现有GSM网络中增加GGSN(GPRS网关支持节点)和SGSN(GPRS服务支持节点)来实现。GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网连接到SGSN,是连接GSM网络和外部分组交换网的网关,可以对GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换,从而把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络[2]。SGSN和GGSN利用GPRS隧道协议(GTP)对IP或X.25分组进行封装,并以端到端方式实现数据分组的发送和接收数据[3]。

目前,GPRS网络已基本实现了对城乡和偏远山区的全覆盖,可以在其他网络不能覆盖的区域实现移动数据业务;GPRS按数据流量计费,通信资费较低;数据通信速率较高,最高数据速率可达171.2kbps,非常适合突发性小流量数据传输,因而近几年被广泛应用到各种远程环境监测系统中[4]。

文献[5]中,袁洪波等研究设计了基于GPRS的农业温室环境检测系统,远程监测农业设施大棚中的温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等参数。文献[6]中,孙小春研究基于GPRS技术的土壤信息采集系统关键技术,并设计了基于单片机和GPRS技术的土壤环境远程监测系统。文献[7]中,刘新建等研究基于GPRS的水情监测系统,对水库、大坝、海口等区域的水情实现实时远程监测。文献[8]中,胡胜利等研究基于GPRS的地下水自动监测系统设计,实现对地下水的水位、水温、水质等动态要素的长期定时监测。

近几年,Siemens,Wave Com等国际知名通信公司及国内的通信企业推出许多功能完善和性能稳定的GPRS通信模块,为GPRS在远程环境监测中的应用奠定了良好的技术条件。本文在此背景下研究GPRS技术在陕南丘陵山区茶园土壤温湿度监测中的应用。

2 系统方案设计

茶园土壤温湿度监测系统由土壤温湿度检测终端、GPRS/Internet通信网络和数据监测中心组成。系统设计方案如图1所示。

土壤温湿度检测终端包括前端检测设备、微控制器和GPRS通信模块:前端检测设备采集土壤温湿度信息,并以二线数字方式输出;微控制器负责数据的分析处理,并通过AT指令控制GPRS通信模块,实现GPRS网络接入、数据传输、在线维持等功能。

GPRS/Internet通信网络以商用GPRS网络和Internet网络为载体,由微控制器通过AT指令配置GPRS网络接入点(APN)及属性,通过PPP协议与GGSN之间进行链路协商,获取IP地址并接入Internet,建立检测终端与数据中心之间的TCP连接,实现检测数据的远程传输。

数据中心包括数据服务器和监测终端。监测终端是具有固定IP地址Internet网络终端,通过TCP连接接收来自检测终端的土壤温湿度数据,并以数据库方式存储管理。监测终端与数据服务器之间采用C/S方式通信。

3 硬件设计

本系统硬件设计只涉及到土壤温湿度检测的终端部分。土壤温湿度检测终端电路主要包括温湿度检测电路设计和GPRS与单片机通信接口电路设计两部分。

3.1 土壤温湿度检测电路设计

土壤温湿度检测终端中,前端检测设备负责采集土壤温湿度信息,并以数字信号方式送往微处理器。前端检测设备采用瑞士Scnsirion公司的数字温湿度传感器芯片SHT11[9],它能将采集到的土壤温湿度信息度转换成微弱的电信号,经过芯片内置的信号放大及A/D转换,通过I2C接口以二线数字信号方式输出。其工作电压为2.4～5.5V,湿度测量范围为0～100%RH,湿度测量精度为±3.0%RH;测温范围为-40.0～123.8℃,测量精度为±0.5℃[10]。

微控制器选择的是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能8位单片机AT89C2051,片内含2k bytes可擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机数据存储器(RAM)[11]。AT89C2051采用5个5位二进制代码控制SHT11的工作模式,代码的含义如表1所示。

AT89C2051通过串行数字接口通信,与SHT11的I2C总线协议不兼容,所以电路设计中用AT89C2051的I/O口模拟,P1.0口模拟数据信号线DATA,P1.1口模拟时钟同步信号线SCK。土壤温湿度检测电路如图2所示。

3.2 GPRS模块与单片机通信接口电路设计

GPRS模块选用西门子公司的MC35i。MC35i采用符合RS-232标准的串行异步收发接口,串行接口电平为RS232电平[12,13],而微控制器AT89C2051采用TTL电平,AT89C2051与MC35i互相连接时需要进行电平转换。本设计中采用GPRS模块与单片机通信接口电路实现RS232与TTL的电平转换功能,通信接口电路采用TI公司的MAX232设计。其通信接口电路图如图3所示。

4 软件设计

4.1 土壤温湿度检测终端软件设计

系统上电启动后,各模块初始化,AT89C2051通过AT指令设置GPRS模块参数,主要包括以下几个过程:

1)AT+IPR=9600,将设置通信波特率为9600bit/s;

2)AT+CGDCONT=1,“IP”,“CMNET”,将GPRS接入网关设置为中国移动梦网;

3)AT+CGCLASS=“B”,将GPRS模块设置为单一GPRS业务运行模式;

4)AT+CGACT=1,在确保SIM卡开通GPRS业务的基础上激活GPRS功能。若返回OK,则GPRS连接成功;如果返回ERROR,则意味着GPRS失败,检查SIM连接[14]。

系统初始化完成后,启动土壤温湿度信息采集。考虑到土壤温湿度变化过程比较缓慢,为减小GPRS通信开销,系统采用定时采集方式。AT89C2051控制SHT11每间隔1h采集一次数据,并且将采集结果与保存的上次采集结果相互比较。若监测数据有变化(湿度变化范围设定为+5%,温度变化范围设定为+0.5℃),MC35i通过ATD*99***1#指令拨号登录到GGSN上进行PPP协商,协商过程遵守链路控制性协议LCP、密码认证协议PAP和Internet协议控制协议IPCP等。PPP协商通过后,MC35i获取IP地址,利用AT+CGDATA指令建立与数据中心监测终端之间的TCP连接,实现监测数据的远程传输。土壤温湿度检测终端软件设计流程如图4所示。

4.2 数据监测软件设计

数据监测中心由监测终端和数据服务器组成。监测终端通过监测软件以C/S方式与数据服务器通信。监测终端软件采用VB6.0设计,利用Winsock控件的Local Port监听功能,通过Listen方法监听来自网络的TCP连接请求。当监听到连接请求时,接受并建立一个SOCKET连接,接收监测数据。数据库采用SQL SERVER 2000+ACCESS2003方式实现,ACCESS数据库与监测终端软件之间通过ADO和DATAGRID控件绑定方式连接,将接收到的数据写入到数据库中。监测终端软件设计流程及软件运行界面分别如图5、图6所示。

5 结语

基于GPRS的茶园土壤温湿度监测系统能够在其他监测方式不易展开的陕南丘陵山区环境中,实施对茶园土壤温湿度信息的远程监控。应用结果表明:系统能够在定时信息采集及数据比较分析的基础上,充分利用GPRS和Internet网络优势,建立检测终端与数据中心的通信连接,实现监测数据的远程传输及数据库方式管理。系统设计结构简单,网络规模易于扩展,运行维护成本低廉,能够有效满足陕南茶园土壤温湿度监测的基本要求,同时可为陕南茶叶的种植管理及相关的科学研究提供详实、准确、可溯源的数据资料,对提高陕南茶叶种植的精细化和自动化程度等具有重要的推动作用。

3.土壤温湿度 篇三

关键词：单片机 土壤湿度监测 传感器 盆栽

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0023-02

很多盆栽植物具有净化空气、怡神静气的功效，已经成为家家户户必不可少的装饰品，盆栽可以给人们带来愉悦心情与视觉享受，但是同时，盆栽是有生命的，需要适时浇水。上班族忙于工作，养几株盆栽怡养性情，平时却疏于照料，经常是想起来时花已经凋亡，让人唏嘘不已。该文利用单片机技术，设计了一个监测与提醒系统，该系统能实时检测花盆土壤湿度，并根据湿度情况进行文字及语音提醒，提醒养花者自行浇水，让养花者既能摆脱时时的牵挂又能体会到亲自浇水的乐趣。

1 系统设计方案

盆栽土壤湿度检测与提醒系统主要由五部分组成：单片机、湿度传感器、模式选择、湿度显示、报警模块。系统原理框图如图1所示。模式选择模块用于设定盆栽湿度类型，有3种模式：S（湿生花卉）、M（中生花卉）、H（耐旱花卉）。湿度传感器模块完成盆栽土壤湿度的采集，并将湿度信息传给单片机的A/D转换部分，完成湿度由模拟值向数字量的转换，单片机控制部分将转换后的湿度值经由显示模块显示出来，供资深养花者做浇水与否的判断参考，同时，当湿度值低于所选模式对应的湿度范围时，系统可自动判断盆栽处于缺水状态，自行启动报警模块，以文字和语音两种方式提醒养花者浇水。本系统只监测土壤湿度，空气温度与湿度不予考虑。

2 系统硬件设计

2.1 湿度传感器模块

土壤湿度传感器又称土壤水分传感器，用来测量土壤容积含水量。该文所选型号是FC-28（图1），表面采用镀镍处理，有加宽的感应面积，可以提高导电性能，防止接触土壤容易生锈的问题，延长使用寿命。

将探针插入土壤里，过几秒等充分接触土壤后，信号传至单片机的AD转换模块，经处理后由单片机控制输出至显示模块。

2.2 单片机

单片机是整个系统的核心部件，通过它实现对整个系统硬件的控制，包括土壤湿度的采集转化、显示、语音提醒及报警信息等。

该设计所选单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机STC12C5A60S2（图2），它是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍，且内部集成有8路高速10位A/D转换模块，可简化总电路，A/D转化速度可高达250 K/s，即25万次/s。

2.3 模式选择

不同湿度类型的盆栽所需土壤的湿度范围也不同，根据盆栽所需土壤的合适湿度范围，可将盆栽大致分为湿生花卉、中生花卉、耐旱花卉三种。模式选择模块用于选择所监测盆栽的湿度类型，从而确定该盆栽的湿度监测范围。该部分电路用按键实现。

2.4 湿度显示模块

湿度显示模块用于显示当前湿度值，以及警示信息。该设计中的显示模块采用带中文字库的12864LCD液晶显示屏，如图3，它是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也较低。

2.5 报警电路

报警电路采用语音芯片直接驱动喇叭的方式，用于实时播报当前湿度，以及土壤湿度低于设定湿度范围时的语音警报，由单片机控制其输出报警信号（图4）。

3 软件设计

该系统软件部分采用C语言编程，首先进行系统初始化，模式选择后确定湿度设定范围，检测当前湿度值与设定范围进行比较，如果在范围内，则输出湿度值及文字、语音提醒；若低于设定值，则输出湿度值并发出文字、语音报警信息，及时提醒为盆栽浇水，程序流程图如图5所示。

4 结语

该设计用单片机控制技术指导操作者科学地为盆栽浇水，使盆栽照料工作变得更加轻松愉快。系统采用集成了AD转换模块的单片机作为控制核心，并采用液晶显示模块显示提醒及报警信息，简化了硬件电路，降低了电路板的体积，而且操作方便。

参考文献

[1]方泽鹏，黄双萍，陈仲涛.基于单片机的花盆土壤湿度控制系统设计[J].现代农业装备，2013（4）：41-45.

[2]张玮，王东锋.基于AT89S51单片机的微型土壤湿度检测仪设计[J].机电产品开发与创新，2010（7）：74-75.

[3]侯殿有.单片机C语言程序设计[M].北京：人民邮电出版社，2010.

4.档案控制温湿度防霉法思考 篇四

霉菌是地球上无数物种中的一类，它们的存

在给人类带来生机，送来福音，青霉素就是从霉菌中提炼出来的一种治病的良药；然而，它也给我们带来危害：一旦霉菌寄生于档案上，纸张霉变，只要生长条件许可，几天之内，霉菌就会布满库房，给档案带来无限的危害。霉菌无所不在，无所不有，平时我们不仅可以从没有发生霉变的档案上采集到霉菌，而且可以在没有发生霉变的库房空气中捕到霉菌。经过培养，发现这些霉菌有很多种类，如毛霉、青霉、黑霉等，有时还会发现黄曲霉、黑曲霉等菌种，这类霉菌最适宜生长在摄氏24—28度，相对湿度为70%以上的环境内，一旦库房内有这种适合霉菌生长的环境，原先寄生在档案上的霉菌就如鱼得水，迅速繁衍，并以几何级数增长，严重危及档案。

面对霉菌的侵害，我们档案管理人员几乎是按照祖辈传下来的一成不变的传统办法来防霉，这个办法就是在库房内和档案箱内安放防霉药剂或者樟脑丸，利用药剂挥发出来的气味来制止霉菌的生长，让霉菌和虫子在药剂的气味中中毒死亡。虽然这种传统做法有一定的防霉作用，但也带来副作用。有人做过试验，给老鼠服用一定剂量的防霉药剂，会引起老鼠死亡。自然，档案管理人员长期呼吸含有防霉剂的空气也无益于健康。此外，在雨季如果档案库房温湿度没有控制好，档案长期处于高温、高湿环境中，将会导致纸质酸化，影响档案寿命。近年来，档案库房内空调机和去湿机的广泛应用，给我们防霉不用药提供了一个新的方式。我们大家都知道，秋季不易长霉，是秋高气爽，湿度不适宜霉菌生长，冬季不长霉，是寒冬腊月气温低。这个原理向我们启示，只要利用机械通风，造就一个不利于霉菌繁殖的空间，霉菌就不会生长。现今我们完全有条件利用空调机和去湿机来造一个绿色的防霉环境，让防霉不用药从理想走向现实。笔者所在的**市档案馆，拥有一座大型的档案库房，里面珍藏着许许多多珍贵的资料，与其它档案馆(室)一样，每年也面临雨季防霉问题的困扰，我们早先在外滩老库房时也曾用过药剂防霉，搬到新库房以后，采用了控制库房温湿度的方法，库房温度常年控制在摄氏24度以下，相对湿度常年控制在50%上下，整栋大楼近二百万卷档案不用一颗防霉药，多年来档案从没有发生过霉变。

如何科学地应用空调机、去湿机来控制库房温湿度，是一门学问，这里不仅有理论的测算，还要有实践的经验。根据笔者所在技术部多年积累的办法，体会到不管怎样的库房，只要稍加改进，科学地管理，就一定能做到防霉不用药。

要做到不用防霉药，必须在雨季来临之前，将库房门窗仔细地密封好，因为哪怕是一条小小的缝隙，也会给库房带来大量的潮气。有条件的档案室，应在库房门口安装风幕，防止开关库房门时内外空气进行交换，阻止室外潮气入侵室内。空调机冷量选用，不管何种型号，一般每平方米100大卡即可，去湿机的除湿量，50平方米左右库房，选每小时1公斤的去湿机，已足够。夏季来临，当室外温度不高时，就要利用这个时机将温度和湿度降得低一点，不要认为室内温度不高就不开降温除湿设备，这时最好将库内温度降到摄氏20度、相对湿度50%以内，最大限度地把冷量、降湿量储存在库房的墙壁、档案、柜体内。

储存一定能量后，一但室外温度长时间超过摄氏35度，相对湿度长时间超过90%，即使空调降温能力下降、去湿机抽湿能力不足时，依靠储存能量的释放，库房的湿度也不会超过国家标准。只要坚持在雨季将档案库房相对湿度控制在50%上下，温度不超过摄氏24度，库房内档案上，即使有霉菌孢子存在，因它们没有繁殖生长的条件，库房、档案也就不会霉变。

要空调机、去湿机能按照我们的意愿运行在规定的范围内，最好安装温湿度自动控制系统。以前，一般管理人员为了安全，不敢将空调机去湿机整个晚上都打开，现在可利用计算机来进行档案库房技术管理。一旦当库内温湿度纯依靠白天开空调机去湿机不能控制时，自动控制系统就会二十四小时根据库房实际需要运行，从而保证了库房达到国家规定的标准，由于有了自动控制，管理人员也不必频繁进出库房，因不经常开关库房门，冷量也损失较少，可节省很多能耗。安装自控系统的投入，可以从节省电能中逐步得到回报。当然，如果没有安装自控系统，也不是不能控制好库房的温湿度了，只要管理人员勤观察，勤开关设备，也能控制好库房。

5.SMT车间温湿度要求及管理办法 篇五

SMT车间对温度和湿度有明确的要求，关于其对于SMT的重要性，在这里就不赘述了。前段时间，富士康科技集团邀请我厂对他们的SMT车间的温湿度控制系统做改进工作，并拟同他们的工程人员共同制订出车间的温湿度标准参数，以及管理标准。现贴出来，以供SMT同行参照。

一.SMT车间内温度、相对湿度要求： 温 度: 24±2℃ 湿 度: 60±10%RH 二.温度湿度检测仪器： PTH-A16精密温湿度巡检仪

1、采用Pt100铂电阻做测温传感器，保证了测量温度的准确性和稳定性；

2、采用通风干湿球法测量相对湿度，避免了风速对湿度测量的影响；

3、分辨率：温度：0.01℃；湿度：0.01%RH；

4、整体误差（电测+传感器）：温度：±（0.1～0.2）℃；湿度：±1.5%RH。三.SMT车间内环境控制的相关规定：

1.参数值根据产品要求、季节变化，由SMT工程课负责设定。

2.日常温湿度计的放置位置：采用电子指针式干湿球温湿度计，放置在机器最密集的区域，以便能采集到最显著的温湿度变化。

3.温湿度计的记录周期设定为7天，每星期一早上7:30更换记录表。换下的记录表存放在特定的文件夹里,保存期至少为1年。新的记录表可向工程课申领，表上须写明开始日期，更换记录表时, 记录起始时间须与更换表格时间相同。4.室内空调系统的开关、湿度控制系统（加湿机，加湿器）开关，交由工务课有关人员负责，其它部门的人员不得擅自使用。

5.回流焊的抽风口必须每月清理1次, 防止积水过多。6.逢节假休息日须关闭空调系统的吹风口开关,并要求工务课不要关闭空调系统的抽风口开关,以防机器内壁结露。

四.温湿度日常检查要求 1.检查工作由SMT工程课负责。

2.检查次数为一天四次，分四个时间段，分别为7:00~~12:00；12:00~~19:00 ；19:00~~2:00；2:00~~7:00。（白班及夜班各二次)

3.每次检查结果须记录在规定的表格中，并签上检查人的姓名。

4.温湿度记录表上的温湿度数值若在要求的范围内,则在附表中<温度状况>/湿度状况>两栏中写上“OK”，若发现数值不在要求的范围内, 则在附表中相应的栏中写上“NG ”及对应的温湿度超标值，并即刻通知SMT工程课负责人。5.SMT工程课负责人在接到通知后应即刻通知生产课负责人，必要时可要求停机, 并通知工务课检查空调系统和湿度控制系统。

6.待温湿度数值回归到要求的范围内后, SMT工程课负责人应即刻通知生产课恢复生产。

6.土壤温湿度 篇六

摘要

随着电气技术、微电子技术与计算机技术的飞速发展，仓库贮存系统的检测、控制、管理自动化已迫在眉睫，由其是近年来仓贮系统的容量不断扩大，传统的方式已经远远不能满足实际生产的需要，建立一种管理科学、操作简便、运行可靠的高效率软硬件已是必需。仓库库房的原有的温湿度检测都是采用人工检测和控制，方法老化、控制设施滞后，如果采用一般仓贮远程监控采用的有线控制，即重新布线或者借助于电力线进行信号传输，施工劳动强度大，投资大。本设计以科技创新的观点，研究与设计以PC机为控制核心，采

用无线数字温度和湿度传感器的自动监控系统，对库区内每个库房中各仓位的温度及湿度的变化情况进行实时自动检测，采用无线传输方式，实时显示和监测各个仓库的环境变化情况，通过适当的软、硬件抗干扰处理和控制室计算机的分析处理，实现现场的控制，使仓库达到恒温、恒湿状态，从而提高仓库的科学管理化、控制自动化水平，对有效地提高事故的预见性和工作效率有着重要的实际推广价值和理论研究意义！

关键词：仓贮环境 智能传感器 无线数据传输 单片机 无线通信

目录

摘要...............................................................................................................第一章 绪论.................................................................................................1.1问题的提出......................................................................................1.2国内外仓贮测控概况及发展趋势..................................................1.3 本课题要解决的主要内容.............................................................1.4 课题的创新.....................................................................................1.5 小结..................................................................................................第二章 系统硬件设计................................................................................2.1 设计思想.........................................................................................2.2 系统主要功能及结构图.................................................................2.3 系统的主要参数.............................................................................2.4 微处理器的选择.............................................................................2.5 温度的测量方法.............................................................................2.6 温度传感器的选择.........................................................................2.7 湿度的检测与设计.........................................................................2.8 数据采集电路.................................................................................2.9 用CPLD实现多路开关和显示.....................................................2.10 小结................................................................................................第三章 系统软件设计................................................................................3.1 软件总体设计.................................................................................3.2 上位机程序.....................................................................................3.3 下位机程序.....................................................................................3.4温、湿度测量子程序......................................................................3.5 附件..................................................................................................第四章

总

结..........................................................................................4.1 研究工作主要特点.........................................................................4.2 研究工作不足.................................................................................4.3 结论..................................................................................................参考文献.......................................................................................................致谢...............................................................................................................第一章 绪论

1.1问题的提出

防潮、防霉、防腐是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理者质量的重要指标，它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性，为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作，军事，贵重物资仓库更应重视这项工作，但传统的方法是用干湿度湿表、毛发湿度计、湿度试纸和温度计等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度及湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作，这种人工测试方法费时费力、效率低且测试的温度和湿度误差大、随机性大。

随着电气技术、微电子技术与计算机技术的飞速发展，仓贮系统检测、控制、管理自动化已迫在眉睫，建立一种管理科学、操作简便、运行可靠的高效率控制系统已是必需。为此，研究与设计以PC机为控制核心，基于数字温度和湿度 的自动测试系统，对库区内每个库房中各个仓位的温度及湿度的变化情况进行实时自动测试，一旦出现异常现象便于及时处理，有效地提高事故的预见性和工作效率有着重要的实际推广价值和理论研究意义！

1.2 国内外贮存测控概况及发展趋势

贮存的物资作为我国重要的战略资源，直接关系到国计民生、关系到社会主义的经济发展，贮存的自动化监控有利于提高仓库的运行水平，减少物资在存储过程中的损耗，降低劳动强度。长期以来，国家建设的大批物资储备库，由于受条件的限制，自动化水平很低，门

窗、风机基本上是手动操作，简单仪表的检测也是靠人工现场的操作，此种传统的方法往往给职工造成劳动强度大，且控制不及时，给储备安全带来隐患。

目前国外已经逐渐实现自动化远程控制，即现场通过微机对参数的分析处理以决定是否启动或关闭相应的设备，从而实现远程控制。远程监控系统目前主要有有线通讯技术和电力载波通讯技术。

有线通讯技术以其稳定性占有优势。但有线通讯线工程浩大，而且容易被人为损坏；同时厂房(仓房)已建成，布线有困难；电力载波通讯技术能有效解决上述问题，它利用现有库区交流电源线作为通讯线路，不必申请付费专用频道，优势明显，但由于电力线上的高削减、高噪声、高变形，在很长时间内使电力线成为一个不理想的通讯媒介。

随着，无线和蓝牙技术的开发和日益完善。为此，无线载波通讯成为可能，此项技术无需另外布设信号线，经过适当的抗干扰处理后具有通道可靠性高、投资少、见效快的特点，此技术的实施有利于仓贮设备的网络化、智能化。

随着我国科技的快速发展和工业自动化程度的提高，仓库管理技术也将得到进一步改进。仓库温度、湿度测量方法以及相应的智能控制一直是物资保存的一个重要问题，仓库的测控的无线化、智能化和信息化管理已成为仓库储备技术的发展趋势。

1.3 本课题要解决的主要内容

本课题拟传统监测的基础上，研究基于单片机的无线温湿度监测系统。对于温湿度测量来说，一个最重要的环节就是对环境温度进行

补偿，对数据进行误差分析。另外该系统属于无线通信系统，因此也需要对数据传输的可靠性进行研究。主要研究内容包括以下几方面： 1)选用温湿度传感器时，应重点考虑测量精度高，抗干扰能力强，稳定性好，信号易于处理、传送，便于多路测量，安装方便，维护简单，环境温度补偿容易的器件。

2)

在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，应尽量使用各种总线技术，以节约系统有限的I/0资源，并使用系统电路尽量简单。同时在硬件电路和软件程序设计时，一定要增加抗干扰措施，提高系统的抗干扰能力，保证系统的稳定性。3)

软件设计必须要有完善的思路，要充分考虑到各传感器和无线收发器的时序，做到程序简单，调试方便，尽量降低无线数传的误码率。

4)

环境温度和各种随机噪声都会对温湿度数据的测量产生影响，因此需要对环境温度进行补偿和误差修正。

1.4 课题的创新

本课题的创新在于由现场检测和诊断到远程控制，如果采用传统的现场监测即人工定时测量，不但要耗费大量的人力，而且不能够做到实时监控，特别是一些存在加热设备的生产基地，在短时间内温度可能发生剧烈的变化，如果利用人工进行测量和管理，则可能造成重大事故。采用了无线测控系统，利用无线收发器进行数据传输，既降低了网络的布线成本，也提高了应用的灵活性和扩展性，节省了人力资源。

1.5 小结

本章主要介绍了课题的来源，以及国内粮仓库藏概况及发展趋势，综述了本文的研究内容，指出了本课题的特色及创新。

第二章 系统硬件设计

2.1 设计思想

本系统的上位机采用PC机，通过RS-232接口与转换器相连，转换器通过RS-485总线连接下位机，实现通信联系。每台下位机需要测量128路的温、湿度信号，为了能实现共128路温湿度的数据采集工作，本设计中用CPLD设计了一个模拟开关，每次只采集一路数据传入单片机中去，另外，本设计的显示部分也独特的选用了CPLD来实现。单片机首先使模拟开关选通某个传感器使传感器工作从而对现场温度或湿度进行测量，测量后的电压值经过变换送入单片机的A/D端口，单片机将输入的模拟量转换成数字量后再进行处理，然后再将处理得到的温度湿度值送到CPLD显示，同时将数据传送给上位机，上位机接收到数据后将得到的温度、湿度值进行显示，并做出温度、湿度场的分布图，如温度、湿度值越限，上位机和下位机可同时进行报警，同时下位机将排风扇或除湿机打开，直至温度、湿度值正常排风扇或除湿机制动关闭，同时解除报警。

2.2 系统主要功能及结构图

本系统运用温度传感器和湿度传感器对温度、湿度的敏感性设计了一种基于多级通讯总线的仓库温、湿度自动监测系统，其主要功能有：

本系统的上位机采用PC机，通过通讯控制总站与下位机实现通信联系；可以巡回检测各个仓库内的温湿度情况，也可在任何时刻随

时监控某一仓库内的温湿度值；并将数据进行显示和打印；如果温湿度值超过允许范围将进行报警。

本系统的下位机采用AT89C51单片机，一方面要与上位机进行通讯联系，同时要实现对仓库中64路温度和64路湿度的测量。首先使模拟开关选通某个传感器使传感器工作从而对现场温度或湿度进行测量，测量后的电压值经过变换送入单片机的A/D端口，单片机将输入的模拟量转换成数字量后再进行处理。如温度、湿度值越限下位机将故障报警同时将排风扇或除湿机打开，直至正常排风扇或除湿机制动关闭。

整个温湿度监测系统框图如图2.1所示。

图2.1系统硬件结构图

2.3 系统的主要参数

16个仓库的温湿度监测：

每个仓库的检测点数：温度、湿度各64点； 测温范围：-40℃～﹢90℃； 测温误差：≤±0.5℃； 测温重复误差：≤±0.1℃； 测湿范围：20—99%RH； 测湿误差：≤±3%RH； 测湿重复误差：≤±0.5%RH；

系统工作环境：-40℃～+100℃，20～99%RH，AC220V±15%。

2.4 微处理器的选择

AT89C51是美国Atmel公司生产的低电压，高性能cmos8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128位bytes的随机存取数据存储器（RAM），32位并行I/0口、3个16位定时/计数器、6个中断源和1个全双口串行I/0口，采用12MHZ晶体振荡器，容MCS-51指令系统，是高性价比的应用场合，应用于各种控制领域。它的极限工作温度：-55℃—+125℃，储藏温度：-65℃—+150℃，最高工作电压：6V 直流输出电流15.0mA。

2.5温度的测量方法

温度不能直接测定。它的测定是采用间接的手段，通过观察另一种物质一即所谓测温介质的物理特性变化的方法来确定。这种测量方法并没有给测介质温度的绝对值，而仅仅是它和测温介质原始温度相对的温度差，这个原始温度是制定温标时就被规定作为零度。为了测量时的方便，应尽可能的选择这样的物理特性，即它能随温度的改变

而单值的变化，不受其它因素的影响，且比较易于精确测定适合这些要求的特性。如体积的膨胀、热电势的产生、电阻和辐射强度的变化等都被用作温度测量的基础，常用的测温仪表有各种温度计和温度传感器。例如，热膨胀是温度计、热电偶、辐射温度计、光高温计等。在温度测控系统中，除了高温、低温和测量精度高于0.1 C的高级测温技术外，常温范围的温度传感测量和控制技术相当成熟，可以直接选用，而且可选的测量方式也很多。

2.6 温度传感器的选择

仓库系统中温度测量采用半导体集成式温度传感器AD590直接变送输出。这种集成式传感器以两线制方式输出的电流值对应的是开尔文温标值，如0℃时输出电流为273μA，使用简便，而且价格低廉。

根据以上的选用原则，本设计所选用的温度传感器为集成温度传感器AD590。AD590是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。它的主要特性如下: 流过器件的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度的度数，即

Ir=T〃K 其中，Ir为流过AD590的电流，单位μA T为热力学温度，单位K K为计算系数，单位μA/K AD590的测温范围为-55℃～﹢150℃

AD590的电源电压范围为4V—30V。电源电压4V—6V范围变化，电流Ir变化为1μA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V的正向电压和20V的反向电压，器件反接也不会损坏。

输出电阻为710MΩ

非线性误差在正负0.3℃

2.7 湿度的检测与选型

湿度测量技术中最准确的方法是绝对湿度测量的称重法，国际上普遍使用该法作为湿度基准其次是作为二级检定标准的阿斯曼通风干湿计。但是这两种方法都难以用于自动化测控系统的现场传感测量。工程技术中常采用绝对湿度、相对湿度和露点温度表示法和相应的测量技。

绝对湿度测量:也称为水分或微弱水分测量技术，测量的是空气体积中水分的直接含量，各种材料的含水量、电子器件封装、火力发电烟气、高压电器保护气体的测量等，所涉及的范围相当广泛。对应不同的工况环境、被测对象和性能价格比的要求，其测量方式种类也非常多。常用的有电容式、化学露点式，精度较高的有光学露点式和称重、红外、微波等测量方法。

相对湿度测量:空气的相对湿度所表达的是其中水气接近饱和的程度，是指力为P,温度为T时空气中水气的摩尔分数与相同条件下纯水表面的饱和水气的摩尔分数之比表示为%RH。相对湿度测量主要用于要求保持一定湿度气氛的纺织、薄膜生产等行业;武器装备封存、仓储等场所防止材料的腐蚀、霉变主要依赖于相对湿度控制。

相对湿度的测量方法有毛发湿度计、干湿温度计、各种露点计等

人工视检测量方式;而应用最为普及的相对湿度测量方法是温湿度自动测控系统所采用的各种类型的小型、微型化湿度传感器。这些类型各异的湿度传感器基本是以传感材料对水气吸附原理作为传感机制。因此，湿敏传感技术的研究大多集中在湿敏传感材料和水气吸附机制上，了解这些技术的原理和进展是本项目湿敏传感器选型的重要依据。

适用于本项目研究设计的湿敏器件集中在陶瓷湿敏材料和电容式高分子湿敏材料两大类。陶瓷湿敏材料以其测湿范围宽，几乎可在全湿范围内进行测量、工作温度高、响应快、热稳定性好、容易制备、价格低廉等优点而受到人们的重视。敏感陶瓷材料又可分成体材料、厚膜材料和薄膜材料三类。厚膜和薄膜材料的工艺一致性稍好一点，便于批量生产。实验结果表明，相对湿度在20--95%RH范围内，在单对数坐标上阻抗变化近三个数量级，曲线近乎直线。如果设计成加热清洗方式，多次重复测量，性能都能恢复。但是陶瓷湿敏材料的一致性差，难以与集成电路互换配套。除非采用加热清洗方式，否则抗污染能力很差，而很多情况下不允许设计为加热清洗。

通过以上分析本设计选用了电容式集成湿度传感器HI3605}20}。集成湿度传感器HI3605在片内可完成信号的调整，且精度好，线形好，图2-2给出了HI3605的结构图。

图2.2HI3605的结构图

图2.3HI3605的输出电压与相对湿度的关系

HI3605的输出电压是供电电压，图2-3给出了HI3605的输出电压与相对湿度的关系曲线。电源电压升高，输出电压将成比例升高。所以说HI3605的线形度比较好。HI3605的性能如表2.4所示: 表2.4HI3605C性能表

2.8 数据采集电路

要实现128路温度和128路湿度的采集，就要在粮库中安臵128个AD590温度传感器和128个HI3605湿度传感器，其布线如2.5所示，图中画的是4*4布臵的形式，温度传感器和湿度传感器交替放臵就可以实现模拟开关的输入为偶数时，选通的是某个温度传感器，而模拟开关的输入为奇数时选通的是某个湿度传感器。

图2.5传感器布线图

2.9 用CPLD实现多路开关显示

可编程逻辑器件(PLD Programmable logic Device)是一种由用户编程要实现某种逻辑功能的逻辑器件，芯片内的逻辑门，触发器等

硬件资源可由用户自行配臵来实现专用的路基功能。与只能实现固定功能的传统的标准路基器件(例如74系列的TTL器件)相比，PLD器件可以反复修改，并且在满足应用的，个性化的设计需求方面具有更大的灵活性和竞争力。而CPLD即复杂可编程逻辑器件是在PLD的基础上，在半导体工艺不断完善，用户对器件集成度要求不断提高的形势下发展起来的，其功能与PLD基本相同，只是集成度和芯片容量更高，目前，已有上百万门的CPLD芯片系列。

在CPLD芯片中我们主要实现两种功能，一个是模拟开关，另一个是动态扫描显示。下面就各部分的实现简要介绍以下。（1）移位寄存器部分

为了使由单片机SPI口传送过来的串行数据转变为并行输出，运用了6个74HC595移位寄存器将6个字节也就是48位的串行数据转换成并行的然后再输出。同时74595还具有锁存功能可以把多个并行数据同时输出送显。

在MUXPLING软件的标准元件库中，有现成的74595。所以就不用自己设计了，可以调出来直接使用，在本设计中就可以直接调出6个74595，然后按照上图中所示的连接好就好了。（2）模拟开关部分的设计

因为要完成对128个温度点和128个湿度点的测量，对于单片机来说，不可能同时那么都引脚来实现256个点的数据采集。所以设计了这个模拟开关，每次采集一路模拟量送入单片机进行处理，为了完成这个功能本设计仿照3-8译码器用CPLD做了一个8-256的译码器，它有8个输入端，32个输出端，当输入在OOH到FFH变化时，输出的32个端口输出相应的电平，再配以现场正确的布线就可以在每一时刻只有一个传感器被选通而工作。模拟开关的仿真波形图如图2.6所示。

（3）显示部分的设计

显示部分由七段扫描电路，计数译码电路，多路选择器以及BCD对应的七段显示器编码电路四部分组成。

图2.6模拟开关仿真波形图

2.10 小结

硬件的设计对于单片机控制系统来说很重要，各种接口电路的正确设计对系统的设计至关重要。本章主要介绍了硬件部分温湿度测量电路的设计，以及对应的数据采集电路和PCLD模块；同时对硬件电路中可能产生的干扰，提出了预防措施。

第三章 系统软件设计

3.1 软件总体设计

该系统的软件设计方法与硬件设计相对应，采用模块化结构，总共包括主程序模块、参数设臵模块、通信模块、报警子程序模块等。最后通过主程序和中断处理程序将各程序模块连接起来。这样有利于程序修改和调试，增强了程序的可移植性。系统设计根据以上的需求分析，可以把整个系统分成4个功能模块，分别是参数设臵模块、数据采集处理模块、数据存储管理模块和控制模块。粮仓仓库温湿度测控系统软件的功能层次结构图如图3一1所示

图3-1系统软件的功能层次结构图

3.2 上位机软件设计

上位机结构图如下：

图3.2上位机结构图

其中PC机主要管数据存储，管理等，主控单片机主要完成无线收发。上位机主程序开始后先进行初始化设臵。初始化的内容包括给相应的字符名称赋值，PS7219的初始化，设臵串口通信参数，打开CPU中断，打开串口中断，设臵定时器TO中断。没有中断的时候，上位机子系统处于等待状态，直到有中断需要响应时，单片机进入相应的中断服务程序，向下位机发送温度(或湿度)测试指令，等下位机接收到完整数据后，将上位机臵接收方式，准备接收测得的数据，在上位机接收完下位机上传的数据后，根据中断指令进行显示(或上传)，并保持状态，直到响应新的中断为止。

上位机主程序流程框图如图3.3所示。

图3.3上位机主程序流程框图

3.3 下位机主程序

下位机结构图如下：

图3.4下位机结构图

软件可以采用C语言等来实现初始化、数据采集处理、温度管理和对设备的处理。下位机程序设计通常先进行初始化，如设臵中断、定时器、串行口、外部可编程器件的初始化等，然后循环执行主要功能，如定时、数据采集、显示以及定时将数据传递给上位机。上位机定时接收测控单元发送的采集信号，保存并实时显示。上电复位后显示不同仓位号、温湿度值及其测量时间。软件设计的流程如图3.5所示。

图3.5 下位机程序流程框图

3.4 温、湿度测量子程序

程序中对DS18B20的操作主要有以下几个步骤:初始化;搜索DS18B20;匹配DS18B20;发送温度转换指令;读取温度值。

下位机发出所要查询的HM1500地址，然后调用A/D转换子程序。进行湿度的读取和输出。

图3.6 温、湿度测量子程序

3.5 附件

相应的主机发送和接收程序片段如下： RECEIVE;接收子程序 BCF STATUS,RPO BSF PORTC，PWRUP;收发芯片处于工作状态 CALL DELAY 5MS;延时5ms:，使之上电稳定 BSF PORTC，CS;高频接收 CALL DELAY5MS BCF PORTC，POTXEN;接收控制位 CALL DELAY5MS

BCF STATUS，RPO;单片机通信设臵 BCF TXSTA，SYNC BCF TXSTA，BRGH MOVLW 0X05;波特率为 10400bps MOVWF SPBRG BCF STATUS，RPO BSF RCSTA，SPEN BCF RCSTA，6;RC8/9 RECESFF;接收FF BCF STATUS，RP0 BTFSS PORTC，3;按键扫描 GOTO TRPATHNUM BTFSC RCSTA，FERR;有帧错误? BSF RCSTA，CREN;yes BTF RCSTA，CREN;no BTFSS RCSTA,CREN GOTO RCESFF CALL RXPOLL MOV RCREG，0;取出接收寄存器值 MOVWF RCBUF1;接收值放到BUFI寄存器中 MOVLW OXFF SUBWF RCBUF1，0;判断是否接为FF

BTFSS STATUS，Z;如果是则继续AA，否则返回继续接收FF GOTO RECESFF **(以下省略)RXPOLL BTFSS PIRI，RCIF;判断是否接收满 GOTO RXPOLL RETURN

相应的子机发送和接收程序片段如下: TRANSMJT;发送子程序 BSF PORTC，PWRUP;无线收设臵 BSF PORTC，CS BSF PORTC，POTXEN BSF STATUS，RPO BCF TXSTLA，SYNC BCF TXSTA，BRGH MOVLW 0X05;设波特率值为 10400 MOVWF SPBRG BCF STATUS，RPO BSF RCSTA，SPEN BSF STATUS，RPO

BCF TXSTA，6 TRANSRANDOM;发送随机数据 BSF STSTUS，RP0 BSF TXSTA，TXEN BTFSS TXSIA，TXEN GOTO TRANS20 BCF STATUS，RPO MOVF COUNT9，0 MOVWF TXREG CALL TXPOLL TRANSFF;发送数据OXFF BSF STATUS，RP0 BSF TXSTA，TXEN BTFSS TXSTA，TXEN GOTO TRANS21 BCF STATUS，RPO MOVLWOXFF;送FF至发送寄存器 MOVWFTXREG CALL TXPOLL;发送数据 **(以下省略)TXPOLL BSF STATUS，RPO

BTFSS TXSTA，TRMT;判断是否发送完 GOTO TXPOLL BCF STATUS，RP0 RETURN

第四章 总结

为了积极适应新形势的发展和军队信息网络化的发展趋势，作者利用单片机、计算机网络、通信、数据库技术等技术，采用了基于顺序层次结构的体系结构，利用汇编、C、vb等语言开发了军需仓库温湿度测控系统这一应用管理软件。

4.1 研究工作主要特点

（1）成功地开发了结构简单、交互性强、性能安全、流程清晰、运用方便、操作简单，效率很高、价格低、操作界面友好系统，实现了部队军需仓库监测管理科学化、系统化、自动化。

（2）成功地开发了真正通用的测量准确、实时控制、图形显示、参数设臵等为一体的综合测控系统，且系统具有很强的可扩展性和通用性。

（3）监测点数多。每个测控单元可对大量待监测点进行监测，一个测控网络又可由若干个测控单元组成。

从最开始的方案设计、选择，到后来的系统分析、系统设计以及最后的系统开发实现，本人从中学到了不少知识，积累了许多的实际经验。通过对这个系统的开发，我对计算机硬件技术有了一个比较全面的了解，让我进一步体会到了计算机自动控制编程的乐趣。这一实际项目的开发，使我真正体会了开发网络应用程序的基本思路和构架，掌握了该领域的一些技术，提高了独立开发网络应用程序的能力。希望在这次课题工作的基础上，今后能够不断的学习，为国家建设做

一点有意义的实际工作。

4.2 研究工作不足

由于本课题研究的内容需要的知识面宽，涉及的计算机硬件和计算机软件，其所含的技术多，其工作量也较大，是一个复杂而艰巨的系统工程，需要一个长期努力才能使其系统功能尽善尽美，本人进行努力学习研究及开发设计，但仍存在着很多不足之处，有待于进一步的完善和改进，主要体现在以下几个方面：

（1）该系统只实现了温度、湿度的测量，还应该有烟感CO2等参数，有待进一步完善以及视频能否融为一体。（2）上位机的统功能需要进一步拓展、完善。

（3）由于仅考虑了系统应用于部队内部的局域网，安全性方面考虑较少。

尽管目前该系统在使用过程中仍存在一些不尽人意的地方，但随着信息技术、人工智能技术、多媒体技术和数据库技术的不断发展，上述限制将逐步得到解决，本系统的前景较为乐观。

4.3 结论

此温湿度测控系统采用由AT89C51单片机和符合单总线规范的传感器 DS18B20 等构成。其总线上传输的是数字信号,克服了传统测量系统总线上传输模拟信号易受干扰的缺点, 有效地降低了成本，有效地提高了其各项性能指标,故将得到广泛应用。运用新技术、新型器件构造的应用系统其水平更高、应用领域更广阔。其维护更加简单方便。

参考文献

[1]周坚，《单片机轻松入门》,北京航空航天大学出版社.2004年2月.[2]张毅刚.新编MCS-51 单片机应用设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.257-262 [3]楼然苗，李光飞.51系列单片机设计实例.北京航空航天大学出版社，2003 [4]罗文广, 兰红莉, 陆子杰.基于单总线的多点温度测量技术传感器技术,2002 ,21(3):47-50.[5] 范逸之,廖锦棋.Visual Basic 硬件设计与开发-数据采集卡控制[M].北京:清华大学出版社,2004.[6]沙占友.智能化集成温度传感器原理与应用[M].北京:机械工业出版社，2002 [7]夏倩.多路温度控制系统的研究.仪表技术与传感器，2003(2):39一42

[8]薛瑞等, 使用51单片机的CRC算法研究.北华航天工业学院学报2007.Feb.Vol.17.NO.1 [9]王英洲，方旭明.短距离无线通信主要技术与应用[J].数据通信，2004，(4):53一56 [10]何克忠.计算机控制系统.清华大学出版社，1998 [11]张西良，丁飞，张世庆.现代温室分布式无线分布式监控系统设

计，仪表技术与传感器.[12」高传善等.数据通信与计算机网络.北京:高等教育出版社，2004 [13]杨宇翔等.分布式测控系统的设计.测控自动化，2004(11):24-25.[14]阎石.数字电子技术.北京:高等教育出版社，2002.[15] Viasala.Instruction Manual for Humidity Probe HMP21.V 1997, 5 [16] Yoshijiro Ushio.Development of High Performance Humidity Sensor, Sensors andActuators B.14, 1998:35-110.[17] Luo R C.Sensor Technologies and Microsensor Issues For Mechatronics Systems(Invited Paper [J] IEEE/ASME Trans.On Mechtranics 1996,1(1):3949.[18] Judy R C.A Two-Terminal IC Temperature Transducer.IEEE J.Solid State Circuits,Vol.SC-11, p, 1976:784-788.[19] Microchip.PIC16F87X

EEPROM

Memory

Programming Speciication,2000.[20] SIMENS.SIMATIC Manua, Point-to-point connection CP 341 Instation and ParameterAssignment [M].SIMENS AG, 1998.致谢

通过这四年的学习，我学到的不仅仅是专业上的技能，更多的是老师们言传身教的做人的品质，这些将使我终身受益。

本篇论文是在@@教授的悉心指导下完成的，从资料的收集、课题的选定到实验的设计都给予了我极大的帮助、支持和鼓励。

在课题研究和论文撰写期间，@@等同学同学给了我许多帮助和指导，提出了许多宝贵和诚恳的意见，对此致以诚挚的谢意！

7.土壤温湿度 篇七

现代人想拥有绿色环保的家庭环境和生活质量,很多人都在家里种植了各种花卉,以期望改善室内的空气质量,目前更是比较流行阳台种菜,以便能吃到绿色营养的蔬菜。但是紧张快速的生活节奏又使得上班族经常顾此失彼。尤其是遇到节假日出行或探亲,更是花草和作物们的苦难日,人们长假归来经常看到的是一片枯萎。为此,人们迫切期望能有一种家用的自动浇水装置,能够解决花草作物及时浇水的问题[1]。本设计将花卉与单片机MSP430技术结合起来,设计了一个能够实时检测花卉土壤湿度并且能够根据土壤湿度情况进行自动浇水的系统。该系统能够在植物需要浇水的时候进行自动浇水,使花卉土壤湿度值保持在一个合适的水平,并且用户可以根据需要提取数据库中传感器的湿度数值。

1 系统方案设计

根据花卉的土壤湿度情况,系统可以实现出门远行无人在家的时候,通过控制单片机来进行给花卉自动浇水的功能。系统总体设计方案如图1所示,花卉自动浇水系统结构主要由单片机、土壤湿度传感器模块、浇水模块、输出模块、时钟模块以及电源模块6大部分组成。土壤湿度传感器模块负责实时检测花卉的土壤湿度值,将花卉的土壤湿度值转换为RS 485电压差输出, 然后通过MAX485接口芯片转化为TTL电平。浇水模块由继电器和电磁阀构成,当花卉处于缺水状态时,通过控制继电器进而控制电磁阀进行浇水。输出模块由液晶显示屏组成,它可以显示土壤湿度值。时钟模块提供系统时钟,完成湿度的数据读取及处理。电源模块分别为单片机、土壤湿度传感器、继电器和水箱电磁阀提供合适的电压[2]。

2 系统硬件电路设计

MSP430单片机是整个控制系统的核心内容,通过设定适宜的土壤湿度值,根据土壤湿度传感器传送来的土壤湿度值进行控制水箱电磁阀开关,并且不同时刻的土壤湿度值可以显示在LCD屏上,从而保证土壤湿度值处在最适合花卉生长的状态。

2.1 主控制器

单片机是信息采集单元的核心部分,控制着整个系统,因此单片机的选取十分重要。考虑到实时对花卉土壤湿度 值采集的 系统特点 ,因此选用 低功耗特 性的MSP430G2553单片机作为微处理器。 MSP430系列单片机[3]由美国德州仪器(TI)公司推出,是一种具有16位超低功耗的混合信号处理器,它采用的低电源电压范围为1.8~3.6 V,可在不到1 μs的时间里超快速地从待机模式唤醒。MSP430G2553单片机具有内置的16位定时器、多达24个支持触摸感测的I/O引脚、一个通用型模拟比较器以及采用通用串行通信接口的内置通信能力[4]。 MSP430G2553的引脚分布如图2所示,其中P1口、P2口和P3口24个管脚是通用I/O口,每个管角都有第二功能。 系统中用到的管脚有RST,用于复位;P1.0、P1.1和P1.2引脚外接RS 485芯片接口电路;P3.7用来控制浇水模块。

2.2 土壤湿度传感器模块

该系统采用SM2802M型土壤湿度传感器来测定土壤中的含水量,传感器的工作电压为DC 12~24 V,测量范围为0~100%,测量精度为3%FSD,RS 485接口输出。 传感器采用世界先进的最新FDR原理制作,其性能和精度可与TDR型和FD型土壤水分传感器相媲美,并在可靠性与测量速度上具有更大的优势[5]。SM2802M是一种高精度、高可靠性、受土壤质地影响不明显的快速土壤水分测量传感器。该土壤湿度传感器为新一代土壤水分测量传感器,采用工业级精密核心元件,使其具有优越的准确性与长期稳定性,并且体积设计小巧化,结构设计合理密封。它以环氧树脂密封胶灌封,可以直接埋入土壤中使用且不受腐蚀,保证较长的使用寿命。

2.3 RS 485 芯片接口电路

MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS 485芯片,采用单一电源5 V工作,额定电流为300 μA,采用半双工通信方式,完成将TTL电平转换为RS 485电平的功能。MAX485芯片的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。RD和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端,与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可。和DE端分别为接收和发送的使能端,当为逻辑0时,器件处于接收状态 ;当DE为逻辑1时 ,器件处于 发送状态 。 因为MAX485工作在半双工状态,所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可; A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时,代表发送的数据为1 ;当A引脚的电平低于B端时,代表发送的数据为0 。在与单片机连接时接线非常简单,只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可,接口电路如图3所示。

2.4 浇水模块

浇水模块是由继电器和水箱电磁阀组成的,具体电路图如图4所示。系统选用单片机的P3.7端口控制该模块,采用DC12V水箱电磁阀,通过12 V电压进行控制。当花卉处于缺水状态时,单片机的P3.7端口输出低电平,三极管饱和导通,+5 V电源加到继电器线圈两端,继电器吸合,电磁阀打开,开始为花卉浇水[6]。当花卉不需要浇水时,单片机的P3.7端口输出高电平,三极管截止,继电器线圈两端没有电位差,继电器衔铁释放, 电磁阀关闭。

2.5 电源模块

电源模块电路如图5所示,在自动浇水系统中,单片机采用3.3 V电源电压进行供电,继电器采用5 V电源电压进行控制,水箱电磁阀采用12 V电源电压进行控制。12 V开关电源电压经三端稳压集成电路得到5 V电压,然后经过稳压芯片SPX1117输出3.3 V电压。

3 系统软件设计

系统的软件部分可分为系统初始化模块、信号采集模块、数据存储模块、数据显示模块、控制浇水模块和低功耗休眠模块6大部分[7],主程序流程图如图6所示。系统初始化模块主要完成液晶显示屏以及其他外设的初始化。信号采集模块主要的功能是提取花卉的土壤湿度值。数据存储模块完成对土壤湿度传感器的RS 485接口输出结果的存储,而数据显示模块能够在LCD屏上显示出检测的土壤湿度值。控制模块的作用是根据土壤湿度的不同情况来浇水或停止浇水。低功耗休眠模块可以通过系统进入休眠模式来实现低功耗的作用。

3.1 系统检测模式的软件设计

系统进入检测模式时,数据存储模块完成对土壤湿度传感器RS 485接口输出数据的存储,而数据显示模块能够显示最近2次采集到的湿度数据值。每个测试周期从刚给花卉浇完水开始,系统每隔6 h工作一次, 当土壤湿度低于10%一天以后再次进行浇水。用户还可以按下按键,从液晶显示屏上读出不同时刻的土壤湿度值,这些数值会存储在单片机的寄存器中,能够记录下花卉在不同时刻的生长状态。

3.2 系统自动模式的软件设计

当自动模式开启时,选取测量的三次湿度值的平均值作为土壤湿度设定值,也可以通过按键来获得设定的阈值。单片机判断经RS 485接口输出得到的数值,若该值在24 h之后仍低于土壤湿度设定值,则进行浇水; 若该值在24 h之后不低 于土壤湿 度设定值 ,则不浇水。整个系统进行实时的采集、比较,使土壤湿度值保持在最适宜花卉生长的状态,当土壤湿度传感器出现故障时,单片机能够根据平时的记录数据来控制浇水模块进行给花卉浇水,具有一种自学习的功能。

3.3 系统休眠模式的软件设计

通过MSP430单片机的CPU进入休眠模式来实现系统的低功耗,从而使整个程序流程处于待机被唤醒的状态。MSP430的工作模式通过模块的智能化运行管理和CPU的状态组合以先进的方式支持超低功耗的各种要求。系统启动后首先检测土壤的湿度值,因为湿度的测试可以间隔一段时间测量一次,所以设定一个触发周期为6 h,检测完之后自动回到休眠状态,这时指示灯显示是灭的。当周期的触发脉冲到来时,CPU退出休眠模式并被快速唤醒,系统开始工作[8]。在休眠过程中,唤醒方式分为两类:既可以是测量唤醒,这时指示灯是亮的, 利用湿度传感器测量土壤湿度值;还可以通过按键唤醒在液晶显示屏上读出已经测量的湿度值。

4 实验测试

在花盆里部署土壤湿度传感器来构建模拟实验平台,土壤材料选取普通的适合花卉生长的泥土,花卉采用大家比较熟悉且喜湿的滴水观音,采样间隔设为6 h。系统工作一段时间后,用户可以提取寄存器中存储的湿度数据值。表1为系统工作6天检测模式的土壤湿度值,表2为系统工作6天自动模式的土壤湿度值, 图7为检测模式的土壤湿度变化曲线,图8为自动模式的土壤湿度变化曲线,图中虚线表示土壤湿度的分布范围[9]。

测试结果表明,检测模式在土壤湿度低于10%一天之后进行浇水,能够记录下系统工作6天的土壤湿度值,而自动模式能够模仿检测模式对花卉进行浇水,实现了自主学习的功能,达到了智能浇水的目的。

%

%

5 结语

本文以超低功耗、高性价比的MSP430单片机为控制中心,设计了根据土壤湿度给花卉智能浇水的系统。 此设计解决了大部分花卉不能及时浇水的问题,并且能够根据土壤湿度的不同进行浇水,使花卉生长在一个适宜的土壤湿度环境中。系统的创新点在于存储并显示记录不同时刻的土壤湿度值,以防传感器出现故障时模仿花卉的习惯进行浇水。它有两种工作模式可供选择: 主人在家时选择检测模式;主人外出时选择自动模式。 系统的功能还可以更加完善,例如把摄像头抓取的花卉生长情况通过GPRS模块发送到用户的手机上[10],让使用者通过图片的形式了解花卉的生长状况。设计简单方便,可实施性高,不管在家里还是办公室,都可以很好的使用,具有相当可观的应用前景。

摘要：利用MSP430单片机的控制存储技术,设计出一种控制花卉土壤湿度并且显示记录湿度值的系统,解决了不能及时浇水以及缺乏浇水管理导致花卉生长不健康的问题。系统利用土壤湿度传感器进行实时检测花卉的土壤湿度,检测模式根据土壤湿度的不同值判断花卉是否需要浇水,通过恰当的浇水量使花卉生长在一个适宜的土壤湿度环境中。当主人外出时,自动模式能够模仿检测模式对花卉进行浇水,实现了自主学习的功能,达到了智能浇水的目的。

8.文物收藏的温湿度标准 篇八

一般而言，文物保存的最佳温度在14℃-20℃，24小时温差变化不超过2℃-5℃；湿度50%-65%，相对湿度变化不能超过3%-5%。在上述数值范围内，各种化学反应、不利因素的破坏速度还不是很快的。关于湿度，大多数古籍、字画、档案等纸类文物，当纸张里的含水量在7%左右时，纸张的强度最好，所以把7%的含水量称做纸张的正常含水量。在保管中，要想使这类文物材料的含水量维持在7%左右，就必须要求周围环境的湿度在50%-65%之间。金属文物库房的相对湿度必须控制在45%左右，湿度过大会加速金属的腐蚀。

由于古玩有害生物所要求的温度在20℃以上（霉菌所要求的最适温区是20℃-35℃，古玩害虫要求的最适温区在22℃-32℃），湿度在70%以上（霉菌要求的最适湿度在75%以上，古玩害虫要求的最适湿度在70%以上），所以把库房温度标准规定在20℃以下，把湿度标准规定在65%以下是有利于抑制有害生物的生长和繁殖的。

总之，文物保存温湿度的标准是根据多方面的情况而综合制定的，会随着文物管理的现代化程度的提高而发生变化。

文物库房内夜间的温度一般高于库外，而库内白天的温度又低于库外。根据这个规律，库房在建筑上就要求白天有利于隔热，夜间又有利于散热。库内温度的年变化也受库外温度变化的影响。因此，要求库房建筑既要有利于夏季隔热，又有利于冬季保温。

就库房内部来讲，不同部位的温度和湿度也不一样，比如库内向阳一面温度偏高，湿度偏低，背阳一面则反之；库房的上部温度偏高，对湿度偏低，下部则反之。

控制与调节库房温湿度的方法很多，最好的方法是建造全密闭，空调控制的库房。对于一般的收藏者而言，这个办法难度较大，可以采取简易的密闭和通风措施。

密闭的作用是防止或减少库外不适宜的温湿度对库内的影响，使库内比较适宜的温湿度能够相对稳定。

库房密闭的重点是门窗的密闭。对于库房多余的门窗，可以采取完全封闭，不再打开。对于需保留的门窗，也要采取措施提高其密封程度。库房通往库外的门应有一个过渡间，从而降低库外温湿度对库内的影响。另外也可在通往库外的门上安装气幕防潮装置，阻止库外空气进入。

通风是调节库内空气温湿度的简便易行的办法，包括机械通风和自然通风两种方式。机械通风是在库房的通风口安装风扇，靠风扇的机械力量使库内外的空气进行交换。自然通风则是打开库房的门窗进行通风。库外风力越大，通风效果越好；但风力过大，空气中的含尘量也会增加，不利于库房的防尘。因此，一般通风时，库外的风力不要超过三级。通风必须与密闭结合，才能使库内经过通风得到改善的温湿度状况维持较长的时间。另外，通风还要看库外的温湿度状况是否适宜，因此必须与其他调节库房温湿度的措施相结合，包括增温、降温、加湿、减湿等。

（责任编辑：李珍萍）

9.土壤温湿度 篇九

1.1操作场所避光的可见异物检测室。

1.2可见异物检查装置[2]

1.2.1检测仪器YB-2型澄明度检测仪。

1.2.2检测仪器背景不反光的黑色背景和不反光的白色背景(供检查有色异物)。

1.2.3光照度检测前应依据所检测药品，调节光照度并应用检测仪所带“照度计”对光照度进行测定。检测无色注射液，光照度为1000~1500LX;检测透明塑料容器或有色溶液注射液，光照度为~ 3000 LX;检测混悬型注射液，光照度为4000LX。

1.3检查人员条件[2]

(1)视力远距离和近距离视力测验，均为0.9或0.9以上(不包括矫正后视力)。(2)色盲测验应无色盲。

1.4检查前准备

(1)按“药品质量检查验收程序”规定的抽样比例及方法抽取样品，移入可见异物检测室。(2)检查可见异物检测仪内部台面及其周围，确认无与检测样品无关的其他物品，以免混淆。(3)开启可见异物检测仪电源开关，检查光源是否正常稳定，光照度是否符合要求。(4)取待检查的样品，擦净容器外壁，保持外壁清洁，集中放置。

1.5检查方法、时限及判断标准

1.5.1水(醇)溶剂型注射液将供试品如数抽取，擦净安瓿(瓶)外壁污痕(或保持外壁清洁)，集中放置。检查时按表1拿取支数连续操作，置供试品开展遮光板边缘处，在明视距离(指供试品至人眼的清晰观测距离，通常为20cm)，分别在黑色和白色背景下，手持供试品颈部使药液轻轻旋转和翻转容器使药液中存在的可见异物悬浮(注意不使药液产生气泡)，用目检视。50ml或50ml以上的注射液按直、横、倒三步法旋转检视。不同规格注射剂每次拿取支数和检查时限规定见表1。表1不同规格注射剂每次拿取支数和检查时限规定

1.5.2油溶剂型注射液油溶剂型注射液按水(醇)溶剂型注射液的方法检查，检查时限延长1倍。如有结晶析出，可在50℃~60℃左右的水浴中加热，振摇，放冷至20℃~30℃检查，若结晶不溶者判为不合格。

1.5.3混悬型注射液按水(醇)溶剂型注射液的检查方法及时限检查，仅检查色块等异物。

1.6澄明度检查特殊品种的判断澄明度检查的养护记录