基于单片机的温湿度实验箱设计毕业设计论文 精品Word格式文档下载.docx

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温湿度；

试验箱；

单片机；

CAN总线

Abstract

Temperatureandhumiditytestboxiswidelyusedinreallife,thetemperatureandhumiditytestboxcanprovideaconstanthumidityortemperatureenvironment,continuouslyadjustabletoachievetemperatureandhumidity,automobilemotor,aerospace,weapons,shipsneedexperimentaltemperatureandmoderate,totesttheirstabilitiesofvariousperformanceindicators.

Inthispaper,thedesignsystemisdividedintoequipmentandcontrolroomequipmenttwoparts,toeverypartofthedesignofsoftwareandhardware,thesystemwithRS232communicationinterfacecircuit,CPUpartusesAT89S52microcontroller,temperaturesensorusingAD590temperaturesensor,humiditysensorusingtherelativehumiditysensorHIH-3610-1ofHoneywell,acommunicationmodulebasedonCANbuscommunicationtransmission.ThecontrolroombyPCfordisplayandcontrol,inthepartofsoftwaredesignofthemainprogram,thelowercomputerinformationacquisitionsubprogram,theA/Dconversionsubroutine,CANbuscommunicationsubroutineprogramtocontrolthecontrolledobject,designthePIDcontrolalgorithmsubroutine,throughthedesignofsoftwareandhardware,realizesthecontrolfunctiontableexperimentalboxonthetemperatureandtherealizationoftheexperimentalboxtemperatureandhumiditydatatelemeteringandremotecontrol,thecontrolroomandtheonePCfunctionatthesametime15theoperatingstatusofequipment.

DesignandimplementationofthedesignofMCUtemperatureandhumiditytestchamberbasedonthetemperatureandhumiditytestchamber,theschemehaslowpowerconsumption,highefficiencyandothercharacteristics,andhastheadvantagesofsafety,economyandhighreliability.

Keywords:

temperatureandhumidity;

testchamber;

MCU;

CANbus

第1章绪论

题目的来源与意义

温湿度试验箱能够提供一个高温环境或低温环境，主要用于考核产品在高低温环境中的性能。

许多电子元器件在正式投入使用或批量生产前都需要进行耐高低温的例行实验，以检验其性能指标的稳定性。

产品的电子零部件和整机，他们都需要进行高低温的环境试验，各种领域包括汽车、摩托、航空航天、工业、火箭、国防、高等院校、科研单位等等，这些领域中的产品控制系统、导航系统、显示系统等中的电子元器件性能都需要通过高低温的检测。

因此，温湿度试验箱在科学试验以及产品测试中发挥着极其重要且不可替代的作用，温湿度试验箱的正常运行时保证试验正常进行的一个基本条件，由于温湿度试验箱一般持续时间长，工作时有噪音、扰动，环境较为恶劣，可能出现执行元件（如加热器件、制冷器件等）、控制器、调节器、接触器、电接点温度计烧坏或损坏造成温湿度试验箱在运行过程中突然无加热或加热不受控制，也有可能会出现由于制冷执行元件接触不良、电磁阀控制、压缩机、水冷系统、风冷系统等工作不正常一起的制冷工作异常，当温湿度试验箱出现故障时如果不能及时发现，轻则可能由于其温度不在指定的范围内造成测试结果不正确，重则会造成检测系统或电子元件由于过冷或过热损坏甚至发生火灾事故。

所以，在温湿度试验箱出现故障时希望能够及时切断电源，及时排除故障，从而保护各种设备。

由于测量条件以及我们对温湿度试验箱维护的要求，需要实时的对温度值进行测量与分析，因此研究对温湿度试验箱监控系统的设计很有必要。

由于温湿度试验箱在科学试验及产品测试中的重要性，我们需要实时的监视设备的运行，传统的监控方式需要很多的人力来完成，效率很低，造成了人力资源的浪费。

随着计算机技术、通信技术等的迅速发展，为了适应新的环境形势，拥有较多数量温湿度试验箱的单位对安全可靠地运行高低温试验、提升试验效率、挖掘试验效能、减轻工作人员强度提出了更高的要求，温湿度试验箱监控系统的存在，能够实现在试验前预先设定任务模式，通过监视系统全面监视所有工作设备，实现在无人看守的情况下，通过温湿度试验箱网络控制系统，完成实时监控、故障隔离、电话语音报警，试验结束后可以打印报表，可以查询记录等功能。

通过温湿度试验箱监控系统的设计，实现了温湿度试验箱设备的无人值守，大大提高了温湿度试验箱的安全性、可靠性、高效性。

国外发展及现状

温湿度试验箱作为环境试验设备，在很多汽车制造行业及各种电子、电工、仪器、零部件、材料、涂层等行业的温度湿度测试中发挥着重要的作用。

近年来随着应用的日益广泛，技术的不断改进，温湿度试验箱制造厂家和维修行业对温湿度试验箱的技术要求也越来越高，致使为数不多的温湿度试验箱生产厂家也纷纷向世界先进技术靠拢。

温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。

自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。

在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。

自18世纪工业革命以来，工业过程离不开温度控制。

温度控制广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等。

温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着至关重要的作用，温度是锅炉生产质量的重要指标之一，也是保证锅炉设备安全的重要参数。

同时，温度是影响锅炉传热过程和设备效率的主要因素。

基于此，运用反馈控制理论对锅炉进行温度控制，满足了工业生产的需求，提高了生产力。

温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：

动态温度跟踪与恒值温度控制。

动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。

在工业生产中很多场合需要实现这一控制目标，如在发酵过程控制，化工生产中的化学反应温度控制，冶金工厂中燃烧炉中的温度控制等。

恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度（即稳态误差）不能超过某一给定值。

从工业温度控制器的发展过程来看，温度控制技术大致可分以下几种：

1定值开关温度控制法

所谓定值开关控温法，就是通过硬件电路或软件计算判别当前温度值与设定目标温度值之间的关系，进而对系统加热源（或冷却装置）进行通断控制。

若当前温度值比设定温度值高，则关断加热器，或者开动制冷装置；

若当前温度值比设定温度值低，则开启加热器并同时关断制冷器。

这种开关控温方法比较简单，在没有计算机参与的情况下，用很简单的模拟电路就能够实现。

目前，采用这种控制方法的温度控制器在我国许多工厂的老式工业电炉中仍被使用。

由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源，当系统温度下降至设定点时开通电源，因而无法克服温度变化过程的滞后性，致使系统温度波动较大，控制精度低，完全不适用于高精度的温度控制。

2PID线性温度控制法

1922年美国的Minorsky在对船舶自动导航的研究中，提出了基于输出反馈的比例积分微分（PID，ProportionalIntegralDifferential）控制器的设计方法[1]，标志了PID控制的诞生。

随后，PID控制器就以其结构简单、对模型误差具有鲁棒性以及易于操作等特点，在大多数控制过程中能够获得满意的控制性能，到了20世纪40年代就已在过程控制中得到了广泛的应用。

20世纪30～40年代，经典的频域设计法得到了很快的发展。

较为重要的是Nyquist和Bode在稳定性理论上所取得的重要成就。

这种经典设计方法是设计一种反馈补偿器，以获得一定量的稳定裕度，重点考虑了模型的不确定性，并利用反馈来减少系统对干扰和模型误差的灵敏度。

补偿器的设计主要是采用由Nyquist稳定准则引申出来的图解法。

从20世纪80年代开始，在单回路PID控制器中引入了参数整定和自适应控制理论，PID控制理论从此进入了高速发展阶段。

由于PID控制算法简单、可靠性高等特点，在控制技术高速发展的今天，它在工业过程控制中仍然占有主导地位。

由于PID调节器模型中考虑了系统的误差，误差变化及误差积累三个因素，因此，其控制性能大大地优越于定值开关控温法。

其具体电路可以采用模拟电路或计算机软件方法来实现PID调节功能。

前者称为模拟PID调节器，后者称为数字PID调节器。

其中数字PID节器的参数可以在现场实现在线整定，因此具有较大的灵活性，可以得到较好的控制效果。

采用这种方法实现的温度控制器，其控制品质的好坏主要取决于三个PID参数（即比例值、积分值、微分值）。

只要PID参数