温、湿度操控广泛应用于人们的出产和日子中，关于农产品种子来说，对环境温度与湿度有着比较严厉的要求。人们一般运用温度计、湿度计来丈量库房的温度和湿度，通过人工加热、加湿、通风和降温等办法来操控库房的温、湿度，这种办法不光操控精度低、实时性差，并且操作人员的劳动强度大。一起温度与相对湿度的大幅度改变或许导致种子大规模腐朽或许影响种子的发芽率，然后带来极大的经济及财产损失。因而，坚持合适的库房温度、湿度对确保农产品种子存储质量十分重要。
现在市场上的各种温度操控设备大多只能依据简略的温度改变规则拟定操控算法，体系扩展性较差。本体系收集了种子库房所在地一年的温度改变规则，并运用能习惯时节改变、节约能源的含糊操控算法， 结合AT89S51 单片机技能研发了一种稳定性高、本钱低的温、湿度智能操控体系，选用上、下位机操控结构，完结全方位智能化的库房办理操控体系。
1 体系结构及作业原理
该体系选用PC 机作为上位机监控单元，AT89S51单片机作为下位机操控器，其外围设备包含温度、湿度检测模块， 温、湿度输出操控模块，键盘输入模块、LCD显现模块及上下位机通讯模块、报警模块等。其间外围设备选用RS 485 串行通讯接口方法和上位机完结长途数据交换， 用以完结向用户发送信息， 用户对设备进行操作处理等功用。体系结构如图1 所示。
图1 体系结构图
本体系能够通过键盘设定模块或许上位机下装模块进行体系给定值的设置来调整库房温、湿度操控规模。温度、湿度检测模块将库房内的温、湿度信息传到单片机， 单片机依据实践情况宣布操控信号驱动操控模块进行相应操作， 一起将当时信息存储到单片机相应内存单元中并上传数据到上位机显现及保存。当温度或许湿度超越设定的规模上下限时， 操控器将会发动或许中止相应设备来调整环境湿度和温度， 一起将各种调整信息在LCD 上显现并宣布报警信号。操控信息一起在上位机显现并报警， 树立操控日志保存。别的还能够规划一些通用接口， 为今后设备功用扩展供给便利。
2 体系硬件规划
2. 1 操控器的规划
此体系下位机选用模块化规划， 由AT 89S51 主控芯片， 温、湿度检测模块， 输出操控模块， 键盘输入模块，LCD 显现模块， 上下位机通讯模块等几部分组成。温、湿度检测模块运用数字温度传感器DS18B20 丈量库房的温度， 运用温、湿度传感器SHT11 丈量湿度。输出操控模块的操控信号由单片机操控器供给， 通过光电隔离器传送信号到继电器操控各履行电机动作来调理库房的温、湿度。单片机的P2. 0~ P2. 4 接口别离作为驱动空调加热制冷、循环风机、排湿窗风门的I/ O 接口。
在I/ O 接口输出电平为0 时， K1 开关断开， 相应履行电机不作业； 在I/ O接口输出电平为1 时， 光电隔离器输出信号使K1 开关闭合， 相应履行电机作业。键盘和通讯模块选用查询方法完结对操控体系的设置， 然后到达对体系温、湿度值和其限制规模的及时调理。假如呈现异常情况， 设备将当即通过RS 485 将事情传送给长途主机， 宣布报警信号。
2. 2 温度检测模块
此体系的温度检测模块依据库房面积的巨细可增加多处检测点， 而数字温度传感器DS18B20就具有支撑多点组网的功用， 可将多个DS18B20 并连在专一的三线上， 完结多点温度检测， 其测温规模为- 55~+ 125 ， 固有测温分辨率为0. 5 ， 作业电源为DC 3~ 5 V， 丈量成果以9~ 12 位数字量的方法串行传送。其检测电路如图2 所示。
图2 温度检测模块电路
2. 3 湿度检测模块
湿度丈量模块为了节约操控器I/ O 接口并便利今后的芯片功用扩展， 选用SHT 11 温、湿度传感器。
此传感器是高度集成， 将温度感测、湿度感测、信号改换、A/ D 转化和加热器等功用集成到一个芯片上， 供给二线数字串行接口SCK 和DAT A， 接口简略， 支撑CRC 传输校验， 传输可靠性高， 丈量准确度高， 因为一起集成温、湿度传感器， 能够供给温度补偿的湿度丈量值和高质量的露点核算功用。SHT 11 可通过DA TA数据总线直接输出数字量湿度值。该湿度值称为 相对湿度！， 需求进行线性补偿和温度补偿后才干得到较为准确的湿度值。因为相对湿度数字输出特性呈必定的非线性， 因而为了补偿湿度传感器的非线性， 可按下式批改湿度值：
式中： RH linear为通过线性补偿后的湿度值； SORH 为相对湿度丈量值； C1 ， C2 ， C3 为线性补偿系数， 取值如表1所列。
表1 湿度线性补偿系数
而实践温度和测验参阅温度25 有所不同， 所以对线性补偿后的湿度值进行温度补偿很有必要。补偿公式如下：
式中： RH true为通过线性补偿和温度补偿后的湿度值； T为测验湿度值时的温度（ 单位： ℃ ） ; t1 和t2 为温度补偿系数， 取值如表2 所示。
表2 湿度值温度补偿系数
具体湿度检测模块电路如图3 所示。
图3 湿度检测模块电路
2. 4 输出驱动操控模块及报警模块
输出驱动操控模块通过操控芯片产生电信号， 操控相应的设备工作或许中止， 完结库房温度和湿度的主动调理。当检测到的温度和湿度值大于或小于设定值时，报警模块一起会产生报警信号告诉用户留意当时情况，必要时需采纳相应人工办法。
3 体系软件规划
因为温、湿度改变规则性不强， 被检测目标的温、湿度具有非线性、热惯性、时变性等特色， 较难树立准确的数学模型。而含糊操控算法不需求树立准确的数学模型， 可依据人工实践操作经历， 将其笼统为一系列的操控算法后通过核算机完结操控进程， 具有操控动态呼应好、超调小、稳定性强等特色。
操控器能够主动检测昼夜、时节、室内环境温、湿度值的改变， 使用含糊算法完结主动操控进程。库房存储马铃薯种子的温度操控在- 1~ + 3℃ 之间， 相对湿度坚持在45%~ 70% 较为合适。
温、湿度操控程序中， 温、湿度各有2 个输入数据和1 个输出数据。e 为温、湿度误差；△e 为温、湿度改变率； u 为输出操控变量， 其值别离为：
其间： PL 表明负大； PM 表明负中； PS 表明负小； NS 表明正小； NM 表明正中； NL 表明正大。然后依据专家常识和操作人员的经历， 树立含糊操控表。其含糊联系能够用多个条件句子表明， 例如： IF e= NL and △e=NL then u= SM; 依据含糊推理进行运算， 即可推出操控成果。
在主程序中， 首要担任库房中温、湿度的实时显现，读取并处理传感器丈量的温、湿度值， 当实践值与事前设定的温、湿度上下限值不一起， 宣布操控信号， 驱动输出操控单元发动或中止履行操控电机， 一起宣布报警信号， 告诉用户当时产生的情况并作相应操控日志记载。
主程序流程图和温、湿度收集处理流程图别离如图4，图5所示。
图4 主程序流程图
图5 温、湿度收集处理框图
4 结语
选用含糊操控算法十分合适大型库房中多点温度和湿度的检测与操控， 具有可靠性高、本钱低价、能耗低、反响活络、以及可扩展性好等特色。该设备具有必定的通用性， 通过简略的改善， 就能服务于国防工业、农业等出产上的各个方面。
