摘要：以ARM Cortex—M3处理器STM32F103VBT6为中心，使用AM2301温湿度传感模块完结对太阳能枯燥室内温湿度参数的实时监测，选用数字PID操控技能操控鼓风机的转速，坚持枯燥室内的温度安稳，并经过继电器操控排气扇的启停使枯燥室内湿度坚持在设定上限之下。枯燥室经过RS 485总线和上位机通讯，上位机设定枯燥室内的方针温度和湿度上限，并实时显现枯燥室内温度、湿度、鼓风机转速、排气扇开关状况等参数。嵌入式体系软件选用FreeRTOS实时操作体系，确保了体系的实时性和可靠性，完结对太阳能枯燥室内温湿度的实时监测与操控。经现场使用验证了体系运转安稳，操控精度高，呼应速度快。
0 导言
太阳能是一种清洁可再生能源，使用远景非常宽广。近年来，使用太阳能进行农产品、药品的加工也因其节能、枯燥时间短、枯燥质量高级特色而开展非常敏捷。为确保枯燥物料的质量与枯燥功率，太阳能枯燥设备在进行枯燥作业时需求对枯燥室内的温湿度进行实时监控。沈阳农业大学王成功、付立思等人研发的根据AT89C51的智能太阳能枯燥操控体系没有进行实时操作体系的移植，监测与操控的实时性要求无法得到妥善满意，设备的枯燥作用也因而受到影响。内蒙古农业大学徐明娜研发的根据PLC的苜蓿太阳能枯燥操控体系尽管运转也较安稳，但全体造价较为贵重，并不适合大规模推广使用。针对太阳能枯燥监控体系实时性、安稳性、宜推广性的规划需求，本文开发研发了一套根据STM32和FreeRTOS的实时嵌入式太阳能枯燥监测和操控体系，选用温湿度传感器AM2301对温湿度进行丈量，并经RS 485通讯线路传输至PC上位机，完结了对太阳能枯燥室内温湿度的实时监测;选用数字PID操控鼓风机转速与继电器操控排气扇启停相配合完结对太阳能枯燥室内温湿度的实时操控。上位机选用组态软件编写，具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等长处，监测与操控界面简洁明了易操作。经测验标明整个体系具有运转安稳、反响敏捷、操作简洁等特色，可以完结枯燥作业中对枯燥室内温湿度的实时监测与操控。
1 嵌入式太阳能枯燥监测和操控体系规划
嵌入式太阳能枯燥实时监测和操控体系由PC上位机、嵌入式ARM处理器、AM2301温湿度传感器、RS 485通讯电路、继电器操控电路等组成。
AM2301收集到枯燥室内的实时温湿度参数，由嵌入式ARM处理器经RS 485通讯线路传输至PC上位机进行显现与保存。上位机人工设定的枯燥温度经RS 485通讯线路传至嵌入式处理器作为体系操控方针量，以枯燥室内实践温度作为输入量调用PID操控算法。PID操控算法输出量作为变频器作业频率对鼓风机的转速进行实时调理，然后实时增减送入热风量以完结对枯燥室的恒温操控。当监测到太阳能枯燥室内的湿度高于上位机设定的上限值时，继电器触点吸合操控排气扇敞开将枯燥室内的过湿废气排空，到达湿度操控的意图。体系结构框图如图1所示。
2 嵌入式太阳能枯燥监测和操控体系硬件规划
2.1 嵌入式处理器挑选与使用
嵌入式太阳能枯燥实时监测和操控体系的主控处理器选用低功耗高速工业级芯片STM32F103VBT6(意法半导体)。STM32系列具有专为高功能、低成本、低功耗嵌入式使用规划的ARM Cortex-M3内核，内部集成了优异的安全时钟形式、带唤醒功用的低功耗形式、内部RC振荡器、内嵌复位电路等，大大简化了外围电路规划，功能也有较大进步。STM32系列单片机还可方便的完结实时操作体系的移植，可以满意本嵌入式太阳能枯燥实时监测和操控体系的规划需求。
2.2 AM2301温湿度收集电路规划
嵌入式太阳能枯燥实时监测和操控体系选用AM2301湿敏电容数字温湿度模块来获取枯燥室内的实时温湿度参数。AM2301包含有一个%&&&&&%式感湿元件和一个高精度测温元件，与一个高功能8位单片机相连接，具有质量杰出、超快呼应、抗干扰能力强、性价比高级长处，而且每个传感器都已在极为准确的湿度校验室中进行校准。AM2301选用规范总线接口使体系集成变得简易方便。超小的体积、极低的功耗，信号传输间隔可达20 m以上。温湿度收集电路如图2所示。
AM2301传感器的温度丈量规模为-40～80℃，精度可达0.1 ℃;湿度丈量规模为0.1～99.9%RH，精度可达0.1%RH，彻底可以满意本体系的规划需求。AM2301温湿度传感器丈量分辨率为8位，单总线传输数据分为整数部分和小数部分，完好的一次数据传输为40位，详细数据格式如下所述：
32位数据位，其间8位湿度整数数据、8位湿度小数数据、8位温度整数数据、8位温度小数数据;8位校验位，为8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据成果后8位。
AM2301温湿度部分读取程序如下：
2.3 继电器操控电路规划
当监测到枯燥室内湿度超越上位机设定的上限值时，STM32单片机将继电器操控引脚电平拉高，继电器触点吸合操控排气扇敞开;当监测到枯燥室内湿度下降至上限值以下时，STM32单片机将继电器操控引脚电平拉低，继电器触点别离操控排气扇封闭，完结过湿废气的排空作业。继电器操控电路如图3所示。
2.4 RS 485通讯电路规划
太阳能枯燥设备需求长期作业在露天环境下，对通讯电路的间隔和抗干扰要求较高。针对此项要求，实时嵌入式太阳能枯燥监测和操控体系选用SP485R芯片组成RS 485通讯操控电路完结与PC上位机的通讯。SP485R使用电路如图4所示。
