基于模糊PID的无线温湿度监控系统

Ｐ１ ． １
Ｐ ｌ １ ． ３ ３ ｐ ３ ｐ ｌ － ４ １ ． ５ ｐｌ － ６ Ｐ ｌ Ｐ ３ 。 ７
图４ ｎ ＲＦ ９ ０ ５ 与Ｓ Ｔ Ｃ８ ９ Ｃ ５ ２ Ｒ Ｃ的硬件接线 图
２ ． ４ 温湿度控制硬件 电路
蝴 脚 腿 ∞ 差 ｌ 枷
当温 湿度 偏离设 定值后 ，系 统会启 动相应 的部分 电 路 。其 中喷雾 器和 除湿器控 制湿 度的增 加和减 少 ，加 热 器 和冷 风机控 制温度 的升 高和 降低 。当温湿度超 过 极限
湿器 、加 热器 、冷风 机对 温湿度 进行 控制 以达 到温湿 度 恒定 的要 求 。当温湿 度超 过设 定范 围后 ，会 触 发报警 器
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ＧＮＤ
图２ Ｓ Ｈ Ｔ １ １ 与Ｓ Ｔ Ｃ８ ９ Ｃ５ ２ Ｒ Ｃ硬 件 接 线 图
模块 报警 ，通 知管 理员采 取进 一步措 施 。本系 统结构 框
器采 集现场数 据并 由无线 方式传输 ，采 用 自适应模糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控制算 法的温湿度监控系统 。
１ 系统 方 案总 体设 计
本 系 统 由采 集节 点和 终端节 点组 成 。采 集节 点通 过 Ｓ Ｈ Ｔ １ ｌ 温 湿度传 感器 采集现 场温湿 度 ， 由采集 节 点Ｍ Ｃ Ｕ 通 过ｎ Ｒ Ｆ ９ ０ ５ 无线收发 器传输至终 端节点 。终端节 点Ｍ Ｃ Ｕ 对 采 集数据进 行监测 ，并通 过模糊Ｐ Ｉ Ｄ 控制器 启动喷雾器 、除
进 行复 杂 的参 数整 定并 维护 系统 的稳定运 行 ，难 以适应 较 为复 杂 的控 制环 境 。为此 ，设计 一种通 过数 字式 传感 ２ ． ２ 温湿度检测与数据显示电路
Ｓ Ｈ Ｔ １ １ 是一款数 字式温湿 度传感器 。Ｓ Ｈ Ｔ １ １ 传 感器湿
度 测量 范围为Ｏ － Ｉ Ｏ ０ ％ Ｒ Ｈ ，测量精度 为 ±３ ％ Ｒ Ｈ ；温度测量
Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｌ Ｄ・ 技 术 交 流
基于模 糊Ｐ Ｉ Ｄ的无线 温湿 度监控 系统
安徽工程 大学电气工程 学院 水 源 潘 钺 生 芳
【 摘要 】为 了研 究模糊Ｐ Ｉ Ｄ控 制在无线 温湿度监控 系统的 实际运 用，设计 了基于模 糊Ｐ Ｉ Ｄ 控 制的无线 温湿度监控 系统 。 使 用数 字式传 感￣Ｓ ＨＴ ｌ ｌ 采集温湿度数据 ，通过 无线收发器ｎ ＲＦ ９ ０ ５ 传输数据 ，采用模 糊ｐ Ｉ Ｄ控制算法进行温湿度控制 。
Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ Ｒ Ｃ 是兼容８ ０ ５ ｌ 指 令 的８ 位 单 片机 ， 内置
８ Ｋ Ｂ Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 程序存储器 、１ 个通异 步串行 ＨＵ Ａ Ｒ Ｔ 、看 门狗 电
路 。性 能优 异 ，价 格低 廉 ，具有低 功耗 、抗 干扰 性和超 强稳 定性等特点 。
基 金项 目：国家大学生创 新训 练项 目 （ ２ ０ １ ２ １ ０ ３ ６ ３ １ ２ ７）。
电子 世 Ｉ ・１ ５ ９・
Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｌ Ｄ・技术 交 流
硬件接线图如 图４ 所示。
。 。
低 。当数据 发送完 成时 ， 自动进 入空 闲模 式等 待下 一次
数据传 输。
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通过原理分析和仿真 ，表 明该 系统非常稳 定并且精确 ，可广泛的应用于各类温湿度控 制场合 。 【 关键词 】 模糊Ｐ Ｉ Ｄ控制 ；ｎ ＲＦ ９ ０ ５ ；Ｓ ＨＴ１ １ ；Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ ＲＣ
在现 代社会 ，生 产活 动对环 境 的温湿 度要 求越来 越 高 ，环境 因素 直接影 响到 产 品的生产 效率 、经 济效 益 。 研 究人 员将数 字式传 感器 、无 线通 讯 、控 制算 法 引入 温 湿度 控 制系统 ，满 足 了一定 的生产 需求 。但传 统温 湿度 监控 系 统控制 性 能不高 ，需花 费大 量精 力对控 制系 统要
ｎ Ｒ Ｆ ９ ０ ５ 无线收发器工作在免 申请Ｉ Ｓ Ｍ 频段，工作 电压
范围为１ ． ９ Ｖ ～３ ． ６ Ｖ ，工作温度范围为一 ４ ０ ℃～＋ ８ ５ ℃，频道
切换 时间小于６ ５ ０ ｕ ｓ ，最大 数据传输 率为 ｌ Ｏ Ｏ ｋ ｂ ｐ ｓ 。最大 发射功率为 １ ０ ｄ Ｂ ｍ ，通过 四线￥ ￣ Ｓ Ｐ Ｉ 总线与Ｍ Ｃ Ｕ 连接 ，自动 处理Ｃ Ｒ Ｃ 和 前导码 。ｎ Ｒ Ｆ ９ ０ ５ 可以工 作在Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ Ｂ ｕ ｒ ｓ ｔ 接收模 式、Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ Ｂ ｒ ｕ ｓ ｔ 发送模式、掉 电模式或空闲模式下，通过 配置Ｔ Ｒ Ｘ Ｃ Ｅ 、Ｔ Ｘ Ｅ Ｎ 和Ｐ Ｗ Ｒ ｕ Ｐ 引脚来选择工作模式［ ２ ｌ 。
范 围为一 ４ Ｏ ～＋ １ ２ ３ ． ８ ￣ Ｃ，测 量精度为 ±０ ． ４ ￣ Ｃ［ 。在Ｖ Ｃ Ｃ 和 Ｇ Ｎ Ｄ 之 间接入 去耦滤波 电容 以保证数据 信号稳定 ，温湿度 检测 电路硬件接 线 图如图２ 所示 。Ｌ Ｃ Ｄ １ ６ ０ ２ 显示 模块硬 件
接线 图如 图３ 所示 。
图如 图 １ 所示 。
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图 １系统 结构 框 图
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２ ． ３ 无线传输 电路
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图３ Ｌ ＣＤ１ ６ ０ ２ 与Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ Ｒ Ｃ 硬 件 接 线 图
２ 系统硬 件 介 绍
２ ． １ Ｓ ＴＣ８ ９ Ｃ５ ２ ＲＣ
范围时 ，报警 器工作 ，提 醒管理 员采取 措施 。这里采 用
电磁 继 电器 ，将单片机 和 市 电设 备在 电气上 隔离 。温 湿 度控制硬件 电路接 线图如图５ 所示 。