基於單片機的智能衣物烘乾機設計

1. 做基於PLC的智能大棚監控系統，要選用什麼感測器來測量大棚內的溫度，濕度，二氧化碳含量，光照強度

TSL230，研製快速無
損、可現場測定植物葉片水分含量的檢測儀器。文章闡述了儀器的工作原理、硬體構成、軟體設計及校正模型。
該儀器的使用簡化了信號採集電路，減少了雜訊的引入，提高了信號採集的准確性。

關鍵詞：光頻轉換器；TSL230；活體植物葉片；水分檢測
中圖分類號：TH744 文獻標識碼：A

在農業生產上，判斷植物是否缺水是非常必要的工
作。為了在田間現場快速的獲取植物含水量信息，可對
植物葉片水分含量進行測試。依據水分在近紅外區域
的光譜特性，選取 980nm作為水分吸收的特徵波長，890nm作為參比波長建立預測模型。系統採用透射法測
量，光源由近紅外 LED提供。在 980nm波長處葉片中
葉綠素及其他成分對光的吸收很小，對於同一種植物的
葉片，忽略掉透射光的強度受到樣品的厚度及透射過程
光路的不規則影響，葉片水分多則吸光多，水分少則吸光
少，從而通過檢測放置葉片前後光強的變化，判斷葉片中
水分含量的多少。

1系統的硬體設計及實現

儀器的整體設計採用模塊化思想，選擇 MSP430超
低功耗單片機作為系統的核心。各子模塊為光源、檢測
器、溫度感測器、液晶顯示、鍵盤控制、數據存儲、串口通
信等。硬體系統的信號採集部分包括光源、窄帶干涉濾
光片、樣品室和檢測器。光源和濾光片用於產生某種波
長的單色光，以此作為作用光，穿透樣品室中的樣品，透
射光成為承載樣品信息的分析光。

對光信號進行檢測和測量，一般方法是利用光電傳
感器將光信號轉換成電流或者電壓形式的電信號。由於
一般光電感測器輸出的電信號比較微弱，且攜帶干擾信
息，因此需要使用運放對信號進行放大，設計濾波電路濾
除雜訊。經過處理的信號是模擬信號，必須採用 A/D (模
數 )轉換器，將模擬信號轉換成數字信號才能被單片機識
別處理。這種方法電路結構復雜，而且容易引入干擾信
號，降低系統信噪比，從而影響測量精度。

本系統選用了 TI公司的 TSL230作為檢測器。該器
件採用先進的 LinCMOS工藝，主要由多晶硅光電二極體
和單片 CMOS電流頻率集成轉換器構成。光強轉換成

文章編號：1009-2374（2011）01--0030-02

相應的脈沖頻率，解析度極高，不受外圍元件的影響。輸
出頻率為 100KHz時非線性誤差僅為 0.2%。不需外接
元件即可完成高解析度的光頻轉換。圖 1為照度與輸
出頻率的對應關系。系統光源的波長 890nm和 980nm
處在 TSL230的光譜響應區間，適合本系統的測量要求。
TSL230的靈敏度、分頻輸出可由程序控制。

1.1TSL230靈敏度及分頻系數設定
可編程光頻轉換器 TSL230的感光部分由 10×10
個硅光電管組成，這些光電管將光信號轉換成電流，電流
強度與照射光強度成正比。改變靈敏度的實質是改變光
電管陣的有效面積，使用電子虹膜技術，控制有效的通光
口徑，以達到控制靈敏度的目的。TSL230的靈敏度有三
個級別：1×、10×、100×，通過設置輸入引腳 S0、S1來
進行選擇。改變靈敏度可以改變輸出頻率的滿量程范圍。

TSL230輸出頻率的分頻是靠內部的一個可編程計
數器對電流 /頻率轉換器輸出的基本信號進行計數來完
成的。分頻系數由輸出端的 S2、S3控制，可對信號進行
1分頻、2分頻、10分頻和 100分頻，輸出信號為方波。

1.2TSL230與單片機介面電路
系統用到 MSP430內部兩個 16位定時器 TA、TB。

· 30 ·

TA由一個十六位定時器和多路比較 /捕獲通道組成。
TB在捕獲比較模塊中比 TA增加了比較鎖存器，其他機
構與 TA幾乎相同。系統軟體設定 TA用於捕獲外來脈
沖信號，TB用於定時。檢測器 TSL230將光強轉換為方
波或者脈沖信號輸出，連接到 MSP430的 TA輸入介面，
TA捕獲到頻率信號產生中斷，在中斷函數中對頻率信號
進行計數；TB選擇定時器工作方式，設定一定的時間進
行高低電平的翻轉，在 TB的中斷中實現對 TA計數的控
制。整個流程為：在 TSL230接收到外部光強，並把光強
轉換成頻率信號被 TA捕獲進單片機以後，在TB設定的
時間內，單片機對捕獲的信號進行計數，光強與計數值正
比對應。TSL230與單片機介面電路如圖 2所示。其中
IO口P63、P64用來設定 TSL230的靈敏度，P65、P66
控制分頻輸出，P11輸出頻率信號。

2軟體設計

系統的軟體設計分為兩部分：單片機軟體驅動和上
位機界面設計。單片機軟體採用模塊化程序設計，分別
完成數據的採集、計算、顯示及數據傳送。上位機軟體部
分為在 PC上實現對串口傳輸的數據進行存儲、圖形顯示
及水分預測。

3實驗及分析

實驗對象為紫荊葉片，利用本儀器測量葉片光譜信
息並將測量數據上傳至 PC機。用烘乾法測定葉片水分
標准含量，計算出葉片水分含量鮮重比 (即水分真實值 )。
建立吸光度與水分真實值之間的數學模型。校正集和預
測集隨機，圖 3為其中一種隨機情況下預測集的水分預

測值與水分真實值之間的散點圖，預測結果與水分真實
值相關性達到了 0.9。由於儀器光源部分只採用了一個
水分特徵波長，預測隨機性較為明顯，可在信號採集模塊
增加水分特徵波長處的光源來進行改良，進而增加水分
預測的穩定性和准確性。

4結論

該測試儀器主要由 MSP430單片機、光頻轉換器
TSL230、存儲器等電路組成，結構簡單，穩定性及重復
性良好、操作方便、體積小 (15cm×8cm×3cm)、成本
低，超低功耗，具有很好的便攜性，易於實現儀器的商
品化。

參考文獻

2. 電氣工程自動化專業(畢業論文)

1、 高壓軟開關充電電源硬體設計
2、 自動售貨機控制系統的設計
3、 PLC控制電磁閥耐久試驗系統設計
4、 永磁同步電動機矢量控制系統的模擬研究
5、 PLC在熱交換控制系統設計中的應用
6、 顆粒包裝機的PLC控制設計
7、 輸油泵站機泵控制系統設計
8、 基於單片機的萬年歷硬體設計
9、 550KV GIS中隔離開關操作產生的過電壓計算
10、 時滯網路化控制系統魯棒控制器設計
11、 多路壓力變送器採集系統設計
12、 直流電機雙閉環系統硬體設計
13、 漏磁無損檢測磁路優化設計
14、 光伏逆變電源設計
15、 膠布烘乾溫度控制系統的設計
16、 基於MATLAB的數字濾波器設計與模擬
17、 電鍍生產線中PLC的應用
18、 萬年歷的程序設計
19、 變壓器設計
20、 步進電機運動控制系統的硬體設計
21、 比例電磁閥驅動性能比較
22、 220kv變電站設計

23、 600A測量級電流互感器設計
24、 自動售貨機控制中PLC的應用
25、 足球機器人比賽決策子系統與運動軌跡的研究
26、 廠區35kV變電所設計
27、 基於給定指標的電機設計
28、 電梯控制中PLC的應用
29、 常用變壓器的結構及性能設計
30、 六自由度機械臂控制系統軟體開發
31 輸油泵站熱媒爐PLC控制系統設計
32 步進電機驅動控制系統軟體設計
33 足球機器人的視覺系統與色標分析的研究
34 自來水廠PLC工控系統控制站設計
35 永磁直流電動機磁場分析
36 永磁同步電動機磁場分析
37 應用EWB的電子表電路設計與模擬
38 電路與電子技術基礎》之模擬電子篇CAI課件的設計
39 邏輯無環流直流可逆調速系統的模擬研究
40 機器人足球比賽圖像採集與目標識別的研究
41 自來水廠plc工控系統操作站設計
42 PLC結合變頻器在風機節能上的應用
43 交流電動機調速系統介面電路的設計
44 直流電動機可逆調速系統設計
45 西門子S7-300PLC在二氧化碳變壓吸附中的應用
46 DMC控制器設計
47 電力電子電路的模擬
48 圖像處理技術在足球機器人系統中的應用
49 管道缺陷長度對漏磁場分布影響的研究
50 生化過程優化控制方案設計
51 交流電動機磁場定向控制系統設計
52 開關電磁閥流量控制系統的硬體設計
53 比例電磁閥的驅動電源設計
54 交流電動機SVPWM控制系統設計
55 PLC在恆壓供水控制中的應用
56 西門子S7-200系列PLC在攪拌器控制中的應用
57 基於側抑制增強圖像處理方法的研究
58 西門子s7-300系列plc在工業加熱爐控制中的應用
59 西門子s7-200系列plc在電梯控制中的應用
60 PLC在恆壓供水控制中的應用
61 磁懸浮系統的常規控制方法研究
62 建築公司施工進度管理系統設計
63 網路銷售資料庫系統設計
64 生產過程設備信息管理系統的設計與實現

3. 怎樣用PID演算法對恆溫箱的溫度進行控制，求相關的51單片機匯編程序

本設計要求：本溫度控制系統為以單片機為核心，實現了對溫度實時監測和控制，實現了控制的智能化。設計恆溫箱溫度控制系統，配有溫度感測器，採用DS18B20數字溫度感測器，無需數模擬∕數字轉換，可直接與單片機進行數字傳輸，採用了PID控制技術，可以使溫度保持在要求的一個恆定范圍內，配有鍵盤，用於輸入設定溫度；配有數碼管LED用來顯示溫度。
技術參數和設計任務：
1、利用單片機AT89C2051實現對溫度的控制，實現保持恆溫箱在最高溫度為110℃。
2、可預置恆溫箱溫度，烘乾過程恆溫控制，溫度控制誤差小於±2℃。
3、預置時顯示設定溫度，恆溫時顯示實時溫度，採用PID控制演算法顯示精確到0.1℃。
4、溫度超出預置溫度±5℃時發出聲音報警。
5、對升、降溫過程沒有線性要求。
6、溫度檢測部分採用DS18B20數字溫度感測器，無需數模擬∕數字轉換，可直接與單片機進行數字傳輸
7、人機對話部分由鍵盤、顯示和報警三部分組成，實現對溫度的顯示、報警。

需要的話聯系用戶名扣扣

4. 怎樣用PID演算法對恆溫箱的溫度進行控制，求相關的51單片機匯編程序

本設計要求：本溫度控制系統為以單片機為核心，實現了對溫度實時監測和控制，實現了控制的智能化。設計恆溫箱溫度控制系統，配有溫度感測器，採用DS18B20數字溫度感測器，無需數模擬∕數字轉換，可直接與單片機進行數字傳輸，採用了PID控制技術，可以使溫度保持在要求的一個恆定范圍內，配有鍵盤，用於輸入設定溫度；配有數碼管LED用來顯示溫度。
技術參數和設計任務：
1、利用單片機AT89C2051實現對溫度的控制，實現保持恆溫箱在最高溫度為110℃。
2、可預置恆溫箱溫度，烘乾過程恆溫控制，溫度控制誤差小於±2℃。
3、預置時顯示設定溫度，恆溫時顯示實時溫度，採用PID控制演算法顯示精確到0.1℃。
4、溫度超出預置溫度±5℃時發出聲音報警。
5、對升、降溫過程沒有線性要求。
6、溫度檢測部分採用DS18B20數字溫度感測器，無需數模擬∕數字轉換，可直接與單片機進行數字傳輸
7、人機對話部分由鍵盤、顯示和報警三部分組成，實現對溫度的顯示、報警。
需要的話聯系用戶名扣扣

5. 全自動枸杞烘乾機控制器

主要特點

1、能滿足燃煤或電加熱烤箱的不同控制要求

2、風機正轉、反轉控制；

3、單路冷風門或排濕風機排濕控制輸出；

4、語音或簡訊報警提示；

5、使用數字溫濕度感測器和工業級高性能單片機、模塊化設計、穩定可靠；

6、分段式烘烤工藝，內置多套成熟工藝曲線，用戶可自選，也可自設，滿足不同農副產品烘烤需要；

7、可自動控制和手動控制加熱設備和排濕設備工作；

8、歷史狀態數據記錄（溫濕度記錄、設置記錄）和查詢；

9、實時檢測循環風機電壓、電流，過載、過流即時報警；

10、時檢測電網工作電壓，具有欠壓、過壓報警功能；

11、兼容干濕球和相對濕度感測器；

12、多台控制器自動組網集中監控功能;

技術指標

指標名稱

指標參數

工作電壓

AC380V±20%/AC220V±20%

加熱控制方式

燃煤/電加熱（單相/三相）/熱泵

溫度檢測范圍

0～99.9℃

溫度解析度/精度

0.1℃/0.5℃

溫度控制精度

±2℃

濕度檢測范圍

相對濕度：5%～99%；干濕球：0～99.9℃

濕度解析度/精度

相對濕度：1%/3%；干濕球：0.1℃/0.5℃

濕度控制精度

相對濕度：±1.5%；干濕球：±1.5℃

感測器線長

4.5米，標配：干濕球溫濕度選配：相對溫濕度感測器

控制輸出容量

鼓風機

繼電器輸出，最大導通電流3A/AC220V,額定功率≦750W

冷風門

單冷風門控制

繼電器輸出，最大導通電流0.8A/DC12V或10A/AC220V

循環風機

繼電器輸出，最大導通電流40A/AC380V（大功率風機可配交流接觸器），風機額度功率≦3.5KW

排濕風機

繼電器輸出，最大導通電流10A/AC220V,額定功率≦500W

電加熱

繼電器輸出，單相加熱功率≦15KW，三相電加熱功率≦40KW

熱泵

繼電器輸出，最大導通電流10A/AC220V

通訊方式

RS485/GSM/ZigBee

外殼材料

ABS阻燃塑料（阻燃達到民用V—1級）

外殼防護等級

IP54M

外型尺寸

330*250*100mm