人工氣候箱的系統主流程及其電路設計

人工氣候箱是用來模擬自然環境中的溫度、濕度、光照度以及時間的培養箱，托普儀器生產的人工氣候箱采用先進的微電腦可編程控制方式，微電腦全自動控制，觸摸開關，操作簡便；可編程工作方式，每段所需的時間、溫度、濕度和光照度等可以單獨設置；PID輸出控制。光照度五級可調，因此也叫做智能人工氣候箱。RTOP系列多段可編程人工氣候箱具有優良的控制性能和抗干擾能力，多項指標均超越同行的氣候箱。多段可編程工作方式，滿足不同的動、植物生長及其各種生物保鮮保存的需要。如今人工氣候培養箱已經適用于植物種子發芽、栽培和育苗，昆蟲、小動物飼養，木材、建材的性能試驗等。

為了便于設置溫、濕度設定值,在系統中擴展了一個4×4矩陣鍵盤,將P0口線分別設置為4根行掃描線和4根列掃描線。為減少單片機對鍵盤的掃描時間,減輕CPU的負擔,鍵值掃描采用中斷查詢的方法,利用外部中斷0(INT0)及時響應鍵盤輸入,對輸入的溫、濕度上下限,單片機根據一線總線協議,將設定值寫入溫濕度傳感器存儲。為觀察數據及輸入數據,系統利用P3口模擬SPI總線,擴展了并行/串行接口的液晶顯示模塊( LCM)JM12864M,該模塊內置8192個中文漢字,16×16點陣,內備升壓電路,無需負壓,與CPU采用串行連接,利用P3.0連接模塊的片選端CS,P3.1連接時鐘脈沖端CLK,P3.2連接串行數據輸入/輸出端SID,并行/串行選擇端PSB接地,該顯示模塊具有亮度高、耗電省等優點,用來顯示輸入值、設定值、實時測量值等,一旦測量值超過設定值,CPU控制蜂鳴器發出聲音報警,同時進入溫濕度緊急處理程序。為控制氣候箱的溫度和濕度,系統利用P1口的其余總線連接固態繼電器,以控制加熱器、加濕器、壓縮機及風扇等設備,由于溫、濕度具有慣性,為增加控制的準確性,在系統軟件設計中編制了PID算法子程序,提高控制的穩定性和準確性。

系統主流程其工作過程如下:首先,系統上電初始化,然后巡檢各傳感器及顯示電路,如系統有故障,將顯示對應信息;然后進行溫度及濕度測量,并與設定值對比,如溫、濕度超出設定的范圍,將調用溫、濕度緊急處理子程序,控制相應執行器件動作,同時發出聲音報警并顯示超限值;如無超限情況,則執行溫濕度PID算法并控制執行元件發出相應的執行動作;同時顯示目前的溫、濕度數據。