人工气候箱的系统主流程及其电路设计

人工气候箱是用来模拟自然环境中的温度、湿度、光照度以及时间的培养箱，托普仪器生产的人工气候箱采用先进的微电脑可编程控制方式，微电脑全自动控制，触摸开关，操作简便；可编程工作方式，每段所需的时间、温度、湿度和光照度等可以单独设置；PID输出控制。光照度五级可调，因此也叫做智能人工气候箱。RTOP系列多段可编程人工气候箱具有优良的控制性能和抗干扰能力，多项指标均超越同行的气候箱。多段可编程工作方式，满足不同的动、植物生长及其各种生物保鲜保存的需要。如今人工气候培养箱已经适用于植物种子发芽、栽培和育苗，昆虫、小动物饲养，木材、建材的性能试验等。

为了便于设置温、湿度设定值,在系统中扩展了一个4×4矩阵键盘,将P0口线分别设置为4根行扫描线和4根列扫描线。为减少单片机对键盘的扫描时间,减轻CPU的负担,键值扫描采用中断查询的方法,利用外部中断0(INT0)及时响应键盘输入,对输入的温、湿度上下限,单片机根据一线总线协议,将设定值写入温湿度传感器存储。为观察数据及输入数据,系统利用P3口模拟SPI总线,扩展了并行/串行接口的液晶显示模块( LCM)JM12864M,该模块内置8192个中文汉字,16×16点阵,内备升压电路,无需负压,与CPU采用串行连接,利用P3.0连接模块的片选端CS,P3.1连接时钟脉冲端CLK,P3.2连接串行数据输入/输出端SID,并行/串行选择端PSB接地,该显示模块具有亮度高、耗电省等优点,用来显示输入值、设定值、实时测量值等,一旦测量值超过设定值,CPU控制蜂鸣器发出声音报警,同时进入温湿度紧急处理程序。为控制气候箱的温度和湿度,系统利用P1口的其余总线连接固态继电器,以控制加热器、加湿器、压缩机及风扇等设备,由于温、湿度具有惯性,为增加控制的准确性,在系统软件设计中编制了PID算法子程序,提高控制的稳定性和准确性。

系统主流程其工作过程如下:首先,系统上电初始化,然后巡检各传感器及显示电路,如系统有故障,将显示对应信息;然后进行温度及湿度测量,并与设定值对比,如温、湿度超出设定的范围,将调用温、湿度紧急处理子程序,控制相应执行器件动作,同时发出声音报警并显示超限值;如无超限情况,则执行温湿度PID算法并控制执行元件发出相应的执行动作;同时显示目前的温、湿度数据。