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一种烟叶醇化的无线温湿度测控系统制作方法

  • 专利名称
    一种烟叶醇化的无线温湿度测控系统制作方法
  • 发明者
    刘力, 唐诗忠, 李炳荣, 海涛, 王俊杰, 王冠凌, 王正刚, 郎朗
  • 公开日
    2011年12月14日
  • 申请日期
    2011年4月29日
  • 优先权日
    2011年4月29日
  • 申请人
    安徽工程大学
  • 文档编号
    G05D27/02GK202075646SQ201120136520
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种烟叶醇化的无线温湿度测控系统,其特征在于所述烟叶醇化的无线温湿度测控系统包括PC机,主模块和子模块;所述主模块与所述PC机之间通过RS-485串行总线进行通信,所述主模块与所述子模块之间通过无线传输模块进行通信2.根据权利要求1所述的烟叶醇化的无线温湿度测控系统,其特征在于所述主模块包括MCU模块、无线传输模块、有线传输模块、显示模块、实时时钟模块和电源模块,所述主模块上的MCU模块分别与所述主模块上的无线传输模块、有线传输模块、显示模块、实时时钟模块、电源模块相连接;所述子模块包括MCU模块、无线传输模块、显示模块、实时时钟模块、电源模块、多路开关电路模块、温湿度测量模块、输出驱动调温模块和输出驱动调湿模块,所述子模块上的MCU模块分别与所述子模块上的无线传输模块、显示模块、实时时钟模块、电源模块、多路开关电路模块、温湿度测量模块、输出驱动调温模块、输出驱动调湿模块相连接3.根据权利要求2所述的烟叶醇化的无线温湿度测控系统,其特征在于所述主模块和子模块上的MCU模块均采用芯片U1,其型号为宏晶科技生产的低功耗增强型8051单片机 STC12LE5408AD ;所述主模块和子模块上的无线传输模块均采用芯片U2,其型号为Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器nRF905 ;所述主模块上的有线传输模块采用芯片U3,其型号为Sipex公司低功耗半双工系列收发器SP3485 ;所述主模块和子模块上的显示模块均采用微功耗的标准数码笔段型液晶显示SMS0801 ;所述主模块和子模块上的实时时钟模块均采用芯片U4,其型号为美信科技的高精度I2C实时时钟DS3231 ;所述主模块和子模块上的电源模块均采用芯片U5和TO,其型号分别为凌特公司推出的同步降压-升压转换器 LTC3531和美国国家半导体公司的集成稳压电路LM2575 ;所述多路开关电路模块采用拨码开关;所述温湿度测量模块采用芯片U7,其型号为瑞士 SENSIRION传感器公司的数字式温湿度传感器SHT75 ;所述输出驱动调温模块采用控制继电器控制设备;所述输出驱动调湿模块采用控制双向可控硅控制设备4.根据权利要求1至3中任一项所述的烟叶醇化的无线温湿度测控系统,其特征在于 所述PC机包括上位机控制平台和数据显示窗口5.根据权利要求2或3所述的烟叶醇化的无线温湿度测控系统,其特征在于所述主模块和子模块上的无线传输模块均采用工作于433MHz的ISM频道6.根据权利要求2或3所述的烟叶醇化的无线温湿度测控系统,其特征在于所述主模块和子模块上的MCU模块、无线传输模块、实时时钟模块、电源模块和所述主模块中的有线传输模块和所述子模块上的温湿度测量模块中芯片均采用低功耗
  • 技术领域
    本实用新型涉及远程无线网络测控领域,尤其涉及一种烟叶醇化的无线温湿度测控系统
  • 背景技术
  • 专利摘要
    本实用新型涉及一种烟叶醇化的无线温湿度测控系统,包括PC机,主模块和子模块;所述主模块与所述PC机之间通过RS-485串行总线进行通信,所述主模块与所述子模块之间通过无线传输模块进行通信。与现有技术相比,本实用新型能够对烟叶醇化过程中的温湿度数据进行实时准确化测量和传输,同时实时准确的控制改善烟叶仓储单位温湿度的环境,有效的保证了烟叶仓储单位长距离安全稳定的测控需要,成本低,稳定性高,可靠性好。
  • 实用新型内容
    本实用新型的目的就是为了克服现有温湿度测控系统大多采用有线通信方式,抗干扰能力差,系统稳定性差以及不能满足烟叶仓储单位长距离安全稳定的测控需要等缺陷而提供一种能够实时快速的传输测量和控制信息的低成本、高稳定性和强可靠性的无线温湿度测控系统本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种烟叶醇化的无线温湿度测控系统包括PC机,主模块和子模块;所述主模块在系统中作为中心站使用,与所述PC机之间通过RS-485串行总线进行通信,完成数据和指令的传输;与所述子模块之间通过无线传输模块进行通信,完成温湿度数据和控制命令的传输;所述子模块在系统中作为基站使用, 除了通过无线传输模块完成与主模块之间通信,在系统中还完成多点温湿度数据信息的采集任务,同时对调温和调湿装置进行控制,作为测量和控制终端使用所述主模块包括MCU模块、无线传输模块、有线传输模块、显示模块、实时时钟模块和电源模块,所述主模块上的MCU模块分别与所述主模块上的无线传输模块、有线传输模块、显示模块、实时时钟模块、电源模块相连接;所述子模块包括MCU模块、无线传输模块、显示模块、实时时钟模块、电源模块、多路开关电路模块、温湿度测量模块、输出驱动调温模块和输出驱动调湿模块,所述子模块上的MCU模块分别与所述子模块上的无线传输模块、显示模块、实时时钟模块、电源模块、多路开关电路模块、温湿度测量模块、输出驱动调温模块、输出驱动调湿模块相连接所述主模块和子模块上的MCU模块均采用芯片U1,其型号为大陆本土宏晶科技生产的低功耗增强型8051单片机STC12LE5408AD ;所述主模块和子模块上的无线传输模块均采用芯片U2,其型号为Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器nRF905 ;所述主模块上的有线传输模块采用芯片U3,其型号为Sipex公司低功耗半双工系列收发器SP3485 ;所述主模块和子模块上的显示模块均采用微功耗的标准数码笔段型液晶显示SMS0801 ;所述主模块和子模块上的实时时钟模块均采用芯片U4,其型号为美信科技的高精度I2C实时时钟DS3231 ;所述主模块和子模块上的电源模块均采用芯片U5和TO,其型号分别为凌特公司推出的同步降压-升压转换器LTC3531和美国国家半导体公司的集成稳压电路LM2575 ; 所述多路开关电路模块采用拨码开关;所述温湿度测量模块采用芯片U7,其型号为瑞士 SENSIRION传感器公司的数字式温湿度传感器SHT75 ;所述输出驱动调温模块采用控制继电器控制设备;所述输出驱动调湿模块采用控制双向可控硅控制设备所述PC机包括上位机控制平台和数据显示窗口所述主模块和子模块上的无线传输模块均采用工作于433MHz的ISM频道,属于全球开放的免付费ISM频道,免许可证使用,高性能低功耗,接收灵敏度高,抗干扰能力强,集成度高,通信稳定所述主模块和子模块上的MCU模块、无线传输模块、实时时钟模块、电源模块和所述主模块中的有线传输模块和所述子模块上的温湿度测量模块中芯片均采用低功耗所述主模块和子模块上的无线传输模块包括省电控制模式所述主模块和子模块上的实时时钟模块包括休眠工作模式与现有技术相比,本实用新型的有益效果如下1、本系统设备对烟叶醇化过程中的温湿度数据进行实时准确化测量和传输,同时实时准确的控制改善烟叶仓储单位温湿度的环境,有效的保证了烟叶仓储单位长距离安全稳定的测控需要,智能化程度高,可靠性好2、本系统设备采用分级递阶传输机制,通过主模块将PC机的指令通过无线传输给子模块,同时通过无线传输实时接收子模块获取的数据信息并通过有线传输给PC机,大大降低了工业现场铺设明线使用和维护的困难,并且扩大了设备的使用范围,提高了设备的工作效率,更有利于设备的推广使用3、本系统设备结构简单,稳定性好,体积小,成本低,使用和维护方便4、本系统设备在主模块与上位机通信中采用RS-485通信模式,有效地保证数据的快速稳定传输5、本系统设备的工作模式采用主从休眠唤醒机制,同时加入实时时钟模块,在有效保证主从节点稳定可靠运行之余大大降低了系统的功耗6、本系统设备的无线频段是符合工业生产的433MHz的ISM频道,功耗低,可靠性
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专利名称:一种烟叶醇化的无线温湿度测控系统的制作方法烟叶醇化就是把人工发酵后的烟叶在一定条件下进行一段时间的储存,以改善其香气、吸味和物理性质,使之更适合于加工制造的要求。醇化有人工醇化和自然醇化,人工醇化速度快,但醇化效果差,目前已经很少采用;自然醇化是将烟叶按一定要求堆放在储备库内,通过控制一定湿度和温度的条件下进行的醇化;因此,严格的温湿度环境控制是烟叶醇化工艺的一个重要因素。目前我国许多烟叶仓储单位仍采用测温仪器与人工抄录、管理相结合的传统方法,这不仅效率低,而且往往由于判断失误和管理不力造成局部或大范围烟叶霉变的现象时有发生。而市场上采用的分布式温湿度测控系统因其系统大多采用有线通信方式,使得布线难度加大,难以扩展,不能满足烟叶仓储单位长距离安全稳定的测控需要。同时系统的抗干扰能力差,系统应用不稳定。
尚ο7、本系统设备采用无线网络技术,无需现场布线,组网灵活,实施方便,有很高的推广和应用价值。图1为本实用新型结构示意图;图2为本实用新型主模块结构示意图;图3为本实用新型子模块结构示意图;[0024]图4为本实用新型MCU模块电路原理图;图5为本实用新型无线传输模块电路原理图;图6为本实用新型有线传输模块电路原理图;图7为本实用新型显示模块电路原理图;图8为本实用新型实时时钟模块电路原理图;图9为本实用新型电源模块电路原理图;图10为本实用新型多路开关电路模块电路原理图;图11为本实用新型温湿度测量模块电路原理图。以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1至3所示,本实施例提供一种烟叶醇化的无线温湿度测控系统,包括PC机、 主模块和子模块。在PC机中,包括上位机温湿度数据测控平台,具有测量数据存储和分析功能,同时包括窗口界面显示,可视化程度高,人机界面友好。在主模块中,MCU模块分别与无线传输模块、有线传输模块、显示模块、实时时钟模块和电源模块连接;在子模块中,MCU 模块分别与无线传输模块、显示模块、实时时钟模块、电源模块、多路开关电路模块、温湿度测量模块、输出驱动调温模块和输出驱动调湿模块连接。本实施例中,子模块对烟叶仓储单位的环境温湿度进行数据测量,同时将数据信息通过无线传输给主模块,主模块将接收到的测量信息通过有线传输给PC机,PC机对传输来的数据信息进行融合分析,同时根据用户设定的温湿度环境标准发布控制命令,通过主模块传输给子模块控制终端,进一步来控制调温和调湿装置,形成闭环循环系统,从而改善仓储单位的温湿度环境,保证烟叶醇化过程处于一个适宜的环境中。本实施例中,如图4所示的MCU模块采用芯片U1,其型号为大陆本土宏晶科技生产的低功耗增强型8051单片机STC12LE5408AD。其基本电路为典型的时钟电路和复位电路。本实施例中,如图5所示的无线传输模块采用芯片U2,其型号为Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器nRF905。该芯片工作于433MHz的ISM工业频道,有RX接收、TX 发送两种工作模式和掉电SPI编程、待机SPI编程两种节能模式。其发送数据时,MCU应先把nRF905置于待机模式(PWR_UP引脚为高、TRX_CE引脚为低)然后通过SPI总线把发送地址和待发送的数据都写入相应的寄存器中,之后把nRF905置于发送模块AUT0_RETRAN设为有,数据包就会重复不断地一直向外发,直到MCU把TRX_CE拉低,退出发送模式为止。接收数据时,MCU先在nRF905的待机模式中把射频配置寄存器中的接收地址写好,然后置其于接收模式(PWR_UP = 1、TRX_CE = 1、TX_EN = 0),nRF905就会自动接收空中的载波,若收到地址匹配的和校验正确的有效数据,DR引脚会自动置高,MCU在检测到这个信号后,可以改其为待机模式,通过SPI总线从接收数据寄存器中读出有效数据。其具体工作接法为 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12脚均连接MCU的I/O引脚,13和14脚接电源负极,1脚接滤波电容后接电源正极。本实施例中,如图6所示的有线传输模块采用芯片U3,其型号为Sipex公司低功耗半双工系列收发器SP3485。在该模块中,为了考虑到单片机的串行口存在复用的情况,采用了拨码开关进行串行口的使用切换,U3的2和3脚在进行短接后经PNP三级管与Ul的 P2. 1脚连接,1脚和4脚分别接Ul的RXD和TXD脚,6脚和7脚分别外接作为同相和反相输入端使用,5脚和8脚分别接电源负极和正极。本实施例中,如图7所示的显示模块采用微功耗的SMS0801标准数码笔段型液晶显示,与MCU单片机采用二线式串口连接,仅需2个I/O 口就可实现工作。本实施例中,如图8所示的实时时钟模块采用芯片U4,其型号为美信科技的高精度I2C实时时钟DS3231。该芯片具有集成的温补晶体振荡器和晶体,优点在于断开主电源时仍可保持精确的计时,可有效的保证主从节点的工作同步。同时采用休眠工作模式,使各节点能耗降低,节约电量。其典型工作接法为14脚外接3. 3V的锂离子纽扣电池,4脚、15 脚、16脚分别接MCU的I/O引脚,1脚和3脚分别连接精密电阻后和2脚相连接电源正极, 其余引脚均接电源负极。本实施例中,如图9所示的电源模块包括同步降压_升压电路和集成稳压电路,分别采用芯片U5及TO,其型号分别为凌特公司推出的同步降压-升压转换器LTC3531和美国国家半导体公司的集成稳压电路LM2575。其中根据电路中不同部分所需工作电压和电流的不同特点,采用的LTC3531可在输入高于、低于或等于输出电压时向固定的稳压输出提供高达200mA的输出电流,突发模式工作具有仅为16uA的静态电流和低于IuA的停机电流,这进一步延长了电池工作时间,当采用锂离子电池供电时,电压通过同步降压_升压转换器LTC3531的作用,可将供电电压降为系统工作所需的3. 3V电压,采用拨码开关选择图 9中左半部分的电路;而开关稳压集成电路LM2575只须极少外围器件便可构成一种高效的稳压电路,可大大减小散热片的体积,输出电压可调,最大输出电流为1A,当采用外接24V 电压源供电时,LM2575可将电源电压转换为低压输出的5V电压源,同时由于系统工作电压的需要,可再通过同步降压_升压转换器LTC3531的作用提供系统工作所需的3. 3V工作电压,该电源模块电路科学合理,同时最大程度化的节约了电源的能量。其接法均为该系列电路的典型性应用接法。本实施例中,多路开关电路模块如图10所示,采用手动控制的拨码开关设计,可切换工业现场8个典型位置的温湿度测量信息,操作简单方便。本实施例中,如图11所示的温湿度测量模块采用芯片U7,其型号为瑞士 SENSIRI0N传感器公司推出的一款数字式温湿度传感器SHT75。该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上,输出完全标定的数字信号。包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件,并在同一芯片上,与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接,具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。 其两线制的串行接法更是使外围系统集成变得快速而简单。本实施例中,所述的输出驱动调温模块采用控制继电器控制设备。当PC机接收到的设备内部温度超过排风降温设定值的上限时,PC机通过主模块向子模块无线发送控制命令控制继电器吸合,排风扇开始工作,空气对流散热降温。当设备内部温度小于排风降温设定值的下限时,排风扇停止工作。本实施例中,所述的输出驱动调湿模块采用控制双向可控硅控制设备。当PC机接收到的设备内部温度低于设定值的下限时或内部的湿度大于设定值的上限时,PC机通过主模块向子模块无线发送控制命令,通过单片机启动双向可控硅加热或干燥内部设备,当设备内部温度大于设定值的上限或内部的湿度小于设定值的下限时,停止加热。 上述结合附图对本实用新例进行了示例性描述,显然本实用新型具体实现并不受上述方 式的限制,只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进或等同替换,或未经改进直接用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围之内。





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