单片机的烘房节能控制系统设计
单片机的烘房节能控制系统设计[20200121204205]
摘要
烘房广泛应用于工业生产中，但其烘干过程需要消耗大量能源，为降低生产成本，提高能源利用率，本课题研究内容为基于单片机的烘房节能控制系统设计。
本设计的研究对象为挂面烘房，并设计热能回收器，通过冷凝水管，隔绝排出的热湿空气，回收热能，排出湿气。以STC90C516RD+单片机作为主控制电路，DHT11数字温湿度传感器作为信号采集模块。通过采集到的温湿度数值与单片机设置的温湿度数值实时对比，来调节烘房内的温湿度，将排出热湿空气送入回收器中，释放热能，加热室外干燥空气送入烘房内，加热自来水用于和面工序，湿气被直接排出；通过门控开关，控制LED灯的亮灭，避免不必要的用电浪费。烘房内温湿度显示器件为LCD1602液晶显示模块。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:烘房节能STC90C516RD+单片机
目 录
1.前言 1
1.1单片机的概述 1
1.2节能的背景和意义 1
1.3课题研究的目的 2
2.系统总体设计方案 3
2.1系统设计原理 3
2.2单片机的选择 4
2.3温湿度传感器的选择 6
2.4液晶屏的选择 7
3.硬件电路的设计 8
3.1单片机最小系统设计 8
3.2温度度传感器检测电路设计 9
3.3显示电路设计 10
3.4电源电路设计 10
3.5继电器电路设计 11
3.6仿真电路设计 12
4.软件设计 13
4.1主程序设计 13
4.2温湿度数值读取程序设计 14
4.3显示程序设计 16
4.4中断服务子程序设计 18
4.4.1外部中断子程序设计 19
4.4.2定时中断子程序设计 19
5.调试与结果 21
5.1系统调试 21
5.2仿真测试 22
5.3结论 23
6.总结 25
参考文献 26
附录 27
致谢 36
1.前言
现今，我国能源人均占有量少。对于工业节能不仅可以降低企业生产成本，而且从另一方面能够减缓能源紧张问题，是国家和企业可持续发展的必由之路。对于高耗能的烘房烘干工序，如何高效利用能源是现代社会节能发展的当务之急。本论文主要是基于单片机对烘房内的控制开关进行逻辑控制，通过减少电能损耗实现烘房节能。
1.1单片机的概述
单片机又称单片微型计算机，它是一块集成了CPU、存储器、I/O口等的半导体硅片。世界上第一块单片机于1971年问世，单片机自推出以来主要经历了以下三个阶段：
（1）单片机（SCM）阶段；单片机形成与独立发展。
（2）微控制器（MCU）阶段；不断满足对象要求。
（3）嵌入式系统（SOC）阶段；单片机嵌入式系统独立发展。
由于单片机稳定，耗能低，能够软硬件结合，且很小，可以非常容易的嵌入到各式各样的应用系统中去，所以单片机被广泛应用到以下各个领域中。
（1）工业检测与控制
（2）仪器仪表
（3）消费类电子产品
（4）通信
（5）武器装备
（6）各种终端及计算机外部设备
（7）汽车电子设备
（8）分布式多机系统
1.2节能的背景和意义
随着现代社会的快速发展，人们需要越来越多的能源。“十一五”期间，中国的工业能源消费量逐年增加，但工业增加值却在减少。
从国内上看，我国目前正处于工业化深入发展的阶段，工业的发展必然会对能源的需求量增加，国家通过节能减排的约束性指标来要求工业加速转变发展的方式。与此同时，国家正在控制能源消费，这会形成一定的限制来发展工业。传统工业的发展已难以为继，产业转型升级有助于提高工业能源消费强度，提高工业能源效率，改造和提升传统制造业，有助于我国破解能源资源环境的制约，构建资源节约型和环境友好型的产业结构和生产方式，是我国走特色化新型工业道路的必然选择。
从国际上看，国际社会正在加速形成绿色贸易壁垒，一些发达国家要求出口国产品有更高的能效水平以及碳足迹。中国的工业生产处于中低端，产品能耗高，不易出口。全球范围内不断提出发展绿色经济，如何发展低碳环保，节能降耗，成为未来工业发展的重要内容
从实际情况看，我国的工业生产与发达国家比差距仍较大，节能潜力巨大。工业实现更快更好的发展，能源消费，首先要考虑的是节约能源。从长远看，节能解决了能源安全，确保实现工业可持续发展。
1.3课题研究的目的
对于当前的工业烘房，其烘干技术主要采用热风循环的方式，这种方式能够从一定程度上使烘房内物料受热均匀，但是物料在烘干的过程中会产生大量水蒸汽，由于水汽无法排出，导致烘房内一直保持在高湿状态，这不仅会影响物料烘干的效果，而且增加了烘干的时间。本课题研究对象为挂面烘房，合理的烘干工艺不仅能保证挂面的品质，而且能减少能源的损耗，大大提高挂面烘干的效率。
本设计主要通过温湿度传感器采集挂面烘房内的温度，并反馈给单片机控制烘房内风机，加湿器以及加热装置共同调节烘房内的温湿度，保证挂面品质。在此基础下利用排出的余热，加热自来水及导入回收器的室外空气，将升温后的室外空气送入烘房内，形成循环风，使烘房受热均匀。烘房内的湿气被排出，减少了挂面烘干时间，节约电能。通过门智能控制烘房内LED灯的亮灭，避免用电浪费。因此本设计的目的是在保证挂面的品质下，对挂面烘房内的温、湿度的定时控制，余热回收并对照明系统智能控制，从而实现烘房的节能控制。
2.系统总体设计方案
由于单片机耗能少、价格低、稳定且容易控制，所以本设计选用单片机作为烘房节能系统的主控制器。且烘房节能系统还需包括信号采集系统，数据显示系统及控制电路系统。
2.1系统设计原理
对于当前的挂面烘房，我国广泛使用隧道式烘房。本设计使用的烘房长为30.5米，宽为3.5米，高为2.75米。在烘房的顶部安装十一组肋管式换热器，并用低压蒸汽供热。在烘房的底部安装六台抽风机，排走烘房内的高温高湿气体。实验仿照工业生产条件，采用的是“低温—高温—低温—缓苏冷却”的烘干工艺，分为六个温度区，最高温度为50℃。
烘房节能控制系统是通过温湿度传感器实时检测挂面烘房内的温、湿度状况，由单片机定时控制不同时间段内烘房的温、湿度及照明设备的智能开关，隔离烘房内被排除的热能与湿气，将湿气直接排出，热能回收利用，升温冷凝水及室外干燥空气。其工作原理如图2.1所示。
图2.1 系统工作原理图
本系统由DHT11温湿度传感器数据采集，STC90C516RD+单片机数据处理。LCD1602液晶显示温度与湿度的数值。对于挂面烘房节能系统的设计，必须要在保证挂面品质的情况下，对挂面烘房进行节能设计。通过实验数据（参照《挂面干燥参数及其控制的研究》）可知，挂面烘干的较佳条件如表2.1所示。系统通过PWM改变电压和风机b控制烘房温度，由加湿器及风机b调节室内湿度。当温度高于设定值时风机b转动，室内温度降低，同时风机a转动，室外空气经过回收器加热并送入烘房内。当温度低于设定值时导入热风。当湿度高于设定值时风机a、b启动。当湿度低于设定值时，加湿器启动。由门的开关控制烘房内照明系统的亮灭。
表2.1 不同时间段内的烘干条件
干燥时间 / min 18 26 26 26 31 20
湿度 / % 85 85 75 70 70 70-75
摘要
烘房广泛应用于工业生产中，但其烘干过程需要消耗大量能源，为降低生产成本，提高能源利用率，本课题研究内容为基于单片机的烘房节能控制系统设计。
本设计的研究对象为挂面烘房，并设计热能回收器，通过冷凝水管，隔绝排出的热湿空气，回收热能，排出湿气。以STC90C516RD+单片机作为主控制电路，DHT11数字温湿度传感器作为信号采集模块。通过采集到的温湿度数值与单片机设置的温湿度数值实时对比，来调节烘房内的温湿度，将排出热湿空气送入回收器中，释放热能，加热室外干燥空气送入烘房内，加热自来水用于和面工序，湿气被直接排出；通过门控开关，控制LED灯的亮灭，避免不必要的用电浪费。烘房内温湿度显示器件为LCD1602液晶显示模块。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:烘房节能STC90C516RD+单片机
目 录
1.前言 1
1.1单片机的概述 1
1.2节能的背景和意义 1
1.3课题研究的目的 2
2.系统总体设计方案 3
2.1系统设计原理 3
2.2单片机的选择 4
2.3温湿度传感器的选择 6
2.4液晶屏的选择 7
3.硬件电路的设计 8
3.1单片机最小系统设计 8
3.2温度度传感器检测电路设计 9
3.3显示电路设计 10
3.4电源电路设计 10
3.5继电器电路设计 11
3.6仿真电路设计 12
4.软件设计 13
4.1主程序设计 13
4.2温湿度数值读取程序设计 14
4.3显示程序设计 16
4.4中断服务子程序设计 18
4.4.1外部中断子程序设计 19
4.4.2定时中断子程序设计 19
5.调试与结果 21
5.1系统调试 21
5.2仿真测试 22
5.3结论 23
6.总结 25
参考文献 26
附录 27
致谢 36
1.前言
现今，我国能源人均占有量少。对于工业节能不仅可以降低企业生产成本，而且从另一方面能够减缓能源紧张问题，是国家和企业可持续发展的必由之路。对于高耗能的烘房烘干工序，如何高效利用能源是现代社会节能发展的当务之急。本论文主要是基于单片机对烘房内的控制开关进行逻辑控制，通过减少电能损耗实现烘房节能。
1.1单片机的概述
单片机又称单片微型计算机，它是一块集成了CPU、存储器、I/O口等的半导体硅片。世界上第一块单片机于1971年问世，单片机自推出以来主要经历了以下三个阶段：
（1）单片机（SCM）阶段；单片机形成与独立发展。
（2）微控制器（MCU）阶段；不断满足对象要求。
（3）嵌入式系统（SOC）阶段；单片机嵌入式系统独立发展。
由于单片机稳定，耗能低，能够软硬件结合，且很小，可以非常容易的嵌入到各式各样的应用系统中去，所以单片机被广泛应用到以下各个领域中。
（1）工业检测与控制
（2）仪器仪表
（3）消费类电子产品
（4）通信
（5）武器装备
（6）各种终端及计算机外部设备
（7）汽车电子设备
（8）分布式多机系统
1.2节能的背景和意义
随着现代社会的快速发展，人们需要越来越多的能源。“十一五”期间，中国的工业能源消费量逐年增加，但工业增加值却在减少。
从国内上看，我国目前正处于工业化深入发展的阶段，工业的发展必然会对能源的需求量增加，国家通过节能减排的约束性指标来要求工业加速转变发展的方式。与此同时，国家正在控制能源消费，这会形成一定的限制来发展工业。传统工业的发展已难以为继，产业转型升级有助于提高工业能源消费强度，提高工业能源效率，改造和提升传统制造业，有助于我国破解能源资源环境的制约，构建资源节约型和环境友好型的产业结构和生产方式，是我国走特色化新型工业道路的必然选择。
从国际上看，国际社会正在加速形成绿色贸易壁垒，一些发达国家要求出口国产品有更高的能效水平以及碳足迹。中国的工业生产处于中低端，产品能耗高，不易出口。全球范围内不断提出发展绿色经济，如何发展低碳环保，节能降耗，成为未来工业发展的重要内容
从实际情况看，我国的工业生产与发达国家比差距仍较大，节能潜力巨大。工业实现更快更好的发展，能源消费，首先要考虑的是节约能源。从长远看，节能解决了能源安全，确保实现工业可持续发展。
1.3课题研究的目的
对于当前的工业烘房，其烘干技术主要采用热风循环的方式，这种方式能够从一定程度上使烘房内物料受热均匀，但是物料在烘干的过程中会产生大量水蒸汽，由于水汽无法排出，导致烘房内一直保持在高湿状态，这不仅会影响物料烘干的效果，而且增加了烘干的时间。本课题研究对象为挂面烘房，合理的烘干工艺不仅能保证挂面的品质，而且能减少能源的损耗，大大提高挂面烘干的效率。
本设计主要通过温湿度传感器采集挂面烘房内的温度，并反馈给单片机控制烘房内风机，加湿器以及加热装置共同调节烘房内的温湿度，保证挂面品质。在此基础下利用排出的余热，加热自来水及导入回收器的室外空气，将升温后的室外空气送入烘房内，形成循环风，使烘房受热均匀。烘房内的湿气被排出，减少了挂面烘干时间，节约电能。通过门智能控制烘房内LED灯的亮灭，避免用电浪费。因此本设计的目的是在保证挂面的品质下，对挂面烘房内的温、湿度的定时控制，余热回收并对照明系统智能控制，从而实现烘房的节能控制。
2.系统总体设计方案
由于单片机耗能少、价格低、稳定且容易控制，所以本设计选用单片机作为烘房节能系统的主控制器。且烘房节能系统还需包括信号采集系统，数据显示系统及控制电路系统。
2.1系统设计原理
对于当前的挂面烘房，我国广泛使用隧道式烘房。本设计使用的烘房长为30.5米，宽为3.5米，高为2.75米。在烘房的顶部安装十一组肋管式换热器，并用低压蒸汽供热。在烘房的底部安装六台抽风机，排走烘房内的高温高湿气体。实验仿照工业生产条件，采用的是“低温—高温—低温—缓苏冷却”的烘干工艺，分为六个温度区，最高温度为50℃。
烘房节能控制系统是通过温湿度传感器实时检测挂面烘房内的温、湿度状况，由单片机定时控制不同时间段内烘房的温、湿度及照明设备的智能开关，隔离烘房内被排除的热能与湿气，将湿气直接排出，热能回收利用，升温冷凝水及室外干燥空气。其工作原理如图2.1所示。
图2.1 系统工作原理图
本系统由DHT11温湿度传感器数据采集，STC90C516RD+单片机数据处理。LCD1602液晶显示温度与湿度的数值。对于挂面烘房节能系统的设计，必须要在保证挂面品质的情况下，对挂面烘房进行节能设计。通过实验数据（参照《挂面干燥参数及其控制的研究》）可知，挂面烘干的较佳条件如表2.1所示。系统通过PWM改变电压和风机b控制烘房温度，由加湿器及风机b调节室内湿度。当温度高于设定值时风机b转动，室内温度降低，同时风机a转动，室外空气经过回收器加热并送入烘房内。当温度低于设定值时导入热风。当湿度高于设定值时风机a、b启动。当湿度低于设定值时，加湿器启动。由门的开关控制烘房内照明系统的亮灭。
表2.1 不同时间段内的烘干条件
干燥时间 / min 18 26 26 26 31 20
湿度 / % 85 85 75 70 70 70-75
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