本實(shí)用新型涉及測試計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溫度和濕度采集精度高、溫濕度范圍控制精準(zhǔn)、輸出穩(wěn)定、反應(yīng)迅速的基于LPC1768的溫濕度控制器。

背景技術(shù)：

從工業(yè)溫濕度控制器的發(fā)展過程看，大致可分為三代：第一代溫濕度控制器為定值開關(guān)控制模式，其基本方法是利用傳感器檢測系統(tǒng)中的濕度和濕度，當(dāng)達(dá)到事先設(shè)定的溫度和濕度值時，控制器會斷開機(jī)械和電氣開關(guān)，對加熱源和加濕器進(jìn)行通斷控制。目前，這種控制器在對一些控制精度要求不高的場合仍有使用的價值。由于這類控制器無法克服溫濕度變化過程的滯后性，致使系統(tǒng)參數(shù)波動較大，控制精度低，完全不適用于高精度的溫濕度控制。第二代溫濕度控制器是采用PID方式控制的設(shè)備，其開發(fā)環(huán)境包括單片機(jī)，PLC或者計(jì)算機(jī)軟件這三種。采用高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采集系統(tǒng)中的濕度和濕度，通過PID算法，進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，由于PID調(diào)節(jié)模型中考慮了系統(tǒng)的誤差、誤差變化及誤差積累三個因素，因此，其控制性能大大地優(yōu)越于第一代控制式。但是PID控制的品質(zhì)的好壞，主要取決于比例值、積分值、微分值三個參數(shù)的整定，只要這三個參數(shù)整定的正確，其控制精度是令人滿意的。但是，它的不足之處也恰在于此，一旦當(dāng)三個參數(shù)改變，或者受控條件發(fā)生較大的變化，其控制品質(zhì)就難以得到保證。為了克服PID調(diào)節(jié)方式的這一弱點(diǎn)，人們提出一系列自動調(diào)整參數(shù)的方法，即參數(shù)的自學(xué)習(xí)、自整定方法。這種基于具有自適應(yīng)的PID算法研制的溫控儀，就是目前的第三代溫控儀表。

目前市場上恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)所采用的控制器多以第二代控制器為主，少數(shù)標(biāo)稱的自整定控制器其控制效果并不能盡如人意。廠家會過高地宣傳自己產(chǎn)品的性能指標(biāo)，有時僅僅給出短期指標(biāo)，或最優(yōu)指標(biāo)，或沒有經(jīng)過長期驗(yàn)證就給出了很好的測量不確定度。更有甚者，有些廠家的控制器會采用加大濾波系數(shù)的方式，顯示虛假的控制結(jié)果。同時現(xiàn)有的控制器由于技術(shù)老化，更新?lián)Q代速度慢，不重視人機(jī)交互體驗(yàn)，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)中客戶多樣的需求。

目前國內(nèi)溫濕度控制器相對國外溫濕度控制器而言在性能方面還存在一定的差距，它們之間最大的差別主要還是在控制算法方面，具體表現(xiàn)為國內(nèi)溫濕度控制器在全量程內(nèi)溫度控制精度低，自適應(yīng)性較差。這種不足的原因是多方面造成的，如針對不同的控制對象，由于控制算法的不足導(dǎo)致控制精度不穩(wěn)定。

針對以上這些不足，目前需要一種新型的溫濕度控制器，來解決控制精度低、適應(yīng)性差、反應(yīng)遲鈍、人機(jī)交互體驗(yàn)性差等缺點(diǎn)，滿足市場需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于LPC1768的溫濕度控制器，其信號穩(wěn)定，溫度和濕度采集精度高、范圍控制精準(zhǔn)，輸出穩(wěn)定，且反應(yīng)迅速，無卡頓延遲現(xiàn)象，用戶體驗(yàn)上優(yōu)于決大部分市面上在售的控制器，具有較高的溫濕度控制精度和較佳的控制品質(zhì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型提供了一種基于LPC1768的溫濕度控制器，其包括采集單元、控制單元、輸入輸出單元，其中，

采集單元：用于采集環(huán)境中的溫度和濕度；

控制單元：根據(jù)采集單元傳輸過來的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，向輸入輸出單元發(fā)出動作指令；其包括人機(jī)交互顯示單元、LPC1768控制器和通信接口單元，所述LPC1768控制器通過通信接口單元與人機(jī)交互顯示單元連接；

輸入輸出單元：根據(jù)控制單元的執(zhí)行指令操控執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作；輸入輸出單元包括控制繼電器、SSR以及伺服閥；

所述控制單元通過通信接口單元與采集單元和輸入輸出單元連接。

優(yōu)選的方案，所述采集單元包括依序連接的干濕球溫濕器、A/D轉(zhuǎn)換器和STM32微控制器。

進(jìn)一步優(yōu)選的方案，所述干濕球溫濕器包括第一PT100鉑電阻、第一模擬電路、第二PT100鉑電阻、第二模擬電路和開關(guān)電路；所述第一PT100鉑電阻與第一模擬電路連接后與開關(guān)電路連接，所述第二PT100鉑電阻與第二模擬電路連接后也與開關(guān)電路連接；所述第一PT100鉑電阻的球部包有紗布且紗布一端浸入水槽中作為濕球，用于采集濕度；所述第二PT100鉑電阻裸置于空氣中作為干球，用于采集溫度。

更進(jìn)一步優(yōu)選的方案，所述控制單元的通信接口單元包括一路232接口，一路485接口，兩路CAN總線，一路232/485可切換接口，一路以太網(wǎng)接口。

再進(jìn)一步優(yōu)選的方案，所述LPC1768控制器設(shè)有USBHOST接口和SD卡接口。

所述輸入輸出單元還包括光耦隔離器。

所述伺服閥采用L298作為驅(qū)動芯片。

通信接口單元采用隔離芯片ADUM1201對外部信號和LPC1768信號進(jìn)行隔離。

所述控制單元的LPC1768控制器采用PID模糊控制自動選擇相應(yīng)的PID算法和參數(shù)進(jìn)行控制。

輸入輸出單元采用EPM240T100C5控制芯片。

通過采用以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型一種基于LPC1768的溫濕度控制器與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：

1、本實(shí)用新型在溫度和濕度采集方面采用恒流源測電阻法，使用24位A/D轉(zhuǎn)換芯片，并采用專用的溫度采集單元，使采集單元獨(dú)立于控制單元流程之外，騰出了大量的資源去采集溫度和濕度信號，從而對溫度、濕度的數(shù)值采集更精確，從而保證得到更好的控制效果。

2、由于溫度和濕度之間存在強(qiáng)耦合關(guān)系，任一物理量的變化都會對另一物理量造成極大的擾動，而本實(shí)用新型在控制過程中首先對其進(jìn)行解耦，然后通過模糊PID算法，將控制過程模糊化，然后通過PID算法得出精確的動作機(jī)構(gòu)輸出量，從而獲得了較高的溫濕度控制精度和較佳的控制品質(zhì)。

3、通過實(shí)際測試，本實(shí)用新型各種不同的控制條件下，溫度范圍可以穩(wěn)定在±0.1℃，濕度范圍可以穩(wěn)定在±2%。系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，穩(wěn)定速度快，達(dá)到同類產(chǎn)品中優(yōu)秀水準(zhǔn)。

4、本實(shí)用新型開機(jī)速度快，只需要一到二秒的時間，系統(tǒng)就可以完成初始化操作。人機(jī)交互界面反應(yīng)迅速，無卡頓延遲等現(xiàn)象，在用戶體驗(yàn)上優(yōu)于決大部分市面上在售的控制器。

5、經(jīng)過實(shí)際測試和運(yùn)用，本實(shí)用新型可以完整的實(shí)現(xiàn)已設(shè)計(jì)的功能，達(dá)到預(yù)想中的效果：同時采集多路溫度和濕度信號時，信號穩(wěn)定，采集精度高，其中溫度精度可達(dá)±0.02℃，濕度精度可達(dá)±2%。

6、CPLD強(qiáng)大的邏輯電路處理能力，有效分擔(dān)了LPC1768接口不足的壓力，并使得輸入輸出模塊響應(yīng)迅速，有著更加穩(wěn)定的輸出。

7、本實(shí)用新型將系統(tǒng)的采集單元，控制單元以及輸入輸出單元分開設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，方便用戶使用和安裝。用戶可以根據(jù)自己的需求，自由選擇采集單元和輸入輸出單元的組合。對不同機(jī)型的適應(yīng)性廣，可以充分滿足不同用戶的需求。

8、本實(shí)用新型具有強(qiáng)大的擴(kuò)展性和共用性，除了用作恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)的控制器外，還可以用于快速溫變，冷熱沖擊，鹽霧機(jī)等各種類型的環(huán)境試驗(yàn)機(jī)。在以后的控制器開發(fā)中，減少了新項(xiàng)目的開發(fā)周期，降低了硬件成本和時間成本。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種基于LPC1768的溫濕度控制器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型的LPC1768控制器和通信接口單元的連接圖；

圖3為本實(shí)用新型一種基于LPC1768的溫濕度控制器的工作流程示意圖；

圖4為ADUM1201電路原理圖；

圖5為B0505S電路原理圖；

圖6為AT24C256電路原理圖；

圖7為W25Q256電路原理圖；

圖8為光耦電路圖；

圖9為伺服閥驅(qū)動電路。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)例，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實(shí)用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實(shí)用新型的概念。

溫濕度控制器，第一個要解決的問題便是關(guān)于系統(tǒng)濕度的采集。濕度測量技術(shù)來由已久。濕度測量始終是世界計(jì)量領(lǐng)域中著名的難題之一。一個看似簡單的量值，深究起來，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理—化學(xué)理論分析和計(jì)算。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近代測量技術(shù)也有了飛速的發(fā)展。濕度測量從原理上劃分二、三十種之多。對濕度的表示方法有絕對濕度、相對濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值(重量或體積)等等。常見的濕度測量方法有：動態(tài)法(雙壓法、雙溫法、分流法)，靜態(tài)法(飽和鹽法、硫酸法)，露點(diǎn)法，干濕球法和形形色色的電子式傳感器法。這里雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理，平衡時間較長，分流法是基于絕對濕氣和絕對干空氣的精確混合。由于采用了現(xiàn)代測控手段，這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密，卻因設(shè)備復(fù)雜，昂貴，運(yùn)作費(fèi)時費(fèi)工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量之用，其測量精度可達(dá)±2%RH -±1.5%RH。靜態(tài)法中的飽和鹽法，是濕度測量中最常見的方法，簡單易行。但飽和鹽法對液、氣兩相的平衡要求很嚴(yán)，對環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時間去平衡，低濕點(diǎn)要求更長。特別在室內(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時，每次開啟都需要平衡6~8小時。露點(diǎn)法是測量濕空氣達(dá)到飽和時的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測量范圍寬。計(jì)量用的精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光—電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價格昂貴，常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。

本控制器采用的是干濕球法測濕度，這是18世紀(jì)就實(shí)用新型的測濕方法。歷史悠久，使用最普遍。干濕球法是一種間接方法，它用干濕球方程換算出濕度值，而此方程是有條件的：即在濕球附近的風(fēng)速必需達(dá)到2.5m/s以上。本公司所生產(chǎn)的環(huán)境實(shí)驗(yàn)箱，通過專用風(fēng)機(jī)的控制，以及風(fēng)道的設(shè)計(jì)，可以輕松達(dá)到這個平時看上去十分苛刻的條件。使干濕球測濕度法的精確度達(dá)到電子濕度傳感器，并且不會像電子濕度傳感器那樣隨著使用時間的延長，精度會有明顯的下降。

本實(shí)用新型一種基于LPC1768的溫濕度控制器，其包括采集單元、控制單元和輸入輸出單元，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，

采集單元通過485接口和控制單元連接，由于485通信總線的特性，控制單元可以同時采集多路采集單元的溫濕度數(shù)據(jù)。在一些大型的環(huán)境試驗(yàn)箱如步入式恒溫恒濕機(jī)中，由于實(shí)驗(yàn)箱體積較大，循環(huán)風(fēng)有死角，實(shí)驗(yàn)對象的擺放不均等因素，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)溫度和濕度并非是完全均勻的。經(jīng)常有客戶提出要測量實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部各個角落的溫濕度數(shù)據(jù)，以便更加全面的觀測被測對象所經(jīng)受的實(shí)驗(yàn)過程。在本方案中，由于采集單元和控制單元采用分離式設(shè)計(jì)，用485通信總線進(jìn)行連接，使得控制器可以測量的溫濕度數(shù)據(jù)可以近乎無限擴(kuò)展。

控制單元核心是一塊LPC1768單片機(jī)。LPC1768 是NXP 公司推出的基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核的微控制器LPC17XX 系列中的一員。LPC17XX 系列Cortex-M3 微處理器用于處理要求高度集成和低功耗的嵌入式應(yīng)用。LPC1700 系列微控制器的操作頻率可達(dá)100MHz。ARM Cortex-M3 CPU 具有3 級流水線和哈佛結(jié)構(gòu)。LPC17XX 系列微控制器的外設(shè)組件包含高達(dá)512KB 的flash 存儲器、64KB 的數(shù)據(jù)存儲器、以太網(wǎng)MAC、USB 主機(jī)/從機(jī)/OTG 接口、8 通道DMA 控制器、4 個UART、2 條CAN 通道、2 個SSP 控制器、SPI 接口、3 個IIC 接口、2 輸入和2 輸出的IIS 接口、8 通道的12 位ADC、10位DAC、電機(jī)控制PWM、正交編碼器接口、4 個通用定時器、6 輸出的通用PWM、帶有獨(dú)立電池供電的超低功耗RTC 和多達(dá)70 個的通用IO 管腳?；贚PC1768強(qiáng)大的運(yùn)算能力，豐富的外部接口和片上資源，本實(shí)用新型使用LPC1768作為控制中樞。

控制單元提供了豐富的外部接口，包括一路232接口，1路485接口，2路CAN總線，1路232/485可切換接口，一路以太網(wǎng)接口，支持USBHOST功能，支持SD卡存儲。如圖2所示，為控制單元的LPC1768控制器與通信接口單元的連接示意圖，豐富的接口可以滿足各種類型恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)的需求，可以提供給客戶更加豐富的選擇。通信接口單元采用全隔離式獨(dú)立電源供電安全設(shè)計(jì)，使用隔離芯片ADUM1201進(jìn)行外部信號和CPU信號的隔離。ADUM1201是基于ADI（Analog device, inc）公司的iCoupler磁耦隔離技術(shù)的雙通道數(shù)字隔離器，其電路原理圖如圖4所示。采用了高速CMOS工藝和芯片級的變壓器技術(shù)，在性能、功耗、體積等各方面都有光電隔離器件無法比擬的優(yōu)勢。

ADUM1201隔離器在一個器件中提供兩個獨(dú)立的隔離通道。兩側(cè)工作電壓為2.7V~5.5V，支持低電壓工作并能實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。另外，ADUM1201具有很低的脈寬失真（<3ns）。與其他光電隔離的解決方案不同的是，ADUM1201還具有直流校正功能，有一個刷新電路保證即使不存在輸入跳變的情況下輸出狀態(tài)也能與輸入狀態(tài)相匹配，這對于上電狀態(tài)和具有低數(shù)據(jù)速率的輸入波形或恒定的直流輸入情況下是很重要的。

通信接口單元采用獨(dú)立的DC電源供電，使用DC-DC芯片B0505S。B0505S電路原理圖如圖5所示，B0505S具有產(chǎn)品體積小，紋波極低，適應(yīng)溫度廣（工作溫度范圍能夠由-40℃到 85℃），電磁兼容性好，可持續(xù)短路保護(hù)，溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)。B0505S可隔離電壓3KVDC，使用時無需外加元件，采用內(nèi)部貼片設(shè)計(jì)，符合國際標(biāo)準(zhǔn)引腳方式，符合ROHS要求。

控制單元具有豐富的存儲設(shè)備。其中EEPROM使用AT24C256作為常用數(shù)據(jù)的保存芯片， AT24C256是ATMEL公司256kbit串行電可擦的可編程只讀存儲器，其電路原理圖如圖6所示，8引腳雙排直插式封裝，具有結(jié)構(gòu)緊湊、存儲容量大等特點(diǎn)，可以在2線總線上并接4片該IC，特別適用于具有高容量數(shù)據(jù)儲存要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。AT24C256反復(fù)擦寫次數(shù)可達(dá)1000，000次，非常適合存儲一些需要頻繁讀取和擦除的數(shù)據(jù)。

W25Q256作為片上大容量存儲器件，主要用于存儲大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，W25Q256電路原理圖如圖7所示。W25Q256是為系統(tǒng)提供一個最小的空間、引腳和功耗的存儲器解決方案的串行Flash存儲器。比普通的串行Flash存儲器更靈活，性能更優(yōu)越?；陔p倍/四倍的SPI，它們能夠可以立即完成提供數(shù)據(jù)給RAM，包括存儲聲音、文本和數(shù)據(jù)。芯片支持的工作電壓2.7V到3.6V，正常工作時電流小于5mA，掉電時低于1uA。所有芯片提供標(biāo)準(zhǔn)的封裝。W25Q256由每頁256字節(jié)，每頁的256字節(jié)用一次頁編程指令即可完成。每次擦除16頁（扇區(qū)）、128頁（32KB塊）、256頁（64KB塊）和全片擦除。

W25Q80/16/32支持標(biāo)準(zhǔn)串行外圍接口（SPI），和高速的雙倍/四倍輸出，雙倍/四倍用的引腳：串行時鐘、片選端、串行數(shù)據(jù)I/O0(DI)、I/O1(DO)、I/O2(WP)和I/O3(HOLD)。SPI最高支持80MHz，當(dāng)用快讀雙倍/四倍指令時，相當(dāng)于雙倍輸出時最高速率160MHz，四倍輸出時最高速率320MHz。這個傳輸速率比得上8位和16位的并行Flash存儲器。

輸入輸出單元采用EPM240T100C5為控制核心，此芯片由Altera公司開發(fā)，屬于該公司MAXII系列的CPLD產(chǎn)品。 Altera推出的MAX II器件系列是一款革命性的CPLD產(chǎn)品。它基于突破性的CPLD架構(gòu)，提供業(yè)界所有CPLD系列中單個I/O管腳最低成本和最小功耗。這些器件采用新的查表(LUT)體系，采用TSMC的0.18μm嵌入Flash工藝，使其裸片尺寸僅為同樣工藝器件的1/4。 MAX II系列和上一代MAX產(chǎn)品相比，成本降低了一半，功耗只有其1/10，同時保持MAX系列原有的瞬態(tài)啟動、單芯片、非易失性和易用性。新的系列器件容量翻了兩番，性能是上一代MAX CPLD的兩倍多，使消費(fèi)類、通信、工業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者能夠采用MAX II系列器件代替昂貴和不夠靈活的小型ASIC和ASSP。 EPM240T100C5是該系列入門級產(chǎn)品，芯片上有240個邏輯單元，等效宏單元是192個，資源比較豐富，內(nèi)有8Kbit Flash的存儲空間，足夠控制輸入輸出模塊全部功能。

輸入輸出單元采用光耦隔離器，外部輸入與內(nèi)部電路完全隔離，其原理圖如圖8所示。當(dāng)外部有電壓輸入時，光耦內(nèi)置的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，PN結(jié)導(dǎo)通，輸出端電壓被拉為低電平。當(dāng)外部沒有電壓輸入時，PN結(jié)截止，輸出端輸出高電平。光耦隔離器帶有指示功能，當(dāng)有外部電壓輸入時，發(fā)光二極管會被點(diǎn)亮，用來指示相應(yīng)的輸入端。

伺服閥采用L298作為驅(qū)動芯片，其驅(qū)動電路如圖9所示，L298是一款單片集成的高電壓、高電流、雙路全橋式電機(jī)驅(qū)動，設(shè)計(jì)用于連接標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平，驅(qū)動電感負(fù)載（諸如繼電器、線圈、DC和步進(jìn)電機(jī)）。L298提供兩個使能輸入端，可以在不依賴于輸入信號的情況下，使能或禁用L298器件。L298低位晶體管的發(fā)射器連接到一起，而其對應(yīng)的外部端口則可用來連接一個外部感應(yīng)電阻。L298還提供一個額外的電壓輸入，所以其邏輯電路可以工作在更低的電壓下。L298工作電壓高達(dá)46V，總DC電流達(dá)4A，足以滿足任意型號的伺服閥驅(qū)動使用。

本實(shí)用新型工作原理如圖3所示：開機(jī)后，控制單元將需要使用的內(nèi)存區(qū)域清零，將輸入輸出單元的輸出繼電器全部關(guān)閉，SSR繼電器置位。對伺服閥進(jìn)行初始化操作，由于伺服閥采用步進(jìn)驅(qū)動原理，屬于開環(huán)控制，在運(yùn)行過程中，并不能準(zhǔn)確控制伺服閥的開度。因此需要在開機(jī)的時候進(jìn)行初始化，初始化時，先將伺服閥開度設(shè)為最大，然后將伺服閥關(guān)閉，最后再將伺服閥開度置為10%，以免壓縮機(jī)啟動時，高壓端不通，導(dǎo)致壓力過大，損壞壓縮機(jī)。初始化通信接口，設(shè)置通信引腳和波特率。初始化SD卡和USB。

在完成初始化后，開始循環(huán)讀取溫度和濕度信息。溫度和濕度信息由采集單元采集，并通過控制單元的主機(jī)查詢的方式獲得?？刂茊卧紫认虿杉瘑卧l(fā)出讀取溫濕度命令，采集單元在收到讀取命令后，向控制單元發(fā)送最新的溫濕度值?？刂茊卧獙⒔邮盏臏貪穸戎涤糜诳刂疲⒃谌藱C(jī)交互顯示單元的觸摸屏顯示。

在溫濕度控制系統(tǒng)中，由于溫度和濕度是一對互相擾動的物理量，這給普通的PID控制帶來極大的困難。本實(shí)用新型采用PID模糊控制。

在本實(shí)用新型中，根據(jù)溫度和濕度范圍不同，將系統(tǒng)劃分為高溫、常溫、低溫、超低溫，以及高濕、常濕、低濕等狀態(tài)。根據(jù)狀態(tài)不同，PID模糊控制自動選擇相應(yīng)的PID算法和參數(shù)。由PID算法，得到動作機(jī)構(gòu)動作的精確控制量。本實(shí)用新型動作機(jī)構(gòu)由加熱器，加濕器和壓縮機(jī)組成，控制輸出量也分為加熱器開度，加濕器開度以機(jī)伺服閥開度三個部分。其中加熱器動作和加濕器動作均由固態(tài)繼電器（SSR）來完成。壓縮機(jī)的輸出量由伺服閥來完成，通過控制伺服閥的開度，控制壓縮機(jī)制冷劑進(jìn)入實(shí)驗(yàn)箱的速度，從而實(shí)現(xiàn)對降溫和降濕動作的精確控制。

為了得到精確的控制結(jié)果，首先要得到精確的溫度和濕度數(shù)據(jù)。溫度和濕度的數(shù)據(jù)由采集單元完成。其中對于濕度的采集使用干濕球測濕度器。干濕球測濕度器是用兩支PT100鉑電阻，其中一支在球部用白紗布包好，將紗布另一端浸在水槽里，即由毛細(xì)作用使紗布經(jīng)常保持潮濕，此即濕球。另一未用紗布包而露置于空氣中的溫度計(jì)，謂之干球（干球即表示氣溫的溫度）。采集單元的溫度采集由24位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS1252，將采集到的干濕球測濕度器的干球和濕球電阻值，通過查表法得到干球和濕球的溫度值；同時用以下公式計(jì)算得到相對濕度:

其中U：相對濕度%；etw：濕球溫度下的飽和水汽壓；et：干球溫度下的飽和水汽壓；A：常數(shù)； P：大氣壓力；△t：干濕球溫差。

人機(jī)交互顯示單元選用由北京迪文公司研發(fā)的DGUS屏作為人機(jī)交互界面。與傳統(tǒng)的LCM通過時序或指令控制顯示不同，DGUS屏采用直接變量驅(qū)動顯示方式，所有的顯示和操作都是基于預(yù)先設(shè)置好的變量配置文件來工作的。使用DGUS來進(jìn)行開發(fā)，可幫助用戶快速開發(fā)全圖形觸摸屏人機(jī)界面，觸摸屏輸入法、彈出菜單、滑塊拖動、增量調(diào)節(jié)等觸摸屏交互方式和變量圖標(biāo)、藝術(shù)字、曲線顯示、時間變量等變量顯示可借助PC輕松完成，可以減少工程師大量的編程工作。

通信接口單元通過串口和DGUS屏進(jìn)行連接，當(dāng)通信接口單元收到DGUS屏發(fā)來的命令后，會對命令進(jìn)行分析解讀。然后根據(jù)命令不同，載入相應(yīng)的驅(qū)動程序，完成翻頁，顯示，存入，讀取等操作。

通信接口單元包括2個RS232接口，1個RS485接口，2個CAN總線，一個以太網(wǎng)接口。其中以太網(wǎng)接口采用TCP通信協(xié)議，相對于UDP通信協(xié)議，TCP協(xié)議雖然在傳輸效率方面，略顯不足，但是在傳輸?shù)目煽啃苑矫?，TCP協(xié)議具有很大的優(yōu)勢。

上述的具體實(shí)施方式只是示例性的，是為了更好地使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。