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　　该系统充分利用了FPGA的强大功能，将LCD接口电路，键盘接口电路，信号串并行转换电路，以及PID核心算法、PWM信号发生器全部构建在FPGA内部，使得硬件连接简单明了，外部硬件只有3个模块：湿度信号采集转换模块和去湿、增湿驱动模块和键盘、显示模块。由于外设相对简单，调试时候相当方便，同时可以方便修改FPGA内部结构对系统的功能进一步修改和扩展，使得系统功能更强大，应用范围更广泛。整个控制流程在基于Nois II软核微处理器作用下利用嵌入式C语言来完成设计的。图2为该系统软件设计流程。

　　在国外湿度调节产品已经非常普及，一个很重要的原因是欧美发达国家的消费水平高，湿度对人体健康的伤害认识程度很高。许多外国公司都有自己的产品，其产品比国内整体上要好。多数设备也采用微电脑控制。AG真人国际但是其智能化和系统化程度也不是很高。其稳定性和控制精度和速度仍有较大的提升空间。且整个控制模块芯片较多，整体性和功耗以及抗干扰性都比较差。没有形成SOC（System on Chip片上系统）系统，更没有形成专用的ASIC控制芯片。所以发展湿度调节监控的SOC系统是将来的流行技术趋势。

　　该湿度控制系统的前级采用HS1100/HS1101(两种电容完全可以互换)湿度传感器。通过湿度传感器来采集湿度信号并转化为频率与湿度值呈反比的电压方波信号，将得到的数字信号直接送入FPGA处理。FPGA结合键盘输入信息，利用PID控制算法计算出相应的PID控制系数，再利用PID系数调节PWM波形的占空比来驱动去湿器和加湿器工作，从而实现室内湿度的自动控制，系统总体设计框图如图1所示。该系统设计采用大屏幕点阵式LCD和人机交互按键，使得系统操作简单快捷，同时LCD还可实时显示测量得到的湿度值，并绘制出坐标图像，统计信息明确直观。

　　目前市场上有家用去湿机和加湿机，可去湿机和加湿机是独立的，没有系统的联系在一起。绝大部分去湿机和加湿机是用单片机控制的，不但其控制速度、运行的稳定性还有提升的空间，而且没有形成对室内湿度进行监测、分析、控制、改善的一体化智能控制系统。

　　频率输出的555测量振荡电路如图4不．集成定时器555芯片外接电阻R4、R2与湿敏电容C，构成了对C的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短路又构成了对C的放电回路，并将引脚2、6端相连引入到片内比较器，便成为一个典型的多谐振荡器，即方波发生器。另外，R3是防止输出短路的保护电阻，R1用于平衡温度系数。

　　本书设计的是一台智能化的家居湿度控制系统。科学研究表明：当温度在18—25℃时，相对湿度45—65％RH对人最为有利，当系统监测到室内相对湿度高于这个湿度时我们开发的湿度控制系统将自动开启去湿功能。当系统监测到室内相对湿度低于这个湿度时系统将自动开启加湿功能。使其相对湿度控制在45-65%RH的范围内。除此之外，该系统根据用户需要能预设湿度的RH值上限和下限，甚至预设一个恒定的湿度值使其环境达到恒湿状态。为了能使系统能够达到系统稳定、实时控制强、控制精度和速度高的良好性能。该控制系统选取利用先进的PID控制算法，根据当前湿度和预设湿度RH值选取合适的PID系数来自动调节加湿和去湿设备的功率来达到系统预期理想的高性能效果。该系统不但能很好适应家居生活环境的湿度适度控制，还能广泛应用半导体生产车间、纺织生产车间、粮食储存仓库、烤烟箱以及特殊试验室等对湿度要求极其严格的工作环境中。以智能化、系统化、速度快、稳定性高作为系统主要技术路线。采用FPGA作其主控芯片，因其功能强大，运算速度快、稳定性高，极易适合实时性强、精度高的控制领域，其智能化程度和控制精度都非常高。

　　在国内家用湿度控制系统主要是以单个去湿机和加湿机独立形式存在，仅仅设置几个档位开关需人工手动调节，没有合二为一构成具有监视、分析、控制等多功能和性能优越的控制系统。虽然发展有十几年的历史，但是由于没有引起国人和研究者的重视，现阶段还处于初级状态。总体容量非常有限，远远没有形成规模。目前，去湿机和加湿机都是单片机控制，在控制速度和稳定性方面还有很大的提升空间。不能通过实时监测室内湿度反馈给控制系统自动调整去湿或加湿的功率，其实时监控能力差。最近几年随着国家经济的发展，生活水平的不断提高，国内对湿度调节设备的需求越来越大，人们对其性能要求也越来越高，系统化和高智能化是未来发展的方向。所以智能化湿度控制系统的潜力和其发展的空间会很广阔。AG真人国际

　　摘要:为了给人们一个舒适的环境、住宿，温度和湿度就成了人们关注的对象，而目前市场上有家用去湿机和加湿机，可去湿机和加湿机是独立的，没有系统的联系在一起。绝大部分去湿机和加湿机是用单片机控制的，不但其控制速度、运行的稳定性还有提升的空间。本书主要采用FPGA作其主控芯片，因其功能强大，运算速度快、稳定性高，极易适合实时性强、精度高的控制领域。AG真人国际采用先进的PID控制算法实现控制去湿和加湿的功率的自动调节，形成对室内湿度进行监测、分析、控制、改善的一体化智能湿度控制系统，其智能化程度和控制精度都非常高。

　　图3为湿敏电容响应曲线／HSllol电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常用两种方法：一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数宁信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，可直接被计箅机所采集。

　　主要是以FPGA为主控芯片，通过FPGA强大的逻辑资源内建PWM模块来实现PID算法控制的。当前大多湿控系统采用单片机进行控制，由于单片机运算速度比较慢，在处理一些实时性较强的算法时往往显得力不从心，因此对湿度控制要求很高的场合（如半导体器件的湿度控制）是不被广泛应用，而且系统的稳定性和抗干扰能力不强。而基于FPGA的湿控系统可以很好地解决这些问题。且利用FPGA的电路可重构，强大的IP核等特性来缩短开发设计周期，形成SOC片上系统。除此之外，还可以利用EDA强大开发工具的综合能力，能够把FPGA形成的该系统迅速转产出基于PID智能湿控专用ASIC芯片。

　　HSlloo／HSllol湿度传感器不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间．专利设计的固态聚合物结构．有顶端接触(HSll00)侧面接触(HSll01)两种封装产品．适用于线性电压输出和颁率输出两种电路，适宜于制造置水线上的自动插件和自功装配过程等。图3为湿敏电容响应曲线/(‘充电十t放电)=1/[(C(R42R2)ln2）】

　　可见．空气湿度通过555测量振荡电路就转变为与之呈反比的频率信号．表1给出了其中的一组典型测试值。

　　测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气中吸收水分后引起的物理或化学性喷的变化．同接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度：电容式、电阻式和湿涨式湿敏元件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。

　　R2向c充电，经t充电时间后，Ucc达到芯片内比较器的高触发电平，约0.67v，此时输出引脚3端由高电平突降为低电平，然后通过R 2放电，经T放电时间后，Uc下降到比较器的低触发电乎，约0.33Vcc，此时输出引脚3端叉由低电平跃升为高电平。如此翻来覆去．形成方波输出。其中，充放电时间为T充电=C(R4R2)ln2T放电=CR21n2围而．输出的方波频率为