图1所示是该系统的总体框图。设计时考虑到经费和控制精度等多种因素，减少了监测控制点数，在网络接口上采用RS－422总线结构，有利于日后增加监控点。在测控点分布上，设计时考虑到在封闭／半封闭库房空间内，若随机各点的温湿度最大差值不超过2％，即可完全满足测控精度的要求。因此，需在每500平方米、高6米的库房范围内的中心点放置一枚温湿度探头。降温除湿设备的选择可根据库容大小选定，原则上与库房内的温湿度探头数量、面积大小匹配。一般地，每1500平方米、高6米的库房内选用一台50千瓦冷冻空调机组进行降温除湿（可在半小时内降温除湿30％），即可严格控制库房内的温湿度在规定范围之内。
系统的整个控制功能核心是由前台控制器完成的，其系统的控制框图如图2所示，整个系统基本上是控制时间、温度、湿度的闭环系统。
2．2传感器
本系统的传感器采用了菲利浦和DALLAS公司的DS1820半导体温湿度传感器。DS18B20是一种采用I2C总线结构的半导体温度传感器，该传感器传送的是数字信号，在－55～125℃内测量误差为0．25℃，完全可满足一个仓库控温精度的要求，其不加驱动，可传送距离为100米，与目前常用的pt电阻和热敏电阻相比，具有价格低、一致性好、可互换、使用简单、无需进行信号放大和线性化校正等优点。DS18B20与MCS51的接口见图3。
湿度探头采用菲利浦高分子湿敏膜，信号经放大输出为0～10mA电流。
2．3 前台控制器
前台控制器是整套系统的核心，因此要考虑到它的稳定性、可靠性和维护的方便性。我们都知道，一个系统的稳定性和可靠性是各个小系统的稳定性决定的，在一个串级的系统中，随着串级元素增加，系统出错概率就越大。即：
P（A）＝P（A1，A2，A3）＝P（A1）P（A2）P（A3）
因此，目前国外控制器多采用DSP和I2C器件，以减少系统的器件数量和体积；但由于DSP器件开发费用比较昂贵，所以在这种通用型、低造价的系统中运用这种器件是得不偿失的。但若运用一些低价格的I2C或SPI总线器件,却可节约MPU宝贵的口线，省去扩展I／O口电路,减少PCB板体积,降低出错率。因此,在设计时本人大量运用了SPI总线接口芯片,如XICOR公司的X25045、力源公司的PS7219和TI公司的TLC1543。
其中，X25045是定时器看门狗电路。该芯片具有可编程定时器和4096BIT的E2PROM，采用SPI总线结构，其中SI（串行数据输入）、SO（串行数据输出）、CLK（串行脉冲）可与其它信号混用。定时器看门狗的作用是保证在设定的时间内，若系统程序走死，不能定时访问X25045的／CS片选，X25045将能把MPU和系统进行复位。X25045与MCS51的接口如图4所示。
其次，为了便于维护和提高通讯可靠性，我们在RS－422通信电路上采用了TI公司的75LSB184，采用屏蔽双绞线连接，有效提高传输质量。由于该芯片具有防雷击功能，并具有过流保护，可带电插拨，即我们通常所说的热插拨，方便了控制器的更换。
接着，为了减少数码显示驱动电路，降低成本，在显示上采用了武汉力源公司的PS7219芯片，该芯片的控制芯片使用简单、功能多样化、多级灰度调节、外围电路精简可靠、译码与功率驱动于一体。它具有采用简单的三线SPI接口、内部自带时钟电路、无需任何外围元件、显示功能多样化等特点。每片PS7219最多可同时驱动8位8段共阴级LED。当使用多于8位LED时，只需将N片级联，便可轻松实现N×8位LED显示。
最后，该控制器还采用了DS12887时钟芯片，该芯片即为MC146818自带电池晶振的替换型号，其使用方法完全相同，还有TI公司的TLC1543串行10通道10位AD，此处不再详细介绍。总之，该系统可分为AD转换、数据处理、显示键盘、多机通信、输入输出控制五个模块。
2．4后台计算机
计算机作为存储历史数据，实时显示当前系统状态图形、参数的后台设备，还要能满足网络工作站的要求，能24小时不间断工作。因此，设计时选用了台湾研华586工控机，P166CPU，32M内存、4．3G硬盘和一块D－LINK10M－100M自适应网卡。
2．5驱动器
由于该库房采用了2台50千瓦冷冻空调机机组进行库房的降温除湿，因此，其驱动不能用控制口直接驱动，中间要经过可控硅，中间交流接触器，过流保护器和断相保护器，才能控制空调机组，此处不详细介绍整个强电驱动电路，仅介绍其中带过零触发的双向晶闸管触发电路，电路见图4。
MOC3081的输出端额定电压是600V，最大重复浪涌电流为1A，输出输入隔离电压大于7500V,输入控制电流为15mA。由图6可见，当MOC3081的输入端有15mA的电流时，在MOC3081输出端6、4脚之间的电压稍过零时,内部双向晶闸管导通,触发外部双向晶闸管KS导通。当MOC3081的输入端为高电平时 ，也有500μA的电流，加入R3可以消除这个电流对外部双向晶闸管的影响。R1是MOC3061的限流电阻，用于限制流经MOC3061输出端的电流不超过1A。MOC3081过零检测的电压值为20V，所以，R1取稍大于20Ω。如果负载是感性负载，这时流经MOC3081输出端的电流会增加，所以R1还需要加大。当负载的功率因素小于0．5时，R1取最大值。最大值由下式计算：
取300Ω。在其它情况下可以取27Ω～330Ω。当R1取的较大时，对最小触发电压会有影响。最小触发电压VT由下式计算：
其中，IGT为晶闸管KS门极触发电流；VGT为晶闸管KS门极触发电压；VTM为MOC3081输出晶闸管的导通压降，一般取约等于3V。
与双向晶闸管KS并联的RC回路用于降低双向晶闸管所受的冲击电压，保护KS及MOC3081。
3系统的应用软件
3．1控制算法
在一套控制系统中，选择有效的控制算法并建立正确的数学模型，决定着系统的稳定性和控制精度。因此，经过大量的论证，对上 述药材仓库提出的，保证库房温湿度严格控制在温度低于30℃，相对湿度低于70％的要求，选择了以下两种控制模式：
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