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1、温室环境测控仪的设计摘要 本文从各种参数检测电路、A/D转换电路、键盘及LED显示电路的设计等几个方面出发，设计了基于单片机的温室大棚测控系统的各个部分内容，以及单片机及其外围电路，给出了一套温室大棚测控系统软硬件解决方案。系统通过各种检测电路感知温室大棚参数的变化，通过模数转换送给单片机处理，通过键盘设定上限值和下限值，当温室大棚温度及二氧化碳浓度高于或低于设定的温度和二氧化碳浓度上、下限值时，蜂鸣器发出报警，进而通过开关风扇、增施化肥等手段控制其含量，使温室内环境处于最利于作物生长的环境下。关键字: 单片机 A/D转换 AbstractThis article from various p
2、arameters detection circuit, A/D circuit, keyboard and LED display circuit design and so on several aspects, the greenhouse was designed based on single-chip microcomputer shed all parts of the measurement and control system, and single-chip microcomputer and peripheral content, given A set of circu
3、it greenhouse trellis measurement and control system software and hardware solutions. System through the various parameters detection circuit perception greenhouse variation of parameters, through trellis frequency-field microcontroller processing, through the keyboard to set the upper and lower lim
4、it, when the temperature and carbon dioxide concentrations of greenhouse canopy set temperature and carbon dioxide below, lower concentration of buzzer when alarm and then, through a switch fan, more fertilizer means control of its content, and make the most benefit in greenhouse crop growth environ
5、ment is under the circumstances. Key word: SCM A/D conversion 第一章 序论 1.1 温室环境监测的意义 随着人口的不断增长和社会的不断发展进步，人们对农产品的要求从数量上和质量上都不断提高，尤其是蔬菜、水果、观赏性植物等作物都需要用温室培育。这就要求我们必须创造一个更加适合作物生长的环境，其中对温室环境各个因子的调控有很重要的作用。温室是一个相对较小的封闭环境，这个小环境的自调节能力有限，经常会出现一个或多个环境因子超过作物的最适限制，影响了温室作物的生长和栽培效益。 现代温室环境工程是指调节、控制温室内影响植物生长的环境因子的工程
6、技术，可调控的环境因子包括温室内的空气温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤的水分、酸碱度、养份等。随着电子技术和轻工业技术的不断发展，利用廉价的单片机并综合现代传感器技术、智能控制技术等先进技术来实现全自动化的温室控制，使蔬菜、花卉等作物的工厂化生产已经成为可能。随着单片机的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益广泛，其具有体积小、功能强、性价比高等特点，把单片机应用于温室控制系统中可以起到更好的控制作用，可完成对各种参数的采集和控制等的要求。 1.2 温室环境测控仪的总体设计方案温室环境测控仪通过对温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度的测量，当温度、二氧化碳浓度过高时，系统发出报警。在显
7、示时，拨动开关S1,S2，S3，S4分别显示湿度、二氧化碳浓度、光照强度和温度，当测控仪基准数据需要调整时，可以调整设定键，通过上调和下调来调整数据参数。温室环境测控仪可以分为三个部分：参数测量部分，CPU部分以及人机对话部分，系统模块原理框图如图:CPUA/D转换变换器AD590XR61-TDK33-ICBGZD报警键盘温度显示CO2浓度显示光照度显示湿度显示 图1-1 原理框图第二章 温室环境测控仪的硬件设计 2.1 CPU部分 80C51单片机具有51单片机的基本结构与软件特征，它是一种低功耗、高性能的处理器。80C51单片机作为整个控制系统的核心，内部已经包含了定时器、程序存储器、数据
8、存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便的构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高，是比较合适的方案。 2.2.1 80C51单片机的基本结构振荡器及时钟电路CPU4KB Flash程序存储器128KB数据存储器2个16位定时/计数器64KB总线扩展控制可编程I/O口可编程串行口l 一个8位CPU用来运算、控制。l 片内数据存储器RAM，容量为128B。l 片内程序存储器ROM，对于80S51单片机而言，容量为4K字节。l 4个8位并行I/O口，分别是P0、P1、P2、P3。l 2个16位定时器/计数器。l 中断结构。l 一个可编
9、程全双工通用异步接收发送器UART。l 一个片内振荡器用于产生时钟。l 可以寻址64KB外部程序存储器和外部数据存储器的总结扩展结构。 2.2.2 80C51单片机的引脚功能 80C51单片机引脚图及引脚功能介绍 首先我们来介绍一下单片机的引脚图及引脚功能(如下图所示)， 引脚的具体功能将在下面详细介绍单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有4根， ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来
10、锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。拿到一块单片机
11、，想要使用它，首先必须要知道怎样去连线，我们用的一块89C51的芯片为例，我们就看一下如何给它连线。1.电源：这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40管脚，负极（地）接20管脚。 2. 振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。只要买来晶体震荡器，电容，接上即可。 3. 复位管脚：接RST，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。 4. EA管脚：EA管脚接到正电源端。 至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。 2.2 参数测量设计 本次设计参数监测包括温度测量、土壤
12、湿度测量、CO2浓度测量、光照度测量四项内容，综合各个传感器的优缺点，这里的传感器选择如下：l 温度传感器AD590l 光照度传感器GZD l 二氧化碳传感器K33-ICBl 湿度传感器XR61-TDR2 2.2.1 温度传感器AD590 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：mA/K式中： 流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。2、AD590的测温范围为-55+150。3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1m
13、A，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出电阻为710M。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图2.6所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如 图2-1 AD590外形（右图）及（左图）电路
14、符号2.2.2 光照度传感器GZDG光照度变送器采用对弱光也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器；具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点，适用于各种场所,尤其适用于农业大棚、城市照明等场所。根据不同的测量场所，配合不同的量程，线性度好、 防水性能好 、可靠性高、 结构美观、安装使用方便、抗干扰能力强。 使用标准 1个单位的照度大约为1个烛光在1米距离的光亮度。 夏日晴天强光下照度为10万 Lux（330万Lux）； 阴天光照度为1万 Lux； 日出、日落光照强度为 300400Lux； 室内日光灯照度为3050Lux； 夜里0.30.03 Lux（明亮月光下）； 0.0030.0007 Lux（阴暗的夜晚） 以上参数公供参考 技术参数: 供电电压： 12VDC30VDC 感光体： 带滤光片的硅蓝光伏探测器； 波长测量范围： 380nm730nm； 准确度： 7 重复测试： 5%； 温度特性： 0.5%/； 测量范围： 0200000Lux 输出形式： 二线制420mA电流输出 三线制05V电压输出 液晶显示输出
