【正文】 R)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PRCG)30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U1AT89S521KR4GNDVCCVCCGNDVCC 圖 SHT10 數(shù)字式溫濕度傳感器連接 電路圖 德州學(xué)院 物理系 2020 屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 土壤濕度測(cè)量電路 模塊 本設(shè)計(jì)選擇 FDS100 型土壤水分傳感器檢測(cè)土壤中水分的含量。 FDS100 型土壤水分傳感器引腳功能 [7]如下： 紅線（ VDD）： 512 V 電源輸入 黃線 (VOUT)：電壓輸出 0～ DC 黑線 (GND)：地線 功能及特點(diǎn)： (1) 本傳感器體積小巧化設(shè)計(jì)，攜帶方便，安裝、操作及維 護(hù)簡(jiǎn)單。 (2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，不繡鋼探針保證使用壽命。 (3) 外部以 環(huán)氧樹脂純膠體封裝，密封性 好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蝕。 (4) 土質(zhì)影響較小， 應(yīng)用地區(qū)廣泛 。 (5) 測(cè)量精度高， 性能可靠，確保正常工作。 (6) 響應(yīng)速度快 ，數(shù)據(jù)傳輸效率高。 FDS100 型土壤水分傳感器經(jīng)過 LM358 經(jīng)信號(hào)放大輸送至單片機(jī) P0 口，電路如圖 所示。 (T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MOSO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PRCG)30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U1AT89S52VDD1VOUT2GND3U11FDS100+U10LM358GNDVCC10KR740KR8GND+5GNDVCCGND 圖 FDS100 型土壤水分傳感器連接 電路圖 德州學(xué)院 物理系 2020 屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 光強(qiáng)測(cè)量電路 模塊 本設(shè)計(jì)選擇 TSL2561 光強(qiáng)傳感器檢測(cè)溫室大棚的光照度。 各引腳的功能 [8]如下： 腳 1 和腳 3 分別是電源引腳和信號(hào)地。其工作電壓工作范圍是是 。 腳 2，器件訪問地址選擇引腳。由于該引腳電平不同，該器件有 3 個(gè)不同的訪問地址。 腳 4 和腳 6，總線的時(shí)鐘信號(hào)線和數(shù)據(jù)線。 腳 5 中斷信號(hào)輸出引腳。當(dāng)光強(qiáng)度超過用戶編程設(shè)置的上或下閾值時(shí) 器件會(huì)輸出一個(gè)中斷信號(hào)。 TSL2561 光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī) P0 相接，電路原理圖如圖 所示。 VDD1ADDR SEL2GND3INT4SCL5SDA6U13TSL2561(T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MOSO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PRCG)30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U1AT89S5210KR910KR10GNDVCCVCCGND 圖 TSL2561 光強(qiáng)傳感器連接 電路圖 二氧化碳測(cè)量電路 模塊 本設(shè)計(jì)采用 SH300DH 二氧化碳檢測(cè)模塊檢測(cè)大棚內(nèi) 的二氧化碳濃度。該模塊主要應(yīng)用于 CO2 含量的檢測(cè)，具有體積小，反應(yīng)靈敏，檢測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)。 其主要性能參數(shù) [9]如下所示 : (1)檢測(cè)范圍： 03000PPM； (2)精度： 03000PPM， 1050℃ ； 德州學(xué)院 物理系 2020 屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 (3)響應(yīng)時(shí)間：小于 30 秒 (080%)，數(shù)據(jù)更新時(shí)間 :2 秒； (4)預(yù)熱； 90 秒 (25℃ )； (5)輸出：模擬： 03V； 數(shù)字 UART： 默認(rèn)波特率 9600bps； (6)輸入電壓： DC7V12V； 該模塊具 有模擬量輸出和數(shù)字量輸出兩種方式，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用的是數(shù)字通信方式，該傳感器的數(shù)字輸出腳直連到單片機(jī)的 RXD 管腳上。電路圖如圖 所示。 VDD1VOUT2GND3U12SH300DH(T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MOSO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PRCG)30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U1AT89S52VCCGNDGNDVCC 圖 SH300DH 二氧化碳傳感器連接電路 顯示電路 模塊 本設(shè)計(jì)采用 LCD1602 作為輸出器件，其特點(diǎn)如下： (1)顯示質(zhì)量高：由于 LCD 每一個(gè)點(diǎn)在收到信息后就一直保持那中色彩和亮度， 恒定發(fā)光，不需要不斷的刷新亮點(diǎn)，因此畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 (2)數(shù)字式接口，與單片機(jī)系統(tǒng)的接口簡(jiǎn)單，操作更方便。 (3)體積小，質(zhì)量輕。 (4)功耗低，耗電量比其他顯示器件小得多。 電路原理圖 如圖 所示。 德州學(xué)院 物理系 2020 屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 VSS1VDD2VD(VL)3RS4RW5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714A+15K16U121602(T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MOSO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PRCG)30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U2AT89S521KR51KR6+5GND+5GNDVCCGND 圖 LCD1602 顯示 電路圖 報(bào)警電路 模塊 本系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)了報(bào)警電路模塊，由晶體管和蜂鳴器組成。由單片機(jī) I/O 口輸出信號(hào)控制晶體管的導(dǎo)通或截止，晶體管導(dǎo)通，則蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)某個(gè)監(jiān)控參數(shù)長(zhǎng)時(shí)間 (具體時(shí)間由程序設(shè)定 )超出其合理的上下限范圍時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)。它與單片機(jī)的連接電路如圖 所示。 (T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MOSO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PRCG)30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U2AT89S52LS1BellQ12N39041KR61KR5GNDVCCGNDVCC 圖 報(bào)警 電路 德州學(xué)院 物理系 2020 屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 通信電路 模塊 本系統(tǒng)的通信電路模塊分為主機(jī)與從機(jī)之間的無(wú)線通信和單片機(jī)與上位機(jī)之 間的串口通信。 主機(jī)與從機(jī)之間的無(wú)線通信 主要是 主機(jī)把 采集到的空氣溫濕度、土壤濕度、二氧化碳濃度以及光強(qiáng)照度的 數(shù)據(jù) 通過一對(duì)配置的 nRF905 無(wú)線收發(fā)模塊 發(fā)送到從機(jī) ， 從機(jī)接收數(shù)據(jù)并 控制加熱系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)以及報(bào)警子系統(tǒng)的運(yùn)行 。 nRF905 是挪威 Nordic 公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片，工作電壓為 ~， 32 引腳 QFN 封裝（ 5mm 5mm），工作于 433/868/915MHz3 個(gè) ISM頻道。 nRF905 可以自動(dòng)完成處理字頭和 CR (循環(huán)冗余碼校驗(yàn) )的工作，可由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼徹斯 特編碼 /解碼，使用 SPI 接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以 10dBm 的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有 11mA，在接收模式時(shí)電流為 [10]。單片機(jī)由 I/O 端口控制 nRF905 模塊的狀態(tài)接口、模式接口和 SPI 接口。 nRF905 詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 nRF905 結(jié)構(gòu)圖 主機(jī)與從機(jī)之間的通信通過無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)。以 AT89S52 單片機(jī)為微控制器，與設(shè)計(jì)好的 nRF905 無(wú)線收發(fā)模塊相連接，具備數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收的功能。連接電路由一對(duì)配置 nRF905 模塊構(gòu)成，其中一端作為發(fā) 送端，另一端作為德州學(xué)院 物理系 2020 屆 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 接收端。主機(jī)與從機(jī)之間無(wú)線通信連接電路圖見附錄 1。 本系統(tǒng)的單片機(jī)與上位機(jī)之間的串口通訊采用符合 RS485 電氣標(biāo)準(zhǔn)的MAX485 芯片。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)：采用差動(dòng)發(fā)送 /接收，共模抑制比高，抗干擾能力強(qiáng)；傳輸速率高，它允許的最大傳輸速率可達(dá) 10Mb/s(傳送 15m)；傳送距離遠(yuǎn)，采用雙絞線，在不用 MODEM 的情況下，當(dāng)以 100kb/s 的傳輸速率時(shí)，可傳送的距離為 ； 能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信， RS485 允許平衡電纜上連接32 個(gè)發(fā)送器 /接收器對(duì)。它非常適合溫室大棚規(guī)模擴(kuò)大時(shí)的 測(cè)控系統(tǒng)的擴(kuò)展。單片機(jī)和上位機(jī)之間的通信必須用 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換器 EM485B 將電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。