【正文】 基于單片機的CO2濃度檢測與顯示系統(tǒng)設計設計總說明隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平普遍提高，對空氣品質要求也不斷提高，特別是大中城市空氣污染嚴重。二氧化碳氣體對人和人農(nóng)作物的生活生長起著非常重要的作用。所以言之CO2研究檢測裝置是非常必要的，對我們人的健康和農(nóng)作物的生長考價值，不同植物對CO2的濃度需求也不盡相同。本論文主要針對空氣中二氧化碳濃度設計檢測系統(tǒng)。綜合考慮系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟性要求這三個方面之后，確定以AT89S52單片機為控制核心，選用性價比比較高的傳感器，來實現(xiàn)對二氧化碳濃度的準確檢測。本設計共有三部分組成，用CO2濃度傳感器TGS4160檢測CO2濃度，控制單元用AT89C51單片機，顯示模塊用LED數(shù)碼管。整個系統(tǒng)具有易于操作、運行可靠、便于擴充等特點。系統(tǒng)體積小，操作簡單，靈活性強，針對不同環(huán)境、不同作物的不同要求，可以隨時隨地修改極限報警值。該系統(tǒng)具有功能強成本低的特點，適合在各種環(huán)境進行檢測。關鍵字：AT89C51，TGS4160，CO2濃度，LEDCO2 concentration detection based on single chip microputer and display system designDesign DescriptionWith the development of social economy, the general improvement of people39。s living standard, the air quality requirements are constantly improve, especially in large and mediumsized cities air pollution is dioxide gas to human crops growth plays a very important role of the research of CO2 detection device is very necessary, and the growth of crops to the health of our people test value, different plants have different demands for the concentration of paper mainly in view of the design of carbon dioxide concentration in the air the precision of the system, stability, and economical requirements after the three aspects, determine the AT89S52 single chip microputer as control core, with high cost performance sensors, to achieve accurate detection of the concentration of carbon dioxide.The design of a total of three parts, with CO2 concentration sensor TGS4160 detect CO2 concentration, the control unit with AT89C51, LED digital tube display whole system is easy to operate, reliable operation, easy to expand, of small size, simple operation, strong flexibility, according to different environment, the different requirements of different crops can be modified at any time and place limit alarm system has the characteristics of strong function of low cost, suitable for all kinds of testing environment.Keywords ：AT89C51，TGS4160，CO2 Concentration，LED目錄1緒論 1 1 1 1 2 32系統(tǒng)總體方案的設計 4 4 4 4 5 5 6 7 CO2濃度測量的意義 8 9 9 9 AT89C51單片機介紹 9 10 CO2檢測電路設計 12 13 13 14 A/D轉換電路設計 14 AD7705 簡介 15 A/D轉換電路 16 18 18 A/D轉換流程圖 18 19 21致謝 22參考文獻 23附錄 24 1緒論隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平普遍提高，對空氣品質要求也不斷提高，特別是大中城市空氣污染嚴重。二氧化碳氣體對人和人農(nóng)作物的生活生長起著非常重要的作用。所以言之CO2研究檢測裝置是非常必要的，對我們人的健康和農(nóng)作物的生長考價值，不同植物對CO2的濃度需求也不盡相同。中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國民經(jīng)濟的迅速增長，農(nóng)業(yè)的研究和應用技術越來越受到重視，特別是高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進行檢測和控制。例如：二氧化碳濃度、空氣的溫度等。在農(nóng)業(yè)種植問題中，溫室環(huán)境與生物的生長、發(fā)育、能量交換密切相關，進行環(huán)境測控是實現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動化、科學化的基本保證，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結合作物生長發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達到優(yōu)質、高產(chǎn)、高效的栽培目的。由于單片機及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡?。本論文提出一種以AT89S52單片機為核心的檢測器，主要是為了對日光溫室內二氧化碳濃度、溫度以及濕度進行有效、可靠地檢測而設計的。西方發(fā)達國家在現(xiàn)代溫室測控技術上起步比較早。20世紀60年代，生產(chǎn)型的高級溫室開始應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，奧地利首先建成了番茄生產(chǎn)工廠，70年代后荷蘭、日本、美國、英國、以色列等國家的溫室園藝迅猛發(fā)展，溫室設施廣泛應用于園藝作物生產(chǎn)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。隨著計算機技術的進步和智能控制理論的發(fā)展，近百年來，溫室大棚作為設施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其自動控制和管理技術不斷得以提高，在世界各地都得到了長足的發(fā)展。特別是二十世紀70年代電子技術的迅猛發(fā)展和微型計算機的出現(xiàn)，更使溫室大棚環(huán)境控制技術產(chǎn)生了革命性的變化。80年代，隨著微型計算機日新月異的進步和價格大幅度下降，以及對溫室控制要求的提高，以微機為核心的溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)，在歐美得到了長足的發(fā)展，并邁入了網(wǎng)絡化，智能化階段。目前，國外現(xiàn)代化溫室的內部設施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準。溫室內的各環(huán)境因子大多由計算機集中控制，檢測傳感器也較為齊全，如溫室內外的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液濃度等，由傳感器的檢測基本上可以實現(xiàn)對各個執(zhí)行機構的自動控制，如無級調節(jié)的天窗通風系統(tǒng)，濕簾與風扇配套的降溫系統(tǒng)，由熱水鍋爐或熱風機組成的加溫系統(tǒng)，可定時噴灌或滴灌的灌溉系統(tǒng)，二氧化碳施肥系統(tǒng)，以及適用于溫室作業(yè)的農(nóng)業(yè)機械等。計算機對這些系統(tǒng)的控制己經(jīng)不是簡單的、獨立的、靜態(tài)的直接數(shù)字控制，而是基于環(huán)境模型上的監(jiān)督控制，以及基于專家系統(tǒng)上的人工智能控制，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎上正在向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。我國現(xiàn)代溫室技術起步較晚，70年代以來，政府大力發(fā)展以塑料大棚、節(jié)能日光溫室為主的設施農(nóng)業(yè)，促進了農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和緩和了蔬菜季節(jié)性短缺矛盾。與此同時，從1979年至1994年，從歐美、日本等國家引進了一系列現(xiàn)代化溫室進行實驗研究。引進的溫室與我國傳統(tǒng)溫室比較，其空間大，便于進行機械作業(yè)，生產(chǎn)率與資源利用率比較高，為我國溫室的發(fā)展提供了借鑒作用。但這些溫室也存在著許多不足之處，主要表現(xiàn)在：，國內農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目前難以接受。目前我國引進溫室的測控系統(tǒng)大多投資大、運行費用過高，并且測控系統(tǒng)中所側重考慮的環(huán)境參數(shù)與我國的氣候特點存在矛盾。，軟件實現(xiàn)模式固定，不能進行功能擴展。隨后在我國出現(xiàn)了一些國外的仿造產(chǎn)品，但均沒有面向我國廣大農(nóng)村現(xiàn)有的1000萬畝傳統(tǒng)溫室的改造工程。所以，傳統(tǒng)的方法，人們主要還是采用溫度計、濕度計來采集溫度值和濕度值，通過人工操作加熱、加濕、通風和降溫來控制溫濕度。因此，以上產(chǎn)品的推廣使用價值仍然不大?？傮w上說，我國自行開發(fā)的溫室測控系統(tǒng)其技術水平和調控能力與發(fā)達國家還有一定的差距。而我國綜合環(huán)境測控技術的研究剛剛起步，目前仍然停留在研究單個或少量環(huán)境因子調控技術的階段，而實際上，溫室內的光照度、溫度、濕度、二氧化碳濃度等環(huán)境因素，都是在相互影響、相互制約的狀態(tài)中對作物的生長產(chǎn)生影響的，環(huán)境要素的空間變化、時間變化都很復雜。因此，我們應該根據(jù)我國的國情研制出適合我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展的儀器儀表，并在農(nóng)業(yè)設施中廣泛推廣。為適應農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要,根據(jù)以上分析存在的問題，本論文設計了基于單片機的二氧化碳濃度、溫濕度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)在設計過程中充分考慮到性價比，選用價格低、性能穩(wěn)定的元器件，可實現(xiàn)對大棚內二氧化碳濃度、溫濕度的在線實時檢測。還設計了通信系統(tǒng)，單片機實時監(jiān)測大棚內的二氧化碳濃度、溫濕度，當二氧化碳濃度、溫濕度超過設定的上、下限時，單片機通過與溫室主機進行通信來打開相應的執(zhí)行機構，實現(xiàn)對二氧化碳濃度、溫濕度的調控，從而使得大棚內的參數(shù)在適合作物生長的范圍內。2系統(tǒng)總體方案的設計CO2濃度測量是指從CO2傳感器或其它待測設備等模擬或數(shù)字被測單元中自動采電量或非電量信號輸出。目前，我國大部分地區(qū)測量CO2濃度的方式有兩種，一種使用有線的控制方式，另一種使用無線控制方式。有線接線麻煩，且接收溫度點用線固定，不能隨意移動，接收參數(shù)讀取不易；無線成本比有線高，在設計時較容易。本次設計采用有線方式測量溫度，有線測量的終端設備可以根據(jù)測量者的需求選擇位置，有線方式抗干擾能力強。大部分CO2濃度測量系統(tǒng)都是采用工控機或PLC方案，價格昂貴。在系統(tǒng)的設計過程中要充分考慮經(jīng)濟性，減少溫室設計中的各種成本，這在選擇方案上具有較為深遠的意義，因此本設計基于STC89C52RC單片機的CO2濃度測量系統(tǒng)。本課題設計的是一種以STC89C52單片機為主控制單元，以CO2濃度傳感器的組成測量控制系統(tǒng)。本設計主要針對空氣中二氧化濃度的檢測采用二氧化碳濃度傳感器TGS4160，TGS4160檢測到的二氧化碳濃度信號經(jīng)過模擬變送模塊后，送入A/D轉化器轉化為數(shù)字信號后送入單片機處理。檢測器是以單片機為核心的，整個檢測器系統(tǒng)包括主模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、模數(shù)轉換模塊、輸出控制模塊和顯示模塊等。數(shù)據(jù)采集與處理模塊能夠完成二氧化碳濃的模擬量的采集和處理，結果送數(shù)據(jù)存儲器，輸出控制模塊主要負責顯示控制。系統(tǒng)總體框圖如圖21所示。如圖21系統(tǒng)