【正文】 單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域:(1) 工業(yè)控制(2) 儀器儀表(3) 電信技術(shù)(4) 辦公自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備(5) 汽車和節(jié)能(6) 制導(dǎo)和導(dǎo)航(7) 商用產(chǎn)品(8) 家用電器因此，在本設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的主要特點(diǎn)有:(1) 具有優(yōu)異的性能價(jià)格比。（由于成本原因二氧化碳傳感器用電位器代替）單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計(jì)算機(jī)。NRF24L01（B）為無線接收模塊其作用是在單片機(jī)C8051F340（II）的驅(qū)動(dòng)下接收、處理NRF24L01（A）所發(fā)送的信號。輸出數(shù)字信號。其中包括溫濕度監(jiān)測、二氧化碳濃度監(jiān)測、單片機(jī)、無線傳輸電路、USB傳輸電路、PC顯示窗口設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)等。該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的測量精度，不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，安裝簡單方便，性價(jià)比高，可維護(hù)性好。另外目前的監(jiān)測設(shè)施的終端都設(shè)在棚附近查看數(shù)據(jù)不方便不便于集中管理。因此，本課題圍繞基于單片機(jī)的溫室大棚環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)展開了應(yīng)用研究設(shè)計(jì)工作。時(shí)下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化、模糊控制化已成為世界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，所以溫室大棚技術(shù)越來越普及，并且已成為農(nóng)民增收的主要手段。因此，要改變這種局面，只靠增加耕地面積是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此我們要另辟蹊徑，想辦法來提高單位畝產(chǎn)量。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展與是否能掌握溫濕度有著密切的聯(lián)系。而我國的綜合環(huán)境控制技術(shù)的研究剛剛起步，目前仍停留在研究單個(gè)或者幾個(gè)環(huán)境因素調(diào)控技術(shù)的階段，而實(shí)際上溫室環(huán)境中的溫度、濕度、CO2濃度、光強(qiáng)等環(huán)境因子，都是在互相影響、互相制約的狀態(tài)下影響植物的生長的，環(huán)境因素的時(shí)間變化、空間變化都很復(fù)雜。我國的溫室技術(shù)起步較晚，20世紀(jì)70年代以前我國基本還停留的農(nóng)業(yè)完全人工作業(yè)，70年代以后，國家大力發(fā)展以溫室大棚為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)節(jié)蔬菜季節(jié)性短缺的矛盾。隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來，溫室大棚的自動(dòng)監(jiān)控和管理技術(shù)不斷提高，在世界各地都得到了長足的發(fā)展。大棚溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 西方發(fā)達(dá)國家在現(xiàn)代化溫室測控技術(shù)起步較早，借助其發(fā)達(dá)的科技力量，已實(shí)現(xiàn)了溫室測控的自動(dòng)化、智能化，并且應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域。目前，國外的溫室的內(nèi)部設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了比較完備的程度，并且形成了一些標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國的溫室大棚已經(jīng)具有規(guī)?；I(yè)化、管理水平高的特點(diǎn)，但是我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度不高，走科學(xué)種植的道路卻要人工實(shí)現(xiàn)，全國大多數(shù)大棚不具有自動(dòng)控制設(shè)備，這與我國的經(jīng)濟(jì)條件所決定。因此，我國的現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)任重而道遠(yuǎn)。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫濕度的因素。溫室大棚技術(shù)就是其中一個(gè)好的方法。隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的環(huán)境監(jiān)測便成為一個(gè)十分重要的課題。為溫室大棚的建設(shè)對環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也提出了越來越高的要求。采用單片機(jī)來對溫度、濕度二氧化碳濃度進(jìn)行監(jiān)測，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以及時(shí)科學(xué)、精確的監(jiān)測到溫室大棚內(nèi)各項(xiàng)環(huán)境因素變化的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠?yàn)榧皶r(shí)調(diào)整、控制室內(nèi)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)，大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。隨著單片機(jī)和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，溫室環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展，并且必將以其優(yōu)異的性能價(jià)格比，目前應(yīng)用于溫室大棚的溫濕度檢測系統(tǒng)大多采用模擬溫度傳感器、多路模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)等組成的傳輸系統(tǒng)。為了克服這些缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字傳感模塊采集數(shù)據(jù)、通過單片機(jī)處理后經(jīng)無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸達(dá)到“遙感”的目的解決了上述問題。這種溫濕度測控系統(tǒng)可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，適于大力推廣，以便促進(jìn)農(nóng)作物的生長，從而提高溫室大棚的畝產(chǎn)量，以帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 系統(tǒng)總體框圖本設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)顯示死部分構(gòu)成的。TGS4160是二氧化碳傳感器采集大棚室內(nèi)二氧化碳信息輸出數(shù)字信號。單片機(jī)C8051F340（II）驅(qū)動(dòng)USB線纜傳輸最后所得信息并驅(qū)動(dòng)PC顯示窗口顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。它把中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路以及定時(shí)器葉數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。(2) 集成度高、體積小、可靠性高。在單片機(jī)選用方面，由于C8051F340系列單片機(jī)與MCS51系列單片機(jī)兼容，所以，本系統(tǒng)中選用C8051F340單片機(jī)。通用串行總線（USB）功能控制器，有8個(gè)靈活的端點(diǎn)管道，集成收發(fā)器和 1K FIFO RAM 片內(nèi)電壓比較器（兩個(gè)） 硬件實(shí)現(xiàn)的SMBus/ I178。片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器和時(shí)鐘丟失檢測器 片內(nèi) Silicon Labs二線（C2）開發(fā)接口允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品 MCU進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。每種器件都可在工業(yè)溫度范圍（45℃到+85℃）內(nèi)用 的電壓工作。 C8051F340/1 /2/3/4/5/6/7 采用 48 腳 TQFP 封裝或 32 腳 LQFP封裝。 2 速度提高CIP51采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的8051結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。下表列出了指令條數(shù)與執(zhí)行時(shí)所需的系統(tǒng)時(shí)鐘周期數(shù)的關(guān)系執(zhí)行周期122/333/444/558指令數(shù)2650516731213 增加的功能C8051F340/1/2/3/4/5/6/7 SoC系列MCU在CIP51內(nèi)核和外設(shè)方面有幾項(xiàng)關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高了整體性能，更易于在最終應(yīng)用中使用。 C8051F340/1/2/3/4/5/6/7有多達(dá)9個(gè)復(fù)位源：上電復(fù)位電路（POR）、片內(nèi)VDD監(jiān)視器（當(dāng)電源電壓低于VRST時(shí)強(qiáng)制復(fù)位）、USB控制器（USB總線復(fù)位或VBUS狀態(tài)變化）、看門狗定時(shí)器、時(shí)鐘丟失檢測器、由比較器0提供的電壓檢測器、軟件強(qiáng)制復(fù)位、外部復(fù)位輸入引腳和FLASH讀/寫錯(cuò)誤保護(hù)電路復(fù)位。%。器件內(nèi)集成了一個(gè)低頻振蕩器，可以在功耗關(guān)鍵的應(yīng)用中使用。低頻內(nèi)部振蕩器或外部振蕩器在低功耗系統(tǒng)中是非常有用的，它允許MCU從一個(gè)低頻率（節(jié)電）的時(shí)鐘源運(yùn)行，當(dāng)需要時(shí)再周期性地切換到高速時(shí)鐘源。這種資源分配的靈活性是通過使用優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)譯碼器實(shí)現(xiàn)的。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。小體積，QFN20 4x4mm封裝　 　寬電壓工作范圍，~，輸入引腳可承受5V電壓輸入　 　工作溫度范圍：40℃～+80℃　 　工作頻率范圍：～　 　發(fā)射功率可選擇為0dBm、6dBm、12dBm和18dBm?！?shù)據(jù)包每次可傳輸1～32Byte的數(shù)據(jù)。 nRF24L01+nRF24L01+（或稱nRF24L01P）是nRF24L01的低功耗優(yōu)化版，同時(shí)增加了250Kbps通訊速率的支持。通訊建立條件同nRF2401A。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。很大程度上簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。但是，由于ＴＧＳ４１６０的預(yù)熱時(shí)間較長（一般為２小時(shí)），所以，該器件比較適合于在室溫下長時(shí)間通電連續(xù)工作。０．２ＶＤＣ；加熱器電流：２５０ｍＡ；加熱器功耗：１．２５Ｗ；內(nèi)部熱敏電阻（補(bǔ)償用）：１００ｋΩ177。它的陰極由鋰碳酸鹽和鍍金材料制成，而陽極只是鍍金材料。為了達(dá)到降低干擾氣體影響的目的，TGS4160在內(nèi)外兩層不銹鋼網(wǎng)之間還填充有吸附材料（沸石）。內(nèi)部熱敏電阻的作用是通過該電阻探測環(huán)境溫度，以便對該傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而使校正后的測量值更加準(zhǔn)確。使用更方便。綜合考慮本案采用PC機(jī)窗口顯示方案。目前單片機(jī)使用的D/A轉(zhuǎn)換電路多是以集成D/A芯片的形式出現(xiàn)的，其轉(zhuǎn)換時(shí)間一般在幾十納秒到極為秒之間，轉(zhuǎn)換精度按芯片位數(shù)分為8位，10位，12位，16位等。加上其分辨率只有8位因此本設(shè)計(jì)方案中不采用該ADC采用C 8051F 內(nèi)部ADC。 。其次，低功耗是相對其他無線通信技術(shù)而言的一個(gè)特點(diǎn)，這與其通信距離短這個(gè)先天特點(diǎn)密切相關(guān)，由于傳播距離近，遇到障礙物的幾率也小，發(fā)射功率普遍都很低，通常在1毫瓦量級。它的出發(fā)點(diǎn)是希望發(fā)展一種拓展性強(qiáng)、易建的低成本無線網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)低耗電、 雙向傳輸和感應(yīng)功能等特色。RFID技術(shù)的發(fā)展得益于多項(xiàng)技術(shù)的綜合發(fā)展，包括芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線技術(shù)、電磁傳播技術(shù)、數(shù)據(jù)交換與編碼技術(shù)等。它支持各種高速率的多媒體應(yīng)用、高質(zhì)量聲像配送、多兆字節(jié)音樂和圖像文檔傳送等。通訊方式：調(diào)幅AM 　　2。發(fā)射功率：≤500mW 　　5。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊,并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。 　　具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能。 　　125個(gè)頻道： 　　與其他nRF24系列射頻器件相兼容。各引腳功能如下： nRF24L01封裝圖CE：使能發(fā)射或接收。 ：模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在TX為空待機(jī)模式110無數(shù)據(jù)傳輸?shù)綦? 　　待機(jī)模式1主要用于降低電流損耗，在