【正文】 功能。在設(shè)計的過程中，緊密結(jié)合陽光溫室的實際情況，綜合目前一些 先進的測控理念。通過 P0 口的 8位準雙向 I/O端口接入 LCD1602 數(shù)碼管顯示部分。 如圖 為復(fù)位部分。如圖 為單片機晶振部分。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 26 于各部分保持同步。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 24 圖 電流采樣處理部分 單片機控制部分 AT89S52 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8KBISP 的可反復(fù)擦寫 1000次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元。電流采集電路就是其中的一個環(huán)節(jié)。具體的程序流程圖如圖 圖 顯示子程序流程圖 LCD 清零 數(shù) 據(jù)區(qū)清零 LCD 顯示 延時 20ms 有鍵按下？ 按鍵處理 有鍵按下？ N N Y Y 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 23 5 電路 設(shè)計 電源供電部分 電源是所 有硬件開發(fā)設(shè)計中不可或缺的部分，有些產(chǎn)品只用電池即可以，但對大多數(shù)產(chǎn)品來說，工程師需要考慮的是將 220V 或 380V 的交流電轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品所需要的各類電壓。由于設(shè)計中，對于單片機的 I/O 口利用緊張的關(guān)系，我們選用串口來顯示。 T0 計數(shù)器設(shè)定為方式 定時狀態(tài)、選通控制設(shè)為“ 1”。 （ a) 主程序 (b) T0中斷子程序 (c) 轉(zhuǎn)換子程序 圖 ADC0832的軟件設(shè)計程序流程圖 進轉(zhuǎn)換 子程序 開始 TMOD05H TH0=0。 數(shù)據(jù)采集子程序模塊 對所有數(shù)據(jù)都采用了先集中采集后分別處理的方法來完成。首先，顯示第一個小區(qū)的二氧化碳濃度值，如果越限，則啟動聲光報警，同時，顯示下一個小區(qū)的二氧化碳濃度值，并檢查是否越限，依此類推，直到檢查完所有的小區(qū)。二氧化碳測控儀智能化的核心是單片機，其監(jiān)控程序和應(yīng)用軟件全部固化在 EPROM 中。既能做到修改和調(diào)試程序方便，又能實現(xiàn)軟件自診斷，提高了軟件的易理解性和易維護性，并為程序的通用性、功能擴展的可行性、以及開發(fā)系列產(chǎn)品共享軟件資源提供了條件。此外， C 語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟 件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。蜂鳴器的工作電流一般為 30mA，所以也需要加限流電阻。它的優(yōu)點是價格低，壽命長，對電壓電流要求極容易實現(xiàn)多路等，因此在智能化測量控制儀表中獲得了廣泛的應(yīng)用。 接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。 有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 報警電路 若二氧化碳濃度參數(shù)超標時，則啟動蜂鳴器報警，然后單片機控制紅色 LED 發(fā)光二極管閃爍 ,工作人員也可以根據(jù)此情況來查看相應(yīng)的區(qū)域或者采取相應(yīng)的措施。 MAX232C 外圍需要 4 個電解電容 C1， C2， C3， C4，它們是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為 1μ F/16V，選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片； C5為 F 的去藕電容。MAX232C 芯片可以完成電平轉(zhuǎn)換這一工作。適用于終端設(shè)備（ DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（ DCE）之間的接口。但接收緩沖器只能讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器則只能寫入不能讀出，它們的地址為 99H。在使用轉(zhuǎn)換子程序之前必須確定通道功能寄存器 B 的值，其賦值語句為“ MOV B,data”（ 00H~03H）。由于 ADC0832 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間僅為 32μ S，所以 A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采樣頻率可以很快，從而也保證的某些場合對A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)實時性的要求。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 表 2 作為單通道模擬信號輸入時 ADC0832的輸入電壓是 0~5V且 8位分辨率時的電壓精度為 。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11個字節(jié)的下沉輸出 DATD0。當 2 位數(shù)據(jù)為“ 0”、“ 1”時，將CH0作為負輸入端 IN， CH1 作為正輸入端 IN+進行輸入。在第 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 3個脈沖下沉之前 DI端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項見表 1。（見圖 ）當 ADC0832未工作時其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。獨立的芯片使能 輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。 ADC0832 為 8位分辨率 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 178。 178。 178。C ； 芯片接口說明： 178。 商用級芯片溫寬為 0176。 5V 電源 供電時輸入電壓在 0~5V 之間； 178。 圖 ADC0832封裝以及各端子 ADC0832 的主要 特點 及管腳 ADC0832 的主要 特點 有： 178。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D轉(zhuǎn)換器 的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。 常用的 A/D 轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，前者轉(zhuǎn)換時間短，但抗干擾能力差；后者轉(zhuǎn)換時間 長，抗干擾能力較強。波長紅外光的強度，以此表示二氧化碳氣體的濃度。 圖 NDIR紅外氣體分析示意圖 圖 為 NDIR 紅外氣體分析原理圖。對同一氣體， 錯誤 !未找到引用源。 及厚度 錯誤 !未找中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 到引用源。 式中 錯誤 !未找到引用源。 （ ） 式中： 錯誤 !未找到引用源。 ．當由氣體介質(zhì)中的分子數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 ： 當紅外光通過待測氣體時，這些氣體分子對特定波長的紅外光有吸收 作用，其吸收關(guān)系服從朗伯 比爾吸收定律。專業(yè)的二氧化碳濃度測量儀表的價格一般都在上萬元 /臺，在一般用戶中難以普及，因此，本論文針對此問題設(shè)計一種能夠應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上的二氧化碳檢測器。在作物的整個生長期，都需要提供不同濃度的二氧化碳?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 AT89S52 單片機的特點 AT89S52 的 PDIP 封裝管腳如圖 所示。 市場上比較流行的單片機種類主要有 Intel公司、 Atmel公司和 Philip公司的 8051系列單片機， Motorola 公司的 M6800 系列單片機， Intel 公司的 MCS96 系列單片機以及Microchip 公司的 PIC 系列單片機等。 具體 的系統(tǒng)框圖如圖 所示： 圖 二氧化碳檢測器的原理圖 RXD TXD P0 INTO AT89S52 RST XTAL2 XTAL1 P2 ~ 二 氧化碳傳感器 1~n 采樣保持器 RS 232 上位計算機 復(fù)位電路 鍵盤顯示 聲光報警 A/D轉(zhuǎn)換電路 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 3 硬件設(shè)計 微控制器概述和選用 計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積龐大。單片機通過 A/D0832 轉(zhuǎn)換器把從傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 鍵盤：用以人工預(yù)置各適宜環(huán)境參數(shù)值。 整個溫室測控系統(tǒng)主要由溫室內(nèi)外環(huán)境自動測試系統(tǒng)， (間接 )自動控制系統(tǒng)， 人機對話接口和通訊接口四個部分組成。其中，上位機是溫室主機 (PC 機 )，下位機是檢測器。該系統(tǒng)在設(shè)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(nèi)二氧化碳濃度的在線實時檢測。 總體上說，我國自行開發(fā)的溫室測控系統(tǒng)其技術(shù)水平和調(diào)控能力與發(fā)達國家還有一定的差距。 ，軟件實現(xiàn)模式固定，不能進行功能擴展 【 9】 。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。溫室內(nèi)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(nèi)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(gòu)的自動控制，如無級調(diào)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。隨著計算機技術(shù)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(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其自動控制和管理技術(shù)不斷得以提高，在世界各地都得到了長足的發(fā)展 【 1】【 2】 。 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?。溫室?nèi)的二氧化碳濃度參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長。現(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。 humidity。s living standards generally improve, especially the Large and medium cities need to supply the fresh vegetables in anniversary, This needs to develop production of the greenhouse Carbon dioxide on crop growth and plays a very important role. In recent years, the rural north China have formed a greenhouseled industrialization of agriculture, therefore, applied for the increase of carbon dioxide created favorable conditions. Because different crops need different carbon dioxide concentrations, the growth in carbon dioxide it difficult to control its facilities in the amount of emissions, so carbon dioxide detector developed and used in greenhouse agriculture production, raise agricultural science and technology to promote agricultural ine and farmers increase of farreaching significance. This thesis presents the measuring and controlling system about temperature, humidity and carbon dioxide39。該系統(tǒng)考慮到溫室環(huán)境的復(fù)雜性增加傳感器實現(xiàn)多點多目標因子的檢測。針對不同的參數(shù)，可以通過鍵盤人為設(shè)定作物所期望的上、下限值。近些年來，我國北方農(nóng)村形成了以日光溫室為主導(dǎo)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，因此，為二氧化碳的增施創(chuàng)造了有利的條件。二氧化碳氣體對農(nóng)作物的生長起著非常重要的作用。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、溫濕度的準確檢測。 本系統(tǒng)具有易于操作、運行可 靠、便于擴充等特點。 關(guān)鍵詞：日光溫室，二氧化碳濃度，溫濕度，單片機，測控 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 II Design of carbon dioxide infrared detector based on MCU Abstract As our country realizes the paratively welloff level basically, people39。 temperature。 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(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是日光溫室已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。以日光溫室為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大