【正文】 灌技術(shù)具有灌 水均勻，提高地溫，保持土壤疏松，降低室內(nèi)濕度，減輕病害發(fā)生，生育期提前等優(yōu)點(diǎn)。 光質(zhì)即光波的組成，研究表明作物葉片具有對(duì)可見(jiàn)光的高吸收率和對(duì)紅外線的低吸收率這一習(xí)性，這有利于作物在有效的利用光能進(jìn)行光合作用的同時(shí)使光合器官免受高溫的傷害。當(dāng)光照強(qiáng)度低于光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，就需要進(jìn)行人工補(bǔ)光。在露天條件下，空氣中的 CO2濃度一般能滿足光合作用的需要，但在溫室環(huán)境中由于光合作用的不斷進(jìn)行， CO2濃度隨之下降，如不及時(shí)補(bǔ)充，盡管光照條件好，水肥充足，作物仍然不能進(jìn)行旺盛的光合作用，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)積累減少，難以實(shí)現(xiàn)早熟高產(chǎn)。 溫室內(nèi) CO2 的控制就是掌握好濃度。因此，單因子控制是不能達(dá)到良好效果的。各國(guó)溫室技術(shù)研究的核心是溫室復(fù)合環(huán)境優(yōu)化控制研究。這是對(duì)溫度、濕度、光照和 CO2濃度等進(jìn)行單獨(dú)控制的方法，其中主要是控制溫度，其次是濕度，包括空氣濕度和土壤〔或基質(zhì)〕的濕度。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和 CO2濃度為隨變因素，使這 4 個(gè)主要環(huán)境 因素隨時(shí)處于最佳配合狀態(tài)。有的系統(tǒng)還可監(jiān)測(cè)葉面積指數(shù)、葉溫、蒸騰量和長(zhǎng)勢(shì)等生物活體信息，對(duì)生物體的重量、 大小、形態(tài)等進(jìn)行非接觸式和非破壞性監(jiān)測(cè)，從而對(duì)溫室溜溉、施肥、加熱、降溫、補(bǔ)光、保溫、遮陽(yáng)、 CO2 濃度、加濕、除濕等作業(yè)進(jìn)行綜合控制 .還有人根據(jù)產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格變化的規(guī)律和作物生長(zhǎng)規(guī)律，對(duì)作物的光合作用條件進(jìn)行優(yōu)化控制，以期獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益。溫室控制軟件也越來(lái)越多，越來(lái)越方便與成熟，專家系統(tǒng)也不斷發(fā)展和完善，并成為當(dāng)前溫室控制技術(shù)研究的重要方向。采用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫。 (3) 使用濕度傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)讀數(shù)據(jù)采集，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，實(shí)現(xiàn)范圍為 1%— 99%RH 的濕度控制。 總體方案設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要有自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)，人機(jī)對(duì)話接口這三個(gè)部分組成。 本課題所選用的二氧化碳傳感器是FIGARO(弗加羅 )公司生產(chǎn)的固態(tài)電化學(xué)型氣體敏感元件 TGS4顯示部分由單片機(jī)分時(shí)把溫度濕度及二氧化碳濃度值送到數(shù)碼管顯示。在電路的設(shè)計(jì)中，在實(shí)現(xiàn)其所要求的功能基礎(chǔ)上，盡量使電路簡(jiǎn)單。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是把為數(shù)據(jù)寬度的處理器能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單片機(jī)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等工作。 引腳圖如 ： 8 圖 AT89C51 引腳圖 1．主要性能參數(shù) AT89C51 系列單片機(jī)主要性能參數(shù)如下： 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 8 個(gè)中斷源 同時(shí)，AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 Vcc：電源電壓 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。熱點(diǎn)偶的工作原理：兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩 端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。熱敏電阻根據(jù)溫度系數(shù)分為兩類：正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱 敏電阻。 熱電偶和熱敏電阻的測(cè)量精度都比較高，成本比較低，而且測(cè)量的范圍也比較廣，但是它容易收 到測(cè)量場(chǎng)所及環(huán)境的限制，高溫和長(zhǎng)期使用時(shí)由于環(huán)境的限制會(huì)使其性能下降，需要定期檢查與更換，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)很大不便。集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路 . 集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、價(jià)格總體 上較低、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。 — 流過(guò)器件（ AD590）的電流，單位為 mA； AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。輸出電阻為 710MW。 ℃。本設(shè)計(jì)用了具有獨(dú)立調(diào)節(jié)功能的測(cè)溫電路。 溫度測(cè)量電路圖： 5K20K1K25K5K10K50KI N 0A2L M 35812VA1L F 35315V測(cè)溫電路AD590 R 19溫度傳感器C A PC A PD3D I O D E S C H O T T K Y15v15V15VC 13R 17R 18R 19R 20R 21R 22R 23D 1015V5VC13C14 圖 溫度測(cè)量電路 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 簡(jiǎn)介 單片機(jī)接受的是數(shù)字信號(hào)，而傳感器經(jīng)測(cè)量電路輸出的是模擬電壓信號(hào)，因此就需要把模擬 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的元件 A/D 轉(zhuǎn)換器。主要特性 （ 1） 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 ADC0809 的工作過(guò)程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1， 將地址存入地址鎖存器中。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。單一電源， +5V 供電。轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時(shí)鐘頻率。在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。國(guó)外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價(jià)格十分昂貴。本設(shè)計(jì)選用了電容式傳感器 HS1101?？梢詰?yīng)用于辦公自動(dòng)化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 可用于線性電壓或頻率輸出回爐 R51 是防止短路的保護(hù)電阻。通過(guò)不同的兩個(gè)電阻 R19，R20 進(jìn)行傳感器的不停充放電，產(chǎn)生方波輸出。為了更好提高測(cè)量精度，將采用下位機(jī)負(fù)責(zé)采集頻率，將頻率值送入上位機(jī)進(jìn)行分段處理。但是，由于 TGS4160 的預(yù)熱時(shí)間較長(zhǎng) (一般為 2 小時(shí) )，所以，該器件比較適合于在室溫下長(zhǎng)時(shí)間通電連續(xù) 工作。 測(cè)量范圍： 0～ 5000ppm； 加熱器電流： 250mA； 使用溫度：－ 10～＋ 50℃ ； 該元件在兩個(gè)電極之間充有陽(yáng)離子固體電解質(zhì)。其外層頂蓋上又罩上了一層 60 目的不銹鋼網(wǎng)。圖中，陽(yáng)極與傳感器的第 3腳 S（＋）相連，陰極與傳感器的第 4 腳 S（－）相連，Ｐｔ加熱器與傳感器的第 1， 6 腳相連，內(nèi)部熱敏電阻與傳感器的第 2， 5 腳相連?？撮T狗 (Watchdog)電路是自行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的重要保證 ，幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含看門狗電路。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個(gè)定時(shí)器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運(yùn)行不正常，可能導(dǎo)致看門狗系統(tǒng)也癱瘓。 CS：片選擇輸入； WP：寫保護(hù)輸入。 X25045 引腳如圖 所示 圖 X25045 引腳圖 X25045 硬件連接圖如圖 所示。 C R3 的時(shí)間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因?yàn)檫@時(shí)CPU 的振蕩器已經(jīng)在工作。因而機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性及操作人員按鍵動(dòng)作決定，一般為 5ms～ 20ms；按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短是由操作人員的按鍵按壓時(shí)間長(zhǎng)短決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒不等。 圖 按鍵電路圖 顯示電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)并行 I\O 口 數(shù)量是有限的，有時(shí)并行口需做其他更重要的用途，一般不會(huì)用數(shù)量較多的 I\O 口專門來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示電路。 abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 3D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 2D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 1D P Y _7 S E G _D PA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74L S 164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74L S 164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74L S 1641 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 1R E S P A C K 41 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 2R E S P A C K 41 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 3R E S P A C K 4N P NR7R E S 2R8R E S 4R9R E S 2COMCOMCOMvi nvoutADJV C CP J6 圖 顯示電路 74LS164 是一個(gè)串入并出的 8 位移位寄存器，它常用于單片機(jī)系統(tǒng)中 ，下面簡(jiǎn)要介紹一下。時(shí)鐘輸入，串行輸入帶緩沖。功耗： 10MW/bit 值得一提的是，動(dòng)態(tài)掃描顯示方式中，動(dòng)態(tài)掃 描的頻率有一定的要求，頻率太低， LED 將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到 接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小。其中 A、 B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，共一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。 Q1? Q8（第 36 和 1013 引腳）并行輸出端分別接 LED 顯示器的 hg在給出了 8 個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入 74LS164 的第一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，然后再來(lái)一個(gè)脈沖會(huì)有什么發(fā)生呢？再來(lái)一個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì) 從最高位移出，搞清了這一點(diǎn)， 6 片 7LS164 首尾相串，而時(shí)鐘端則接在一起，這樣，當(dāng)輸入 8 個(gè)脈沖時(shí)，從單片機(jī) RXD 端輸出的數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一片 74LS164 中了，而當(dāng)?shù)诙€(gè) 8 個(gè)脈沖到來(lái)后，這個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二片 74LS164，而新的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第一片 74LS164，這樣，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè) 8 個(gè)脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù)被送 22 到了最左面的 164 中，其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第一、二、三、四、五片 74LS164中。 蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。在 陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起 ,本文選用的是XY 系列壓電式蜂鳴器，它具有耐高溫、防潮、防濕、防污染。雖然通用交流 SSR 以其獨(dú)特的過(guò)零導(dǎo)通的特點(diǎn)被廣大用戶所青睞 ,但是對(duì)于高電壓高沖擊電流的容性負(fù)載 ,通用交流 SSR 難以滿足控制要求 ,制約著 SSR 在這一領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。 交流固態(tài)繼電器按開關(guān)方式分有電壓過(guò)零導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱過(guò)零型）和隨機(jī)導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱隨機(jī)型）； 按輸出開關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強(qiáng)型）； 按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（ 自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）； 另外輸入端又有寬范圍輸入（ DC3－ 32V）的恒流源型和串電阻限流型等。 （ 3）快速轉(zhuǎn)換 :固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。當(dāng)向大面積的溫室群集中供熱時(shí)，熱水在傳輸中的熱量損失是很大的。在溫室熱負(fù)荷較大時(shí) 2 臺(tái)水泵全部啟動(dòng)，較小時(shí)啟動(dòng)其中一臺(tái)?，F(xiàn)代化溫室中，采用微滴灌方式，可大幅度的節(jié)約用水。具體工作流程如下， 單片機(jī)在相應(yīng)引腳輸出低電平信號(hào)，經(jīng)同向驅(qū)動(dòng)器加到光電隔離器 TLP521 一 4 的輸入引腳，此時(shí)光藕上加載的電壓一旦超過(guò) 3v，就開始產(chǎn)生光信號(hào)，而輸出引腳將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，再經(jīng)三極管放大后控制繼電器打開執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如加熱器開關(guān)、風(fēng)扇開關(guān)、噴淋開關(guān)和二氧化碳罐電磁閥等，然后執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始工作，在電路中接入接觸器的主要目的是保護(hù)用電器。有兩條鉑金絲，一條焊到貯藏器內(nèi)，另外一條在一套磁力裝置推動(dòng)下可停留在與極限溫度或被控制溫度相應(yīng)的分度線上