【正文】 的作用。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)溫室內(nèi)二氧化碳的濃度，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜，水果生長的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質(zhì)、高效益的重要環(huán)節(jié)。 20 世紀(jì) 60 年代， 生產(chǎn)型的高級中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 溫室開始應(yīng)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(shè)施廣泛應(yīng)用于園藝作物生產(chǎn)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。目前，國外現(xiàn)代化溫室的內(nèi)部設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn) 【 6】 。與此同時(shí)，從 1979 年至 1994 年，從歐美、日本等國家引進(jìn)了一系列現(xiàn)代化溫室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。目前我國引進(jìn)溫室的測控系統(tǒng)大多投資大、運(yùn)行費(fèi)用過高，并且測控系統(tǒng)中所側(cè)重考慮的環(huán)境參數(shù)與我國的氣候特點(diǎn)存在矛盾。因此，以上產(chǎn)品的推廣使用價(jià)值仍然不大 【 10】 。 課題的主要內(nèi)容及研究意義 為適應(yīng)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(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的二氧化碳濃度檢測系統(tǒng)。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 2 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 為了便于管理本設(shè)計(jì)以上、下位機(jī)模型為陽光溫室測控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集與處理模塊能夠完成溫室內(nèi)二氧化碳濃度的模擬量的采集和處理，結(jié)果送數(shù)據(jù)存儲器或傳輸給監(jiān)控服務(wù)器，由監(jiān)控服務(wù)器存儲和管理，輸出控制模塊主要負(fù)責(zé)與主機(jī)相連接時(shí)溫室執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制；通信模塊則是基于 RS232 總線，由雙絞線進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)檢測器和主機(jī)的通信。 3．人機(jī)對話接口 LED 顯示系統(tǒng)：顯示溫室內(nèi)的二氧化碳濃度環(huán)境參數(shù)值。 詳細(xì)設(shè)計(jì) 本文通過以上對陽光溫室蔬菜中的參量及其相互關(guān)系的分析研究，對檢測系統(tǒng)總體方案進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機(jī)、美國生產(chǎn)的紅外二氧化碳傳感器 6004。本設(shè)計(jì)采用的是聲光報(bào)警，聲光報(bào)警主要是控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率和控制指示燈，使其一亮一滅，從而達(dá)到報(bào)警的目的。它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)的，在智能控制系統(tǒng)中，微控制器得到了廣泛的應(yīng)用 【 14】 。 AT89S52 是一種低功耗、低價(jià)格，高性能 8位微處理器。此外， AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，大都采用溫室大棚進(jìn)行作物的栽培和培育。但是，空氣中二氧化碳濃度的測量，是一個(gè)比較困難的問題，因?yàn)樗婕?到測量方法、信號的獲取和測量設(shè)備的成本。其測量精度：二氧化碳濃度相對誤差 2%；檢測重復(fù)性 1%；測量范圍：二氧化碳濃度 0～ 5%。 ，氣體介質(zhì)的厚度為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 經(jīng)積分得： 錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 顯然，有： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ ） 式（ ）表明：光強(qiáng)在氣體介質(zhì)中隨濃度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 互不相同。 種吸收氣體，則式（ ）應(yīng)改為 ??? )e x p (0 iicLII ? （ ） 因此對于多種混合氣體，為了分析特定組分，應(yīng)該在傳感器或紅外光源前安裝一個(gè)適合分析氣體吸收波長的窄帶濾光片，使傳感器的信號變化只反映被測氣體濃度變化。 波長的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監(jiān)測透過 !未找到引用源。人們把由模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器件（ Analog to Digital Converter）稱為模擬 — 數(shù)字轉(zhuǎn)換器，簡稱 A/D轉(zhuǎn)換器或 ADC；把中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 由數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換的器件（ Digital to Analog Converter）稱為數(shù)字 — 模擬轉(zhuǎn)換器，簡稱 D/A 轉(zhuǎn)換器或 DAC。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。 圖 ADC0832 封裝以及各端子 。 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 178。 8P 、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； 178。C to +85176。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 GND 芯片參考 0 電位（地）。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)輸出 。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。獨(dú)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。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32μ S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。但由于 DO端與 DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI端必須是高電平，表示啟始信號。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“ 0”、“ 0”時(shí)，將 CH0作為正輸入端 IN+， CH1作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。直到第 11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。更詳細(xì)的時(shí)序說明請見表 2。 ADC0832 芯片接口程序的編寫 ： 為了高速有效的實(shí)現(xiàn)通信，我們采用匯編語言編寫接口程序。通道功能寄存器和轉(zhuǎn)換值共用寄存器 B。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 圖 ADC0832 數(shù)據(jù)讀取程序流程： 串行通信接口設(shè)計(jì) MCS52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（ SBUF），這兩個(gè)在物理上獨(dú)立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。 RS232 簡介 RS232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)開始 使能芯片 產(chǎn)生時(shí)鐘信號 輸入通道控制字 讀取 2 字節(jié)數(shù)據(jù) 字節(jié)數(shù)據(jù)校驗(yàn) 將值送入指定寄存器 結(jié)束 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 準(zhǔn)總 線。在接口電路和計(jì)算機(jī)接口芯片中大都是TTL/CMOS 電平，所以在通信時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以便與 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配。 10V 電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的 +5V 電源即可。 芯片接口電路 采用 MAX232 接口電路如圖 所： 圖 RS232 接口電路 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 選用其中 的一路發(fā)送 /接收， R1OUT 接 MCS51 的 RXD， T1IN 接 MCS51 的 TXD， DB9連接器直接接到 PC 機(jī)上。 1. 壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。 2. 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。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 報(bào)警電路 蜂鳴器報(bào)警電路及 LED發(fā)光二極管報(bào)警電路如圖 所示： （ a） 蜂鳴器報(bào)警電路 （ b） 發(fā)光二極管報(bào)警電路 圖 聲光報(bào)警 在單片機(jī)后接發(fā)光二極管 LED(LIGHT EMITTING DIODE)輸出顯示，發(fā)光二極管 LED是智能化測控儀表中 簡單而常用的輸出設(shè)備，通常用來指示機(jī)器的狀態(tài)或其他信息。發(fā)光效率和顏色取決與制造的材料，這里如果正常工作時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)綠色的 LED二極管發(fā)光，如果超過指定的上限值或者低于指定的下限值，則驅(qū)動(dòng)紅色 LED 二極管發(fā)光 ,同時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。 C 語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。為便于連接和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，將特定功能編成子程序，以調(diào)用子程序方式組成程序流。 主程序模塊 主程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，它負(fù)責(zé)組織調(diào)用各子程序模塊，完成系統(tǒng)初始化、顯示數(shù)據(jù)和處理按鍵等功能。在沒有外部控制信息輸入的情況下，系統(tǒng)分時(shí)、自動(dòng)采集二氧化碳傳感器的電壓值，并通過 A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，最后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過 LED 數(shù)碼管顯示。本 系統(tǒng)的子程序模塊主要有 :數(shù)據(jù)采集子程序、鍵盤子程序、顯示子程序等模塊等 【 32】【 33】 。 ADC0832 與單片機(jī)連接電路的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序流程圖如圖 所示。其中轉(zhuǎn)換子程序是在主程序中調(diào)用的，目的是為了不占用很長的中斷時(shí)間。 顯示子程序模塊 常用的顯示 方案有兩種：串口和并口。在譯碼方面有硬件和軟件兩種方式，為了減小硬件的復(fù)雜程度，設(shè)計(jì)采用軟件查表譯碼的方法。 圖 電源供電部分 電流采樣處理部分 電流采樣電路，是把電路中的電流用采樣元件轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后用 ADC 量化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號。 圖 電流采樣處理部分 。它由若干個(gè) 5X7或者 5X11 等 點(diǎn)陣 字符 位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好）。 單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。 單片機(jī)的設(shè)計(jì)需要考慮復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，通常在要求不高的場合，復(fù)位電路都是利用 RC 來制做的，現(xiàn)在也有很多種類的芯片提供高質(zhì)量的復(fù)位信號，但對于一般的場合，RC 已經(jīng)足夠了。 在單片機(jī)控制部分中，根據(jù)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本課題針對二氧化碳檢測器的研究，是對單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、和自動(dòng)化等專業(yè)知識的綜合運(yùn)用。將硬、軟件按實(shí)現(xiàn)的功能劃分成不同的模塊，可巡回檢測溫室內(nèi)的二氧化碳濃度并具有數(shù)碼顯示功能。根據(jù)預(yù)先設(shè)置的二氧化碳濃度的上下限值，如果檢測的結(jié)果超過了設(shè)定范圍，則啟動(dòng)聲光報(bào)警。根據(jù)簡單易用的原則設(shè)計(jì)了外形，幫助檢測人員提高效率。 /********LCD1602 數(shù)據(jù)寫入***********/ void LCD_WriteCom(uchar LCD_1602_COM)。 for(c=5。b) for(a=248。 sbit LCD_RW =P2^6。 //DI 和 DO 與單片機(jī)共接口 sbit ADC_Clk=P1^4。 float CO2_Num。//計(jì)數(shù)用 InitLcd()。Num_Con8。 Num_Con=0。.39。 CO2_View[1]=CO2_Num1%10000/1000+0x30。 if(CO2_View[0]==0x30) CO2_View[0]=39。)amp。 if(CO2_Num110000) { CO2_View[0]=39。 } if(CO2_Num1400) { CO2_View[0]=39。 CO2_View[2]=39。 CO2_View[4]=39。 V_Date=0。 //拉低時(shí)鐘 ADC_DI=1。 ADC_Clk=1。 //通道 0的第一位 _nop_()。 //第二次拉低時(shí)鐘， ADC0832 DI 接受數(shù)據(jù) ADC_DI=0。 } else { ADC_Clk=0。 _nop_()。 ADC_Clk=1。 //DI 開始失效，拉高電平，便于 DO數(shù)據(jù)傳輸 for(i= 0。 ADC_Clk=1。 else dis0|=0x00。 if (ADC_DO) dis1|= 0x80。 _nop_()。 ADC_CS=1。 } 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 37 void lcd_1602_word(uchar Adress_Com,uchar Num_Adat,uchar *Adress_Data) { uchar i。iNum_Adat。 } } /***************1602 函數(shù) *******************/ void LCD_WriteData(uchar LCD_1602_DATA) /********LCD1602 數(shù)據(jù)寫入***********/ { delay5ms()。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 38 _nop_()。 LCD_RS=0。 LCD_RW=0。 LCD_E=0。 LCD_WriteCom(0x38)。 //顯示光標(biāo)移動(dòng)位置 LCD_WriteCom(0x0