【正文】 定義書簽。以日光溫室為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。 20 世紀 60 年代，生產(chǎn)型的高級中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 2 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)。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。因此，以上產(chǎn)品的推廣使用價值仍然不大 【 10】 。 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 4 2 系統(tǒng)總體方案的設計 總體方案設計 為了便于管理本設計以上、下位機模型為陽光溫室測控系統(tǒng)。 3．人機對話接口 LED 顯示系統(tǒng)：顯示溫室內的二氧化碳濃度環(huán)境參數(shù)值。本設計采用的是聲光報警，聲光報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，從而達到報警的目的。 AT89S52 是一種低功耗、低價格，高性能 8 位微處理器?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，大都采用溫室大棚進 行作物的栽培和培育。其測量精度：二氧化碳濃度相對誤差 2%；檢測重復性 1%；測量范圍：二氧化碳濃度 0～ 5%。 （ ） 式中 K 為比例常數(shù)。 則式（ ）可寫成： 錯誤 !未找到引用源。若吸收介質中含 錯誤 !未找到引用源。 A/D 轉換器及其接口電路 接口是計算機與外部設備交換信息的橋梁，它包括輸入接口和輸出接口。 因此它廣泛應用在速度要求不高，而精度要求較高的各種領域中。 工作頻率為 250KHZ，轉換時間為 32μS ； 178。 CS 片選 使能，低電平芯片使能。 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。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。 表 1 如表 1所示，當此 2位數(shù)據(jù)為“ 1”、“ 0”時，只對 CH0 進行單通道轉換。隨后輸出 8位數(shù)據(jù)，到第 19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次 A/D轉換的結束。數(shù)據(jù)讀取程序以子程序調用的形式出現(xiàn)，方 便了程序的移植。這個通信口既可以用于網(wǎng)絡通信，亦可實現(xiàn)串行異步通信，還可以構成同步移位寄存器使用。 MAX232C 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的低功耗，單電源雙 RS232 發(fā) 送 /接受器。 總線的方式與 AT89S52 進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模旅婧喴榻B一下 錯誤 !未找到引用源。 !未找到引用源。 總線結構 傳統(tǒng)的單片機串行接口的發(fā)送和接收一般都各用一條線，如 MCS51 系列的 TXD 和RXD，而 錯誤 !未找到引用源。 總線上的所有的外圍器件都有規(guī)范的器件地址。 0 表示主機發(fā)送中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 19 數(shù)據(jù)， 1 表示主機接收數(shù)據(jù)。圖中 A0,A1,A2 是三條地址線，用于確定芯片的 硬件地址。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。 LED 是近似于恒壓的元件，導電時的正向壓降一般為 或 左右，反向擊穿電壓一般大于等于 5V，工作電流通常在 10～ 20mA 左右，故電路中需串聯(lián)適當?shù)南蘖麟娮?。因此，使?C 語言進行程序設計已成為軟件開發(fā)的一個主流。它的工作過程是 :系統(tǒng)上電后，單片 機 AT89S52 進入監(jiān)控狀態(tài)，同時完成對各個端口的初始化工作。數(shù)據(jù)采集子程序的功能是把各個參數(shù)變送器輸入的模擬量轉換為數(shù)字量。 顯示子程序模塊 常用的顯示方案有兩種：串口和并口。這就是說，主機無論是發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)，都向 錯誤 !未找到引用源。本文遵循系統(tǒng)的需求，進行總體分析與設計、模塊化設計、詳細設計，并對系統(tǒng)外形結構進行了設計?？蓚鬏敂?shù)據(jù)，提供系統(tǒng)的集中式管理功能。同時，在課題設計期間，還得到 李奇、許帥、曹利坤、楊海濤、李政 等同學的支持和幫助。ksv*3t nGK8! z89AmYWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8! z89AmYWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。老師淵博的知識、嚴謹務實的治學態(tài)度、開拓進取的工作作風，誨人不倦的精神、睿智練達的學者風范在這段時間里耳濡目染，將成為我以后工作學習中最寶貴的財富，將對我的一生產(chǎn)生重要的影響。根據(jù)預先設置的二氧化碳濃度的上下限值，如果檢測的結果超過了設定范圍，則啟動聲光報警。本課題針對二氧化碳檢測 器的研究，是對單片機技術、傳感器技術、電子技術、通信技術、和自動化等專業(yè)知識的綜合運用。 總線進行的，我們將 AT89S52 作為主器件 (主機 )， 24LC256 作為從器件 (從機 )。因此， TMOD 控制字設置為“ 05H”。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、數(shù)據(jù)處理子程序等模塊等 【 32】【 33】 。 主程序模塊 主程序是控制單片機系統(tǒng)按預定操作方式運轉的程序，它負責組織調用各子程序模塊，完成系統(tǒng)初始化、顯示數(shù)據(jù)和處理按鍵等功能。 C 語言是一種結構化程序設計語言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。 報警電路 蜂鳴器報警電路及 LED 發(fā)光二極管報警電路如圖 所示： 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 21 （ a） 蜂鳴器報警電路 （ b） 發(fā)光二極管報警電路 圖 聲光報警 在單片機后接發(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備，通常用來指示機器的狀態(tài)或其他信息。 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。 8 位低功耗 CMOS 的 EEPROM，具有工作電壓寬 (～ )、擦寫次數(shù)多 (大于 10000 次 )、寫入速度快 (小于 10ms)等特點。 總線外圍器件地址端口， A2,A1,A0在電路中接電源或接地的不同，形成的地址數(shù)據(jù)也不同。掛接到總線上的所有外圍器件、外設接口都是總線上的節(jié)點，每個節(jié)點都有一個固定的節(jié)點地址。 ，上拉電阻與電源電壓 VCC、 SDA/SCL、總線串接電阻有關，通常可選 5～ 10K。 總線器件同時接到 錯誤 !未找到引用源 。 芯片接口電路 采用 MAX232 接口電路如圖 所： 圖 RS232 接口電路 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 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 上。在接口電路和計算機接口芯片中大都是TTL/CMOS 電平，所以在通信時，必須進行電平轉換，以便與 RS232 標準的電平匹配。 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 15 圖 ADC0832 數(shù)據(jù)讀取程序流程： 串行通信接口設計 MCS52 單片機內部有一個全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（ SBUF），這兩個在物理上獨立的接收發(fā)送器，既可 以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。 ADC0832 芯片接口程序的編寫： 為了高速有效的實現(xiàn)通信，我們采用匯編語言編寫接口程序。直到第 11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。在第 1 個時鐘脈沖的下沉之前 DI端必須是高電平，表示啟始信號。芯片轉換時間僅為 32μ S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤轉換速度快且穩(wěn)定性能強。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 GND 芯片參考 0 電位（地）。C to +85176。 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 178。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎 ，其目前已經(jīng)有很高的普及率。 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。對同一氣體， 錯誤 !未找到引用源。 式中 錯誤 !未找到引用源。 的吸收 所造成的光強減弱為 錯誤 !未找到引用源。 二氧化碳傳感器的選擇 氣體傳感器主要可以 分為金屬氧化物半導體式傳感器、固體電解質傳感器、紅外式傳感器等，一般的半導體傳感器測量時受環(huán)境影響較大，輸出線性不穩(wěn)定；電解式氣體傳感器氣體的重復性比較差；紅外線吸收散射式氣體傳感器靈敏度高，可重復性好，響應時間快，考慮到系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性和經(jīng)濟性選擇采用紅外二氧化碳傳感器 6004。 二氧化碳數(shù)據(jù)的采集與處理 二氧化碳是植物進行光合作用的重要原料之一，可以提高植物光合作用的強度，并有利于作物的早熟豐產(chǎn)，增加含糖量，改善品質。各個系列的單片機各有所長，在處理速度、穩(wěn)定性、 I/O 能力、功耗、功能、價格等方面各有優(yōu)劣。顯示部分由比較廉價的 LED 數(shù)碼管對二氧化碳濃度進行分時顯示。 1．溫室內外環(huán)境自動測試系統(tǒng) 本設計研究的檢測器主要測試溫室內二氧化碳濃度環(huán)境參數(shù)。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，當二氧化碳濃度超過設定的上、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。 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 3 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。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 【 7】【 8】 ，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。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 進行有效、可靠地檢測而設計的。例如：二氧化碳濃度、空氣的溫度、濕度等。 singlechip microputer中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 IV 目錄 1 緒論 .................................................................. 1 研究目的和意義 ...................................................... 1 國內外發(fā)展狀況 ...................................................... 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................... 1 國內發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................... 2 課題的主要內容及研究意義 ............................................ 3 2 系統(tǒng)總體方案的設計 .................................................... 4 總體方案設計 ........................................................ 4 詳細設計 ............................................................ 5 3 硬件設計 .............................................................. 6 微控制器概述和選用 .................................................. 6 AT89S52 單片機的特點 .............................................. 6 AT89S52 單片機的主要特性 .......................................... 7 二氧化碳數(shù)據(jù)的采集與處理 ............................................ 7 二氧化碳傳感器的選擇 .............................................. 7 紅外二氧化碳傳感器的工作原理 ...................................... 8 ADC0832 的主要特點及管腳 ......................................... 10 ADC0832 與單片機的接口電路： ..................................... 12 串行通信接口設計 ................................................... 15 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 V RS232 簡介