【文章內容簡介】 3）應改為 錯誤 !未找到引用源。 ???i uic iuLII e x p (0） （ 34） 此對于多種混合氣體，為了分析特定組分，應該在傳感器或紅外光源前安裝一個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。 6004 傳感器模塊有下面的兩種輸 出方式：模擬量輸出信號信號，處理簡單；數字接口： SPI/Microwire 或者 UART，他有相應的通訊協議。這里考慮到數字輸出比模擬輸出精度高并且抗干擾性好，本設計采用 UART 接口來讀取傳感器輸出的數字信號。由于 6004 與單片機的電平不兼容，將 6004 的串行輸出端（ TDX）通過電阻分壓接到單片機的 上， 6004 的串行輸入端（ RDX）經過一個高速光耦芯片 HCPLO631 升壓接到單片機的 口具體電路圖如圖 36。 12346004CON412 34IC95211R211kR241kR221kR2320kR2530kC22104C21104+5v +5VGND GNDTDXTDXRDXRDX+5vGNDQ15 Q14二氧化碳傳感器 6004 圖 36 二氧化碳傳感器 6004 接口圖 鍵盤模塊設計 在溫室監(jiān)控系統中，需要采用鍵盤對溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度的設定，輸入相應的閥值。 在本系統中，采用 4X4 的矩陣鍵盤，采用掃描的方式讀取鍵碼，每個鍵碼9 8 6 7 調光 5 4 調 CO2 西華大學畢業(yè)設計說明書 代表不同的功能。功能圖如圖 37 所示。 圖 37 鍵盤功能圖 初使 化時我們先讓 P1 口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，即讓P1口輸出 0xF0。掃描鍵盤的時候，我們讀 P1 口，看 P1是 否還為 0xF0,如果仍為 0xF0，則表示沒有按鍵按下；如果不 0xF0，我們先等待 10ms 左右，再讀 P1口，再次確認是否為 0xF0，這是為了防止是 抖動干擾造成錯誤識別，如果不是那就說明是真的有按鍵按下了，我們就可以讀鍵碼來識別到底是哪一個鍵按下了。矩陣鍵盤原理圖如圖 38. 123456789J1CON9PORT1_0PORT1_1PORT1_2PORT1_3PORT1_4PORT1_5PORT1_6PORT1_7VCCPORT1_7PORT1_6PORT1_5PORT1_3PORT1_2PORT1_1PORT1_0PORT1_4S1KEY4S2KEY4S3KEY4S4KEY4S5KEY4S6KEY4S7KEY4S8KEY4S9KEY4S10KEY4S11KEY4S12KEY4S13KEY4S14KEY4S15KEY4S16KEY4 圖 38 矩陣鍵盤原理圖 DS1302時鐘電路設計 本設計中，加入了時鐘模塊用以顯示日期和定時，在系統中可以定時，用戶根據當地的情況定時的加濕，加溫和降溫等其他功能，這樣就較為方便的控制溫室情況。 本設計中采用的是 DS1302 時鐘芯片， DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 。采用三線接口與 西華大學畢業(yè)設計說明書 CPU進行同步通信，可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數據。DS1302 增加了主電源 /后背電源雙 電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 在本設計中， DS1302 加一個 的晶振，為芯片提供計時脈沖。 8 腳接的是備用電源 VCC1，主電源是 VCC1 為 +5V，當 VCC2VCC1+ 時，由 VCC2向 DS1302 供電，當 VCC2VCC1 時，由 VCC1 向 DS1302 供電。 DS1302 的 RES、 IO、SCLK 接口分別接到單片機上，每根線上有 10k 的上拉電阻。 在 LCD 液晶顯示屏上顯示出年月日，如果主電源和備用電源都斷電后，DS1302 斷電，當再次通電后 DS1302 重啟，按照程序 初始時間開始計時，可以通過鍵盤的調時鍵來進行調試。 DS1302 原理圖如圖 39. X12X23VCC21RST5IO6SCLK7VCC18GND4IC3DS1302X1GNDR810KC11104+5VE1BATTR910KR1010K+5VDS1302C106pFC96pFPORT2_3PORT2_4PORT2_5RSTIOSCLKRSTIOSCLK123 6784 5J6CON839。C141uFGND 圖 39 DS1302 原理圖 顯示電路設計 本設計中需要用顯示屏實時的顯示外部環(huán)境參數，方便人機交流。液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、 PCB 線路板、背光源、結構件裝配在一起的組件．英文名稱叫“ LCD Module”，簡稱“ LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。液晶顯示模塊是一種常用的人機界面，其在單片機系統中的應用極為廣泛。液晶顯示模塊可以顯示字 符，又可以顯示簡單的圖形。 本設計的液晶顯示電路采用的是 1602 液晶模塊 LMA162A，它是一種點陣字符型液晶顯示模塊，可以顯示兩行 32 個字符，字符的點陣為 5 8 點，是一種很常用的小型液晶顯示模塊。 1602LCD 有 16 條引腳線， 1 腳接地， 2 腳接電源，3腳為液晶顯示器對比度調整端，外接一個滑動電阻用以調整對比度， 4 腳為寄存器選擇， 5 腳為讀寫信號線， 6 腳為使能端， 6 腳連接到單片機，由單 西華大學畢業(yè)設計說明書 片機控制。 714 腳為雙向數據線， 1 16 腳為背光電源的正負極。 LCD1602 接線圖如圖 310 所示。 在設計中，當系 統通電后，液晶顯示器顯示“ wele to systlm” ,當初始化完成后液晶顯示屏顯示出日期、溫度、濕度、光照、和二氧化碳濃度參數。 當按鍵盤調溫鍵時 1602 顯示 Function Option Temperature，然后按 09鍵輸入溫度閥值；當鍵盤調濕時 1602 顯示 Function Option RH；當鍵盤調時和定時時， 1602 顯示 Timer ChoseKey:UP/DOWN；當鍵盤調光時 1602 顯示 Function Option GZ；當鍵盤調 CO2 時， 1602 顯示 Function Option CO2。 12345678910111213141516LCD1602 CON16GND+5VW1105+5VPORT2_0PORT2_1PORT2_2+5VPORT0_0PORT0_1PORT0_2PORT0_3PORT0_4PORT0_5PORT0_6PORT0_7R11KT19012GNDLCD1602 接口RXD() 圖 310 LCD 接口電路 繼電器控制電路設計 單片機是一個弱電器件，一般情況下大都工作在 5V甚至更低的電壓。驅動電流在 MA 級以下，而要把它用于一些大功率場合，比如控制電動機，顯然是不可能的。所以，就要有一個外圍器件來連接單片機和大功率電器，這個環(huán)節(jié)就是所謂的“功率驅動”。繼電器就是一個典型、簡單有效的功率驅動器。繼電器驅動含有兩個意思：一是對繼電器進行驅動，因為繼電器本身對于單片機來說是一個功率器件；還有就是繼電器去驅動其他負載，比 如繼電器可以驅動中間繼電器可以直接驅動接觸器，所以繼電器驅動就是單片機與其他大功率負載接口。 本設計使用的是電磁繼電器，其構造如圖 311 所示， A 是電磁鐵， B 是銜鐵， C 是彈簧， D 是動觸點， E 是靜觸點。電磁繼電器工作電路可分為低壓控制電路和高壓工作電路組成?？刂齐娐肥怯呻姶盆F A、銜鐵 B、低壓電源 E1和開關組成；工作電路是由小燈泡 L、電源 E2和相當于開關的靜觸點、動觸點組成。連接好工作電路，在常態(tài)時， D、 E 間未連通，工作電路斷開。用手指將動觸點壓下，則 D、 E間因動觸點與靜觸點接觸而將工作電路接通，小燈泡 L 發(fā)光 。閉合 西華大學畢業(yè)設計說明書 開關 S，銜鐵被電磁鐵吸下來，動觸點同時與兩個靜觸點接觸，使 D、 E間連通。這時彈簧被拉長，觀察到工作電路被接通，小燈泡 L發(fā)光。斷開開關 S，電磁鐵失去磁性，對銜鐵無吸引力。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來的位置，動觸點與靜觸點分開，工作電路被切斷，小燈泡 L不發(fā)光。 圖 311 電磁鐵構造圖 本設計采用的繼電器控制電路圖如圖 312：圖中的 Q1接口接單片機 I/O口，光耦的作用是將繼電器和單片機隔離開，防止電流倒灌單片機燒毀單片機 I/O口；圖中的三極管起開關的作用，當 Q1 口輸入低電平時，光耦導通工作 ，三極管基極為高電平，三極管飽和導通，繼電器吸合。當 Q1口輸入為高電平時，光耦斷開，三極管基極為低電平，三極管未導通，繼電器斷開。圖中的二極管起保護作用，防止繼電器產生的感應電動勢燒壞三極管或繼電器。 +5V123J6CON3Q1C9104R5T19013GNDGNDQ112 34IC35211+5VR6R4D13LED1D111N4148+12V12J5CON2風扇GND風扇GNDJDQ1JDQT71VCCR31kD12LED1風扇GND 圖 312 繼電器控制電路圖 繼電器控制外圍的加熱器、風扇、電機等器件，當外界溫度超過閥值時，控制風扇的繼電器閉合，風扇工作使得溫室降溫，當溫度降低到閥值時繼電器斷開，風扇停止工作；當外界溫度低于閥值時，控制加熱器的繼電器閉合，加熱器工作使得溫室溫度上升，當溫度到 達閥值時，繼電器斷開，加熱器停止工作，由以上原理繼電器控制著其他的器件的工作和停止。 西華大學畢業(yè)設計說明書 電源電路設計 電源是整個系統的能量源泉，電源給各個器件提供電壓，在這個系統中的器件有兩種電壓， 5v 和 12v，所以我們設計了兩種電壓值的電壓。在單片機控制板中設計的 +5v 電壓，在繼電器控制板上設計的 +5v 和 +12v 電壓。 本設計采用的是線性穩(wěn)壓電源，是將 220V 交流電通過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路作用后轉變?yōu)橹绷麟姟＞€性穩(wěn)壓電源原理圖如圖 313（ 1）、（ 2）所示。 在本設計中我們采用多抽頭輸出變 壓器，其作用是把交流電網給的 220v，50HZ 交流電變換為多種伏度的電壓值；整流電路是由四個二極管組成，作用是把經過變壓后的交流電壓變化為單向的脈動直流電壓，本次設計中采用的是單相橋式整流電路，四個二極管并聯后接入輸入電壓，整流橋 分別把正負電壓整流 后 輸出正 向的 的兩次的整流電壓 ；濾波電路采用的是電容濾波方式，其作用是將整流后的單向脈動直流電壓中的紋波濾除掉，使其變?yōu)槠交闹绷麟?；穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓器 7805 和 7812，固定輸出 +5v 和 +12v。 +5V+5V123J1POWERC1104C4104C2470uFD1IN4007D3IN4007D2IN4007D4IN4007+12VR31KR21K電源部分D6LED2in12out3IC178XXGND GNDC6104C3C5+5V +5VGND123 456S1KEY3+5VUSBPOWER1DATA2DATA+3USBGND4SHELL15SHELL26J2USBCOND5LED2 圖 313（ 1）電源原理圖。 C1104