【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Cl，C2對(duì)有微調(diào)頻率的作用。電路中的反饋元件選用石英晶體，電容Cl和C2均為22PF，晶體與電容的安裝位置應(yīng)盡量靠近單片機(jī)。圖32時(shí)鐘電路復(fù)位電路設(shè)計(jì) 89系列單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)也需要復(fù)位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于一定的初始狀態(tài)，并從初始態(tài)開始工作。按下SW鍵，電源對(duì)電容充電，使RST端快速到達(dá)高電平；松開按鍵，電容向芯片內(nèi)阻放電，RST恢復(fù)為低電平，從而使單片機(jī)迅速可靠復(fù)位，一般電阻R1選470Ω，電容選22uF。AT89S52的按鍵復(fù)位電路見圖33，電路簡(jiǎn)單可靠。圖33 按鍵復(fù)位電路 充電芯片的選擇CN3068是可以對(duì)單節(jié)可充電鋰電池進(jìn)行恒流/恒壓充電的充電器電路。該器件內(nèi)部包括功率晶體管，應(yīng)用時(shí)不需要外部的電流檢測(cè)電阻和阻流二極管。CN3068只需要極少的外圍元器件，熱調(diào)制電路可以在器件的功耗比較大或者環(huán)境溫度比較高的時(shí)將芯片溫度控制在安全范圍內(nèi)。，也可以通過一個(gè)外部的電阻調(diào)節(jié)。充電電流通過一個(gè)外部電阻設(shè)置。當(dāng)輸入電壓掉電時(shí)，CN3068自動(dòng)進(jìn)入低功耗的睡眠模式，此時(shí)電池的電流消耗小于3微安。其它功能包括輸入電壓過低鎖存，自動(dòng)再充電，電池溫度監(jiān)控以及充電狀態(tài)/充電結(jié)束狀態(tài)指示等功能。 CN3068是專門為一節(jié)鋰電池而設(shè)計(jì)的線性充電器電路，利用芯片內(nèi)部的功率晶體管對(duì)電池進(jìn)行恒流和恒壓充電。充電電流可以用外部電阻編程設(shè)定，最大持續(xù)充電電流可達(dá)500mA，不需要另加阻流二極管和電流檢測(cè)電阻。CN3068包含兩個(gè)漏極開路輸出的狀態(tài)指示輸出端，充電狀態(tài)指示端STAT2和充電結(jié)束指示輸出端STAT1。芯片內(nèi)部的功率管理電路在芯片的結(jié)溫超過115℃時(shí)自動(dòng)降低充電電流，這個(gè)功能可以使用戶最大限度的利用芯片的功率處理能力，不用擔(dān)心芯片過熱而損壞芯片或者外部元器件。這樣，用戶在設(shè)計(jì)充電電流時(shí)，可以不用考慮最壞情況，而只是根據(jù)典型情況進(jìn)行設(shè)計(jì)就可以了，因?yàn)樵谧顗那闆r下，CN3068會(huì)自動(dòng)減小充電電流。 當(dāng)輸入電壓大于電源低電壓檢測(cè)閾值和電池端電壓時(shí)，CN3068開始對(duì)電池充電，STAT2管腳輸出低電平，表示充電正在進(jìn)行。如果電池電壓Kelvin檢測(cè)輸入端(FB)的電壓低于3V，充電器用小電流對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電。當(dāng)電池電壓Kelvin檢測(cè)輸入端(FB)的電壓超過3V時(shí)，充電器采用恒流模式對(duì)電池充電。當(dāng)電池電壓Kelvin檢測(cè)輸入端(FB)的電壓接近電池端調(diào)制電壓時(shí)，充電電流逐漸減小，CN3068進(jìn)入恒壓充電模式。當(dāng)充電電流減小到充電結(jié)束閾值時(shí)，充電周期結(jié)束，STAT2端輸出高阻態(tài)，STAT1端輸出低電平，表示充電周期結(jié)束，充電結(jié)束閾值是恒流充電電流的10%。如果要開始新的充電周期，只要將輸入電壓斷電，然后再上電就可以了。當(dāng)電池電壓Kelvin檢測(cè)輸入端(FB)的電壓降到再充電閾值以下時(shí)，自動(dòng)開始新的充電周期。芯片內(nèi)部的高精度的電壓基準(zhǔn)源，誤差放大器和電阻分壓網(wǎng)絡(luò)確保電池端調(diào)制電壓的誤差在177。1%以內(nèi)，滿足了電池的要求。當(dāng)輸入電壓掉電或者輸入電壓低于電池電壓時(shí)，充電器進(jìn)入低功耗的睡眠模式，電池端消耗的電流小于3uA，從而增加了待機(jī)時(shí)間。CN3068的管腳排列如圖34所示：CN3068 11 FB TEMP IR STAT2 GND STAT1 VCC BAT 圖34CN3068的管腳排列 CN3068特點(diǎn)：（1）輸入電壓范圍： 到 6V （2）不需要外部阻流二極管和電流檢測(cè)電阻 （3）恒壓充電電壓 ，也可外接電阻調(diào)整恒壓充電電壓（4）可設(shè)置的持續(xù)恒流充電電流可達(dá) 500mA （5）采用恒流/恒壓/恒溫模式充電，既可以使充電電流最大化，又可以防止芯 片過熱 （6）電源電壓掉電時(shí)自動(dòng)進(jìn)入低功耗的睡眠模式 （7）充電狀態(tài)和充電結(jié)束狀態(tài)雙指示輸出（8）封裝形式SOP8 (9)無(wú)鉛產(chǎn)品 穩(wěn)壓電源電路采用LM7805系列集成穩(wěn)壓器，可以輸出正5V直流電壓。CC8分別為輸入端和輸出端采用濾波電容，輸出端接一個(gè)齊納二極管進(jìn)一步穩(wěn)定輸出電壓。 過充保護(hù)電路 為了防止把電池充壞，本系統(tǒng)還采用了簡(jiǎn)單自己設(shè)計(jì)的過沖保護(hù)電路，本電路還需以后的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在不發(fā)生過充時(shí)，由于二極管D1的阻隔三極管不導(dǎo)電。當(dāng)充電電壓升到5V左右時(shí)，三極管（2N3055）開始導(dǎo)通，它對(duì)電池進(jìn)行分流，以防止過充。Q1應(yīng)裝在中等尺的散熱板上。Q1選用低電壓的齊納管。 太陽(yáng)能電池板充電的電路圖如圖35所示： 圖35太陽(yáng)能電池板充電的電路圖 電池正極的恒壓充電電壓為： Vbat ＝ ＋106Rx 其中，Vbat的單位是伏特 Rx的單位是歐姆 太陽(yáng)能電池板采用尺寸112mm*65mm*4mm，開路6V，短路電流150MA。充電池采用四節(jié)鎳鎘電池。 傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)構(gòu)成了現(xiàn)代信息技術(shù)，迅速成為信息時(shí)代的三大支柱產(chǎn)業(yè)。后兩者得到了迅速發(fā)展，但傳感器技術(shù)卻發(fā)展滯后。傳感器技術(shù)的發(fā)展是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T76651987傳感器通用術(shù)語(yǔ))規(guī)定了傳感器的定義為：“能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置”，通常由轉(zhuǎn)換元件和敏感元件組成。其中敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺?或響應(yīng))被測(cè)量的部分，被測(cè)量一般是非電量；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺?或響應(yīng))的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于測(cè)量或傳輸?shù)碾娦盘?hào)部分。 傳感器技術(shù)在我國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)中已發(fā)揮著重要的作用，主要用于對(duì)環(huán)境參數(shù)的獲取。根據(jù)檢測(cè)的對(duì)象，可分為土壤環(huán)境和空氣環(huán)境。前者包括土壤溫度、土壤PH值、土壤含水量；后者包括溫度、濕度、光照度、二氧化碳等。傳感器的原理如圖36所示：被測(cè)敏感元件接口電路轉(zhuǎn)換元件量 電信號(hào)輔助電源 圖36傳感器的原理 溫度是一個(gè)同人類的生活和工作息息相關(guān)的物理量，也是科學(xué)技術(shù)中最重要和常出現(xiàn)的物理量。常用的溫度傳感器有熱敏電阻、集成溫度傳感器、熱電偶、熱電阻等。 (1)熱敏電阻:利用半導(dǎo)體電阻隨溫度變化而明顯變化的特性制成的半導(dǎo)體測(cè)溫元件。目前使用最多的是陶瓷熱敏電阻。它的優(yōu)點(diǎn)是:靈敏度高，穩(wěn)定性好，工作溫度范圍大，體積小，過載能力強(qiáng)。它的不足之處是非線性，且互換性較差。 (2)熱電偶:利用物理學(xué)中金屬熱電效應(yīng)制成的溫度傳感器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、互換性好的優(yōu)點(diǎn)，是500℃800℃溫區(qū)的首選最優(yōu)溫度傳感器。 (3)PN結(jié)溫度傳感器:實(shí)質(zhì)是利用晶體二極管、三極管的PN結(jié)電壓隨溫度變化而變化的原理制成的溫度傳感器。具有線性度好、熱慣性小、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是互換性差。 (4)集成溫度傳感器:是將濕敏元件、偏置電路、放大電路及線形化電路集成在同一芯片上的測(cè)溫元件。與其它傳感器相比較，線性度和一致性較好，而且體積小，使用方便。據(jù)據(jù)實(shí)際情況，溫室內(nèi)溫度變化范圍為0℃40℃，變化范圍較小，并且變化速度較慢，因而傳感器的反應(yīng)速度不需要太高。通過分析比較上述幾種溫度傳感器的性能與實(shí)際情況的聯(lián)系，選擇使用集成溫度傳感器DS18B20。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要外接電路，故只需使用一根 I/0 數(shù)據(jù)線，就能既供電又傳輸數(shù)據(jù)；具有體積小，轉(zhuǎn)換快，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于需測(cè)量和控制溫度的領(lǐng)域。，與設(shè)定溫度進(jìn)行比較。如溫度大于給定溫度時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)，打開窗戶；當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)，關(guān)閉窗戶。DS18B20簡(jiǎn)介Dallas半導(dǎo)體公司研發(fā)的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20成為世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。由于一線總線獨(dú)特經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶能輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為構(gòu)建測(cè)量系統(tǒng)引入了全新的概念?，F(xiàn)在，新一代DS18B20體積更小、更靈活、更經(jīng)濟(jì)。DS18B20與DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線接口”，測(cè)量溫度范圍是55176。C ~+125176。C，在10176。C ~ 85176。C范圍內(nèi)精度是177。176。C?，F(xiàn)場(chǎng)的溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式進(jìn)行傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。該測(cè)溫類電子產(chǎn)品適用于惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，例如設(shè)備、環(huán)境控制或過程控制。與前代產(chǎn)品不同的是，新一代產(chǎn)品支持的電壓范圍為3v~5v，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更方便靈活，而且新一代產(chǎn)品不但體積更小，而且性價(jià)比越高。DS18B20的特征獨(dú)特的單線接口，一個(gè)端口引腳即可進(jìn)行通訊每個(gè)器件存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器的序列號(hào)中有64位多點(diǎn)分布式的測(cè)溫應(yīng)用簡(jiǎn)單方便測(cè)溫范圍是55176。C ~ +125176。C（67 ~ +257176。F），在10176。C ~ 85176。C范圍內(nèi)的精度為177。176。C使用者選擇為9~12位數(shù)字的溫度計(jì)分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字最多需75毫秒用戶可自定義非易失性溫度報(bào)警裝置報(bào)警搜索命令能夠識(shí)別并標(biāo)志超過程序所限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件應(yīng)用包括溫度控制、消費(fèi)品、工業(yè)系統(tǒng)、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng)DS18B20同測(cè)溫軟件AD590相比較而言，其外圍的硬件電路更加簡(jiǎn)單，它可通過一個(gè)單線接口接受或發(fā)送信息，也就是說(shuō)僅需一條連接線即可與單片機(jī)連接，無(wú)需外部電源和A\D轉(zhuǎn)換電路，安裝使用起來(lái)特別方便，節(jié)省了大量的成本。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖37所示：存儲(chǔ)器和控制邏輯64位ROM和單線接口高速緩存存儲(chǔ)器溫度靈敏器件 內(nèi)部VDD低溫觸發(fā)器TL高溫觸發(fā)器TH電源探測(cè)配置寄存器 8位CRC生成器圖37DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的引腳如圖所示：DALLASDS18B20 GND DQ VCC圖 DS18B20外部引腳引腳說(shuō)明：GND 接地，VCC接電源， DQ 是數(shù)據(jù)I\O口。 DS18B20構(gòu)成的測(cè)溫系統(tǒng)，只需要外接一個(gè)上拉電阻就能實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)之間的通訊。簡(jiǎn)單的溫度檢測(cè)電路如圖38所示： 圖38溫度檢測(cè)電路 濕度是表征空氣中所含水蒸氣含量的物理量，常用相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度來(lái)表示。影響植物生長(zhǎng)的濕度用相對(duì)濕度來(lái)表示。準(zhǔn)確快速采集花卉生長(zhǎng)環(huán)境的濕度信息，對(duì)于植物生長(zhǎng)環(huán)境是否為最佳狀態(tài)極為重要。 針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的具體情況，對(duì)濕度傳感器應(yīng)有以下的要求：可應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有良好的精確度和靈敏度、量程寬，測(cè)濕的范圍為0100%RH，檢測(cè)的壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性高，可靠性好，傳感器輸出濕度檢測(cè)是線性的。 土壤濕度是最重要和最常用的土壤信息，它能夠科學(xué)地控制和調(diào)節(jié)土壤水分狀況，進(jìn)行合理的節(jié)水灌溉，實(shí)現(xiàn)科學(xué)用水。植物的生長(zhǎng)環(huán)境一般要求土壤水分占土壤持水量的60%～80%最適宜。因此，準(zhǔn)確迅速地測(cè)出土壤含水量，能夠適時(shí)作出灌溉施肥決策或排水措施，使植物生長(zhǎng)發(fā)育期內(nèi)保持最適宜的土壤水分。 目前，直接測(cè)定土壤水分的方法主要有烘干法、電容法、間接測(cè)量可用石膏電阻塊、時(shí)域反射儀 (TDR)、中子儀和張力計(jì)等。 考慮到電路的復(fù)雜程度及成本問題，本系統(tǒng)可采用簡(jiǎn)單電路，控制土壤濕度保持在60%～80%之間。 土壤水分檢測(cè)電路是由兩個(gè)三極管VV2及部分外圍元件組成的。石墨電極的電阻隨濕度變化而改變，土壤濕度變大時(shí)，其體電阻也隨之增大， V1因其基極電位增高而截止，從而造成V2也截止，使其集電極的輸出為低電平。當(dāng)土壤含水量降低到規(guī)定值以下時(shí)，V1由于其基極電位降低而導(dǎo)通，于是V2也導(dǎo)通，從而V 2 集電極輸出的是高電平，使單片機(jī)控制電磁閥打開，開始澆水；當(dāng)土壤含水量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，檢測(cè)電路的V2管輸出的高電平，由反向器U6反向后，輸出低電平，從而控制電磁閥關(guān)閉。調(diào)節(jié)RES的阻值，能夠控制土壤濕度的范圍在60%80%之間，具體的阻值經(jīng)后期實(shí)驗(yàn)測(cè)定。土壤濕度傳感器的工作原理，如圖39所示：圖39濕度傳感器電路組成 花卉生長(zhǎng)的需要光照。光照是植物制造營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的源泉，是進(jìn)行光合作用的必要條件。沒有光照或光照較