【正文】 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。功耗： 10MW/bit 時(shí)鐘輸入 ，串行輸入帶緩沖。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 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?74 L S 16 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74 L S 16 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74 L S 16 41 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 1. 7J6 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 ，下面簡要介紹一下。 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，一般不會用數(shù)量較多的 I\O 口專門來驅(qū)動(dòng)顯示電路。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)間的長短是由操作人員的按鍵按壓時(shí)間長短決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒不等。為得到所需電壓，系統(tǒng)采用了電壓轉(zhuǎn)換芯片 LM781 LM7805 和 LM7812，三個(gè)芯片的輸入分別取 +19V、 +23V 和+12V，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出端輸出分別為系統(tǒng)所需的 +15V、 +5V 和 +12V 電壓。在看門狗定時(shí)器預(yù)置的時(shí)間內(nèi)若沒有總線活動(dòng)，則 X25045 將從 RESET 輸出一個(gè)高電平信號，經(jīng)過微分電路 C R3 輸出一個(gè)正脈沖，使 CPU 復(fù)位。 Vss：地； SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入 X25045； X25045 是美國 Xicor 公司的生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化 8 腳集成電路，它將 EEPROM、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片。但目前工控系統(tǒng)仍在使用廉價(jià)的普通型 8051 系列單片機(jī)，則看門狗電路必須由用戶自己建立。 單片機(jī)外圍控制電路設(shè)計(jì) 在本系統(tǒng)中單片機(jī)的外圍電路較多，可分為以下幾部分：看門狗電路、系統(tǒng)電源、溫濕度及 CO2濃度信號采集電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路、 LCD 顯示電路、鍵盤輸入及報(bào)警電路和單片機(jī) I/O 的擴(kuò)展電路等。5％ RH、加熱電壓為 177。雖然 EMF 絕對值隨環(huán)境溫度的上升而上升， ΔEMF 卻保持常量，而且它在－ 10℃ ～＋ 50℃ 溫度范圍內(nèi)，基本不受溫度的影響。 從上式看出，通過監(jiān)測 S（＋）、 S（－）兩個(gè)電極之間所產(chǎn)生的電勢值 EMF，就可以測量 CO2的濃度值。圖中，陽極與傳感器的第 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。 其外層頂蓋上又罩上了一層 60 目的不銹鋼網(wǎng)。該元件在兩個(gè)電極之間充有陽離子固體電解質(zhì)。 使用溫度：－ 10～＋ 50℃ ； 加熱器電流： 250mA； 測量范圍： 0～ 5000ppm； 但是，由于 TGS4160 的預(yù)熱時(shí)間較長 (一般為 2 小時(shí) )，所以，該器件比較適合于在室溫下長時(shí)間通電連續(xù)工作。為了更好提高測量精度，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。通過不同的兩個(gè)電阻 R19，R20 進(jìn)行傳感器的不停充放電，產(chǎn)生方波輸出。 R51 是防止短路的保護(hù)電阻?？捎糜诰€性電壓或頻率輸出回爐 專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 可以應(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。本設(shè)計(jì)選用了電容式傳感器 HS1101。國外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價(jià)格十分昂貴。在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測量的一個(gè)參數(shù)。轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時(shí)鐘頻率。單一電源， +5V 供電。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請。 ADC0809 的工作過程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。要 求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，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）。 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 主 要特性 （ 1） 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。本設(shè)計(jì)選用了ADC0809。 AD590 的輸出電流 I=(273+T)uA(T 為攝氏溫度 )，因此測得的電壓為 U=(273+T)uAx10K=(273+T). 但由于 AD590 的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對電路進(jìn)行調(diào)整。 溫度測量電路 1．基本應(yīng)用電路 AD590 封裝圖簡介 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 圖 3. 3 AD590 封裝圖 AD590 基本使用方法如下： 圖 3. 4 AD590 基本電路圖 AD590 的輸出電流值說明如下： 其輸出電流是以 絕對溫度零度（ 273℃ ）為基準(zhǔn)，每增加 1℃ ，它會增加 1μA輸出電流，因此在室溫 25℃ 時(shí)，其輸出電流 Iout=（ 273+25） =298μA。精度高。電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K T— 熱力學(xué)溫度，單位為 K。集成溫度傳感器的輸出形式分以為電壓輸出和電流輸出兩種。而由 AD公司生產(chǎn)的 AD590 溫度傳感器，具有線性好、精度高、靈敏度高、體積小、使用方便、價(jià)格比較低，并具有長期穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。正溫度系數(shù)熱敏電阻簡稱 PTC（是Positive Temperature Coefficient 的縮寫），超過一定的溫度 (居里溫度 )時(shí)，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測量的，其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流 (IIL)。 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見表 。 表 引腳 和 的第二功能 引腳號 功能特性 T2(定時(shí) \計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入 ),時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí) \計(jì)數(shù)器 2 捕獲 \重裝載觸發(fā)和方向控制 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。低功耗空閑和掉電模式。 32 個(gè)可編程 I/O 口線 1000 次擦寫周期 共有 4096 個(gè)八位 ROM，用于存放用戶程序、原始數(shù)據(jù)或表格。 AT89C51 簡介 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的 AT89C51 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來 。概括的講：一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。同時(shí)單片機(jī)控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行相應(yīng)的動(dòng)作，使得溫度濕度及二氧化碳濃度恢復(fù)到正常水平。 在這里溫度及二氧化碳濃度需要模數(shù)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)通過 AD0809A\D 轉(zhuǎn)換器把從傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過單片機(jī) T。檢測單元能獨(dú)立完成各自功能，并根據(jù)單片機(jī)的指令對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)或定時(shí)采集。 (4) 設(shè)計(jì)人機(jī)對話接口，鍵盤顯示和報(bào)警系統(tǒng)。 本課題針對于當(dāng)前我國溫室環(huán)境控制相關(guān)技術(shù)面臨的一些問題提出一定的方案，希望解決溫室控制系統(tǒng)的高成本低效益的現(xiàn)實(shí)困難推進(jìn)溫室的產(chǎn)業(yè)化和智能化發(fā)展步伐，從而有利于我國現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)向規(guī)范化，低成本、產(chǎn)業(yè)化、智能化方向發(fā)展。 本課題的研究意義及主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容表述如下 : (1)控制器以單片機(jī)為核心，整個(gè)系統(tǒng)包括主控制模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、輸出控制模塊、鍵盤及顯示 模塊。 總的來說，國外現(xiàn)代溫室環(huán)境控制系統(tǒng)性能先進(jìn)，產(chǎn)出效益高，但價(jià)格昂貴，維護(hù)不便，并且也是根據(jù)本國自己國情的不同有所側(cè)重，因此不能全盤照搬用來指導(dǎo)我國的溫室生產(chǎn)。 近年來我國的溫室控制取得了長足的進(jìn)步，首先在溫室群控制方面，進(jìn)行了初步的探索和理論研究，其次在溫室控制中引入了人工智能和先進(jìn)的控制算法，如專家系統(tǒng)、遺傳算法、模糊控制等理論和控制策略。 環(huán)境監(jiān)測控制技術(shù) :環(huán)境控制技術(shù)是溫室技術(shù)的核心。其局限性在于外界氣候的變化 隨時(shí)影響到室內(nèi)的小氣候，靠人工指令隨時(shí)進(jìn)行相煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 應(yīng)改變是很難辦到的。主要包括 : 生態(tài)環(huán)境因素控制自動(dòng)化 :生態(tài)環(huán)境因素控制自動(dòng)化的主要內(nèi)容是溫、濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，灌水量、水溫自動(dòng)調(diào)節(jié)， CO2 施肥自動(dòng)調(diào)節(jié)，溫室通風(fēng)換氣自動(dòng)調(diào)節(jié)等。所以設(shè)計(jì)智能化溫室環(huán)境測控系統(tǒng)時(shí)須輔以有關(guān)的調(diào)控技術(shù)以及各環(huán)境因子之間的相互耦合系數(shù)，控制各參數(shù)因子處在相對最佳組合的水平，這樣才能使種植者獲得最佳的產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益。使作物獲得最大生長率的 CO2 濃度，取決于作物的生長階段、光照強(qiáng)度、溫度等因素。但是，濃度過高， 又可能對作物造成危害，出現(xiàn)葉片周邊焦邊，嚴(yán)重時(shí)甚至死亡等現(xiàn)象。溫室中常用的人工光源有白熾燈、鹵鎢燈、高壓水銀熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等。 光照強(qiáng)度直接影響到光合作用的強(qiáng)度。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 光照是植物環(huán)境中的重要因素，是植物生產(chǎn)有機(jī)質(zhì)的能量來源，是作物生長發(fā)育的關(guān)鍵條件之一。不同的作物對濕度的要求不同，即使是同一種類在不同發(fā)育階段對濕度的要求也不盡相同。溫室中空 氣濕度的管理包括增濕和降濕。 溫室內(nèi)作物對水分的要求體現(xiàn)為對溫室內(nèi)空氣濕度和土壤濕度的要求。不同種類的作物對溫度的要求是不同的，同一作物在不同發(fā)育階段對溫度的要求亦有所不同，而且在同一發(fā)育期階段內(nèi)對溫度的要求也會隨著晝夜變化而呈周期性地變化。所有這些環(huán)境條件之間是相互作用、相互聯(lián)系、相互耦合的，某個(gè)控制變量發(fā)生改變，會影響其它控制變量的變化。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 目 錄 目錄 .................................................................................................................................................. 1 1 緒論 ................................