【正文】 均為 1μ F/16V，選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片； C5 為 F 的去藕電容。 MAX232C 芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的 +5V 電源變換為 RS232 輸出電平 所需要的177。 MAX232C 芯片可以完成電平轉(zhuǎn)換這一工作。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)定義了 25 根引線，對(duì)于一般的雙向通信，只需使用串行輸入 RXD，串行輸 出 TXD 和地線 GND， RS232 標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯，規(guī)定 +3V～ +15V 之間的任意電平為邏輯 0 電平 ,3V～ 15V 之間的任意電平為邏輯 1電平，與 TTL 和 CMOS 電平是不同 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 的。適用于終端設(shè)備（ DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（ DCE）之間的接口。在本設(shè)計(jì)中采用 RS232 通訊接口，用來和單片機(jī)與 PC 機(jī)通訊。 I/O 口擴(kuò)展電路原理圖如圖 314 所示。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存，在設(shè)計(jì)中 74HC573 用以作為擴(kuò)展輸出。 在本設(shè)計(jì)中我們采用一片 74HC573和一片 74HC244來組成 I/O口擴(kuò)展電路。 +5V+5V123J1POWERC1104C4104C2470uFD1IN4007D3IN4007D2IN4007D4IN4007+12VR31KR21K電源部分D6LED2in12out3IC178XXGND GNDC6104C3C5+5V +5VGND123 456S1KEY3+5VUSBPOWER1DATA2DATA+3USBGND4SHELL15SHELL26J2USBCOND5LED2 圖 313（ 1）電源原理圖。線性穩(wěn)壓電源原理圖如圖 313（ 1）、（ 2）所示。在單片機(jī)控制板中設(shè)計(jì)的 +5v 電壓，在繼電器控制板上設(shè)計(jì)的 +5v 和 +12v 電壓。 +5V123J6CON3Q1C9104R5T19013GNDGNDQ112 34IC35211+5VR6R4D13LED1D111N4148+12V12J5CON2風(fēng)扇GND風(fēng)扇GNDJDQ1JDQT71VCCR31kD12LED1風(fēng)扇GND 圖 312 繼電器控制電路圖 繼電器控制外圍的加熱器、風(fēng)扇、電機(jī)等器件，當(dāng)外界溫度超過閥值時(shí)，控制風(fēng)扇的繼電器閉合，風(fēng)扇工作使得溫室降溫，當(dāng)溫度降低到閥值時(shí)繼電器斷開，風(fēng)扇停止工作；當(dāng)外界溫度低于閥值時(shí)，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(dāng)溫度到 達(dá)閥值時(shí)，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。當(dāng) Q1口輸入為高電平時(shí)，光耦斷開，三極管基極為低電平，三極管未導(dǎo)通，繼電器斷開。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來的位置，動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分開，工作電路被切斷，小燈泡 L不發(fā)光。這時(shí)彈簧被拉長(zhǎng)，觀察到工作電路被接通，小燈泡 L發(fā)光。用手指將動(dòng)觸點(diǎn)壓下，則 D、 E間因動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接觸而將工作電路接通，小燈泡 L 發(fā)光 ?？刂齐娐肥怯呻姶盆F A、銜鐵 B、低壓電源 E1和開關(guān)組成；工作電路是由小燈泡 L、電源 E2和相當(dāng)于開關(guān)的靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)組成。 本設(shè)計(jì)使用的是電磁繼電器，其構(gòu)造如圖 311 所示， A 是電磁鐵， B 是銜鐵， C 是彈簧， D 是動(dòng)觸點(diǎn)， E 是靜觸點(diǎn)。繼電器就是一個(gè)典型、簡(jiǎn)單有效的功率驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)電流在 MA 級(jí)以下，而要把它用于一些大功率場(chǎng)合，比如控制電動(dòng)機(jī)，顯然是不可能的。 當(dāng)按鍵盤調(diào)溫鍵時(shí) 1602 顯示 Function Option Temperature，然后按 09鍵輸入溫度閥值；當(dāng)鍵盤調(diào)濕時(shí) 1602 顯示 Function Option RH；當(dāng)鍵盤調(diào)時(shí)和定時(shí)時(shí)， 1602 顯示 Timer ChoseKey:UP/DOWN；當(dāng)鍵盤調(diào)光時(shí) 1602 顯示 Function Option GZ；當(dāng)鍵盤調(diào) CO2 時(shí)， 1602 顯示 Function Option CO2。 LCD1602 接線圖如圖 310 所示。 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(duì)比度調(diào)整端，外接一個(gè)滑動(dòng)電阻用以調(diào)整對(duì)比度， 4 腳為寄存器選擇， 5 腳為讀寫信號(hào)線， 6 腳為使能端， 6 腳連接到單片機(jī)，由單 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 片機(jī)控制。液晶顯示模塊可以顯示字 符，又可以顯示簡(jiǎn)單的圖形。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(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件．英文名稱叫“ LCD Module”，簡(jiǎn)稱“ LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。 DS1302 原理圖如圖 39. X12X23VCC21RST5IO6SCLK7VCC18GND4IC3DS1302X1GNDR810KC11104+5VE1BATTR910KR1010K+5VDS1302C106pFC96pFPORT2_3PORT2_4PORT2_5RSTIOSCLKRSTIOSCLK123 6784 5J6CON839。 DS1302 的 RES、 IO、SCLK 接口分別接到單片機(jī)上，每根線上有 10k 的上拉電阻。 在本設(shè)計(jì)中， DS1302 加一個(gè) 的晶振，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。采用三線接口與 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 CPU進(jìn)行同步通信，可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。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(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，加入了時(shí)鐘模塊用以顯示日期和定時(shí)，在系統(tǒng)中可以定時(shí)，用戶根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r定時(shí)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。 圖 37 鍵盤功能圖 初使 化時(shí)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。 在本系統(tǒng)中，采用 4X4 的矩陣鍵盤，采用掃描的方式讀取鍵碼，每個(gè)鍵碼9 8 6 7 調(diào)光 5 4 調(diào) CO2 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 代表不同的功能。由于 6004 與單片機(jī)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(jī)的 上， 6004 的串行輸入端（ RDX）經(jīng)過一個(gè)高速光耦芯片 HCPLO631 升壓接到單片機(jī)的 口具體電路圖如圖 36。 6004 傳感器模塊有下面的兩種輸 出方式：模擬量輸出信號(hào)信號(hào)，處理簡(jiǎn)單；數(shù)字接口： SPI/Microwire 或者 UART，他有相應(yīng)的通訊協(xié)議。若吸收介質(zhì)中含 i種吸收氣體，則式（ 33）應(yīng)改為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。對(duì)同一氣體， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。吸收系數(shù)取決于氣體特性，各種氣體的吸收系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 則式（ 32）可寫成： )exp(0)exp()exp()exp()exp( ucLIucLaKNaI ?????? （ 33） 式（ 31）表明：光強(qiáng)在氣體介質(zhì)中隨濃度 c 及厚度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 N∝ cL錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 32） 式中： N 為吸收氣體介質(zhì)的分子總數(shù)；為積分常數(shù)。 經(jīng)積分得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 N 的吸收所造成的光強(qiáng)減弱為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，氣體介 質(zhì)的厚度為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 當(dāng)紅外光通過待測(cè)氣體時(shí)，這些氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光有吸收作用，其吸收關(guān)系服從朗伯 比爾吸收定律。其測(cè)量分為為： 05000ppm；其測(cè)量精度：在 22℃ 時(shí)與工廠標(biāo)準(zhǔn)氣體相比誤差約 177。本設(shè)計(jì)采用美 國(guó) Telaire 公司生產(chǎn)的紅外吸收型傳感器 6004。模塊的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線分別接在 Q6,Q7 端，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上，通過數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線寫入數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)的光照量顯示到 LCD 液晶顯示屏中。由于這個(gè)模塊的接口是 I2C 接口，占用 I/O 口資源較少，且測(cè)試精度較高，線性度好，光譜范圍和人眼接近，寬范圍和高分解性；外圍電 路簡(jiǎn)單無需任何外部零件，對(duì)光源的依賴性不大。這樣施密特觸發(fā)器的正負(fù)閥值電壓分別是 VCC/3 和 2VCC/3，這樣就控制了方波輸出的電壓值為正，方便單片機(jī)采集。 電阻 R9 是為了短路保護(hù)，電阻 R10 是 555 的匹配電阻。 等量電容 HS1101 通過 R5與 R8充電到門限電壓（約 ），通過 R8放電到觸發(fā)電平（約 ），然后 R5通過引腳 7 短路到地。 GND1TK2OUT3R4CL5TR6TC7VCC8IC3NE555R5R8599KR91KC3104R31KT19014+5VGNDGNDT1()R10909kTRD1LED1R11KViGND1234HS1CON4+5VTR12J3CON2GNDT1()T0() 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 33 555 輸出震蕩電路圖 圖 33所示的電路為 典型的 555 雙 穩(wěn)態(tài)電路。 本 設(shè)計(jì)中 采用的是測(cè)量 555 輸出的振蕩的方法，電路如 圖 3３ 所示 。數(shù)字溫度傳感器的 測(cè)量電路如圖 32所示： 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 123DS18B20CON3R4+5VPORT2_6DS18B20 接口 圖 32 溫度測(cè)量電路圖 濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 土壤的濕度影響著植物的生長(zhǎng)情況，過干和過濕都不利于植物生長(zhǎng)。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， I/O 口線要接 5KΩ左右的上拉電阻 .我們采用的是第一種連接方法 。因此用它來組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。在本系統(tǒng)中采用的是 STC12C5A60S2 單片機(jī)，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌各個(gè)模塊的工作，信號(hào)的處理協(xié)調(diào)其他模塊的工作，將采集的信號(hào)處理判斷并且顯示，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，且工作效率的高低影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，所選擇的單片機(jī)的功耗低，速度快，成本低，穩(wěn)定性好，滿足設(shè)計(jì)要求。電源和時(shí)鐘等電路是單片機(jī)運(yùn)行的核心部分，外部接口電路可以擴(kuò)展顯示、 A/D轉(zhuǎn)換、鍵盤等是單片機(jī)完成本設(shè)計(jì)的 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 要求。工作電壓在 ， 1280 字節(jié)的 RAM， 4 個(gè) 16 位定時(shí)器， 3 個(gè)時(shí)鐘輸出口，外部中斷 I/O 口 7 路，傳統(tǒng)的下降沿中斷或電平觸發(fā)中斷，并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊，通用全雙工異步串行口（ uart）。 STC12C5A60S2 是 STC 生產(chǎn)的單時(shí)鐘周期的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051，但是速度快 812倍。 3 單元模塊設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的硬件主要有 STC12C5A60S2 單片機(jī)系統(tǒng)， DS18B20 組成的溫度檢測(cè)模塊， HS1101 與 NE555 組成的濕度檢測(cè)模塊，數(shù)字光學(xué)傳感器 GY30 模塊，氣體傳感器 6004 組成的二氧化碳檢測(cè)模塊，繼電器驅(qū)動(dòng)電路和電源電路等。方案二中加入的