【正文】 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 178。 178。 178。 178。 178。 178。 178。C ； 芯片接口說明： 178。C ，工業(yè)級芯片溫寬為 ?40176。 商用級芯片溫寬為 0176。 一般功耗僅為 15mW； 178。 5V 電源供電時輸入電壓在 0~5V 之間； 178。 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 178。 圖 ADC0832封裝以及各端子 ADC0832 的主要 特點 及管腳 ADC0832 的主要 特點 有： 178。本文用單片機的串行方式采集 ADC0832 的數(shù)據(jù) 【 19】 。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D轉(zhuǎn)換器 的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。 在常用的 A/D轉(zhuǎn)換芯片（如 ADC080 ADC083 ICL7109 等）中， ADC0832 與其余幾種有所不同， ADC0832 是 美國國家半導(dǎo)體公司 生產(chǎn)的一種 8 位分辨率 、 雙通道 A/D轉(zhuǎn)換芯片。 常用的 A/D 轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，前者轉(zhuǎn)換時間短，但抗干擾能力差；后者轉(zhuǎn)換時間長，抗干擾能力較強。單片機接口技術(shù) 【 18】 是研究單片機與外部芯片之間如何交換信息的技術(shù)，外部的各種信息通過輸入接口送入單片機，而單片機的各種信息通過輸出接口送到外部芯片中，因此單片機需要通過信息轉(zhuǎn)換器件實現(xiàn)信息的交流與控制。波長紅外光的強度，以此表示二氧化碳?xì)怏w的濃度。 的紅外光，通過一定長度的氣室吸收后，經(jīng)過一個 錯誤 !未找到引用源。 圖 NDIR紅外氣體分析示意圖 圖 為 NDIR 紅外氣體分析原理圖。 種吸收氣體，則式（ ）應(yīng)改為 錯誤 !未找到引用源。 隨入射波長而變。 互不相同。 按指數(shù)規(guī)律衰減。 （ ） 式（ ）表明：光強在氣體介質(zhì)中隨 濃度 錯誤 !未找到引用源。 為氣體濃度。 顯然，有： 錯誤 !未找到引用源。 為吸收氣體介質(zhì)的分子總數(shù)； 錯誤 !未找到引用源。 經(jīng)積分得： 錯誤 ! 未找到引用源。時，根據(jù)朗伯 比爾吸收定律： 錯誤 ! 未找到引用源。 ．當(dāng)由氣體介質(zhì)中的分子數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 ，出射光的強度為 錯誤 !未找到引用源。 ： 當(dāng)紅外光通過待測氣體時，這些氣體分子對特定波長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。 8 紅外二氧化碳傳感器的工作原理 本課題所選用的二氧化碳傳感器是美國 telaire 公司生產(chǎn)的紅外二氧化碳傳感器6004，此傳感器基于氣體對紅外光吸收的郎伯 比爾吸收定律，采用國際上最新的電調(diào)制紅外光源、高靈敏度濾光傳感一體化紅外傳感器、高精度前置放大電路、可拆卸式鍍膜氣室等，實現(xiàn)不同濃度、氣體的高精度連續(xù)檢測。專業(yè)的二氧化碳濃度測量儀表的價格一般都在上萬元 /臺，在一般用戶中難以普及，因此，本論文針對此問題設(shè)計一種能夠應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上的二氧化碳檢測器。而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的溫室大棚，形成了一個相對封閉的環(huán)境， 使得對二氧化碳濃度的控制成為可能。在作物的整個生長期，都需要提供不同濃度的二氧化碳。而空氣中的二氧化碳濃度一般約占空氣體積的 %，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的需要?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩 器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 AT89S52 具有如下特點： 40 個引腳， 8KB Flash 片內(nèi)程序存儲器， 256 位的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器， 32 個外部雙向輸入 /輸出口， 5 個中斷優(yōu)先級， 2層中斷嵌套中斷， 3 個可編程定時計數(shù)器， 2個全雙工串行通信口，看門狗電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 AT89S52 單片機的特點 AT89S52 的 PDIP 封裝管腳如圖 所示。本文選用 Atmel 公司生產(chǎn)的 AT89S52作為 CPU。 市場上比較流行的單片機種類主要有 Intel公司、 Atmel公司和 Philip公司的 8051系列單片機， Motorola 公司的 M6800 系列單片機， Intel 公司的 MCS96 系列單片機以及Microchip 公司的 PIC 系列單片機等。它是把中央處理器（ CPU）、隨機存取存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、輸入 /輸出端口（ I/O）等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。 具體的系統(tǒng)框圖如圖 所示： 圖 二氧化碳檢測器的原理圖 RXT TXT T0 INTO AT89S52 RST XTAL2 XTAL1 P2 ~ 二氧化碳傳感器 1~n 采樣保持器 A/D轉(zhuǎn)換電路 RS 232 上位計算機 復(fù)位電路 鍵盤顯示 聲光報警 6 3 硬件設(shè)計 微控制器概述和選用 計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積龐大。當(dāng)二氧化碳濃度量低于或者高于期望的范圍時，系統(tǒng)會控制自動報警。單片機通過 A/D0832 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。 4．通訊接口 5 用來實現(xiàn)與主機的通訊，將存儲的測試數(shù)據(jù)傳送給主機，可以方便的實現(xiàn)集中式管理。 鍵盤：用以人工預(yù)置各適宜環(huán)境參數(shù)值。 2．溫室內(nèi)環(huán)境自動控制系統(tǒng) 根據(jù)環(huán)境自動測試系統(tǒng)得到的結(jié)果 ,控制相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行，為作物提供良好的生長環(huán)境。 整個溫室測控系統(tǒng)主要由溫室內(nèi)外環(huán)境自動測試系統(tǒng)， (間接 )自動控制系統(tǒng)，人機對話接口和通訊接口四個部分組成。 檢測器是以單片機為核心的，整個檢測器系統(tǒng)包括主模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、輸出控制模塊、鍵盤顯示模塊和數(shù)據(jù)通信模塊等。其中，上位機是溫室主機 (PC 機 )，下位 機是檢測器。 本論文主要研究內(nèi)容包含以下幾個方面： ； ； ； ； 。該系統(tǒng)在設(shè)計過程中充分考慮到性價比，選用價格低、性能穩(wěn)定的元器件，可實現(xiàn)對大棚內(nèi)二氧化碳濃度的在線實時檢測。因此，我們應(yīng)該根據(jù)我國的國情研制出適合我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展的儀器儀表，并在農(nóng)業(yè)設(shè)施中廣泛推廣。 總體上說，我國自行開發(fā)的溫室測控系統(tǒng)其技術(shù)水平和調(diào)控能力與發(fā)達國家還有一定的差距。所以，傳統(tǒng)的方法，人們主要還是采用溫度計、濕度計來采集溫度值和濕度值，通過人工操作加熱、加濕、通風(fēng)和降溫來控制溫濕度。 ，軟件實現(xiàn)模式固定，不能進行功能擴展 【 9】 。 。引進的溫室與我國傳統(tǒng)溫室比較，其空間大，便于進行機械作業(yè)，生產(chǎn)率與資源利用率比較高，為我國溫室的發(fā)展提供了借鑒作用。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國現(xiàn)代溫室技術(shù)起步較晚， 70年代以來，政府大力發(fā)展以塑料大棚、節(jié)能日光溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)，促進了農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和緩和了蔬菜季節(jié)性短缺矛 盾。溫室內(nèi)的各環(huán)境因子大多由計算機集中控制，檢測傳感器也較為齊全，如溫室內(nèi)外的溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液濃度等，由傳感器的檢測基本上可以實現(xiàn)對各個執(zhí)行機構(gòu)的自動控制，如無級調(diào)節(jié)的天窗通風(fēng)系統(tǒng)， 濕簾與風(fēng)扇配套的降溫系統(tǒng)，由熱水鍋爐或熱風(fēng)機組成的加溫系統(tǒng)，可定時噴灌或滴灌的灌溉系統(tǒng)，二氧化碳施肥系統(tǒng)，以及適用于溫室作業(yè)的農(nóng)業(yè)機械等。 80年代，隨著微型計算機日新月異的進步和價格大幅度下降，以及對溫室控制要求的提高，以微機為核心的溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)，在歐美得到了長足的發(fā)展，并邁入了網(wǎng)絡(luò)化，智能化階段 【 5】 。隨著計算機技術(shù)的進步和智能控制理論的發(fā)展，近百年來，溫室大棚作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其自動控制和管理技術(shù)不斷得以提高，在世界各地都得到了長足的發(fā)展 【 1】【 2】 。 國內(nèi)外 發(fā)展?fàn)顩r 國外發(fā)展現(xiàn)狀 西方發(fā)達國家在現(xiàn)代溫室測控技術(shù)上起步比較早。 由于單片機及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡堋６?dāng)今大多數(shù)對溫室二氧化碳濃度的檢測與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測控精度低、勞動強度大及由于測控不及時等弊端，容易造成不可彌 補的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費了人力資源，而且很難達到預(yù)期的效果。溫室內(nèi)的二氧化碳濃度參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長。在農(nóng)業(yè)種植問題中，溫室環(huán)境與生物的生長、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進行環(huán)境 測控是實現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動化、科學(xué)化的基本保證，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進行檢測和控制。 singlechip microputer IV 目錄 1 緒論 ................................................................. 1 研究目的和意義 ..................................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ..................................................... 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................... 1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................... 2 課題的主要內(nèi)容及研究意義 ........................................... 3 2 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 ................................................... 4 總體方案設(shè)計 ....................................................... 4 詳細(xì)設(shè)計 ........................................................... 5 3 硬件設(shè)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 A/D 轉(zhuǎn)換器及其接口電路 ............................................. 9 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(shè)計 .................................................. 15 V RS232 簡介 ...................................................... 15 芯片接口電路 .................................................... 16 報警電路 .......................................................... 17 蜂鳴器簡介 ...................................................... 17 報警電路 ........................................................ 18 4 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)和程序框圖 ............................................ 19 主程序模塊 ........................................................ 19 系統(tǒng)各程序模塊 .....................................