【正文】 對(duì)于探明作物生長(zhǎng)環(huán)境狀態(tài)是否為最佳，是否適宜作物生長(zhǎng)，以便及時(shí)做出調(diào)控等具有重要的意義。通過(guò)調(diào)節(jié)RES的阻值，可以控制土壤濕度的范圍在%60%80之間，具體阻值由后期實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 由V 1和V 2及部分外圍元件組成土壤水分檢測(cè)電路，石墨電極的體電阻隨濕度而變化，當(dāng)土壤濕度較大時(shí)，其體電阻較大， V1因其基極電位高而截止，造成V2也截止，其集電極輸出低電平。 目前，土壤水分的直接測(cè)定主要方法有烘干法即土鉆法(SA)，間接測(cè)量可用石膏電阻塊、電容法、張力計(jì)和中子儀、時(shí)域反射儀 (TDR)等。 土壤濕度是最重要和最常用的土壤信息，它是科學(xué)地控制調(diào)節(jié)土壤水分狀況，進(jìn)行節(jié)水灌溉，實(shí)現(xiàn)科學(xué)用水的基礎(chǔ)。快速、準(zhǔn)確地測(cè)定花卉生長(zhǎng)環(huán)境的濕度信息，對(duì)于探明植物生長(zhǎng)環(huán)境此時(shí)是否為最佳狀態(tài)具有重要意義。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37　DS18B20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。報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件最多在75ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字CC范圍內(nèi)精度為177。F）在10176。C ~ +125176?？赏ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)線供電，簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布式測(cè)溫應(yīng)用獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊方便，而且新一代產(chǎn)品更便宜體積更小。測(cè)溫類電子產(chǎn)品等?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。176。C ~ 85176。C ~ +125176。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，是用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新的概念，現(xiàn)在，新一代DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。當(dāng)溫度大于給定溫度時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)正傳一定步數(shù)，打開(kāi)窗簾；當(dāng)溫度低于給定溫度時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，關(guān)閉窗簾。經(jīng)過(guò)對(duì)上述幾種溫度傳感器的性能分析比較，認(rèn)為選用集成溫度傳感器DS18B20合適。據(jù)據(jù)實(shí)際情況可知，溫室內(nèi)環(huán)境的變化范圍為0℃40℃，溫度的變化范圍較小。 (4)集成溫度傳感器:是把濕敏元件，放大電路、偏置電路及線形化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。 (3)PN結(jié)溫度傳感器:實(shí)質(zhì)是一種半導(dǎo)體集成電路，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。 (2)熱電偶:是利用物理學(xué)中的金屬熱電效應(yīng)制成的溫度傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是:靈敏度高，工作溫度范圍寬，穩(wěn)定性好，過(guò)載能力強(qiáng)，體積小。 (1)熱敏電阻:利用半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而顯著變化的特性制成的半導(dǎo)體測(cè)溫元件。傳感器的原理框圖如圖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２、溫度傳感器的選擇 溫度是一個(gè)與人類的生活、工作息息相關(guān)的物理量，也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最重要的物理量。 傳感器在我國(guó)的設(shè)施農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，主要用于環(huán)境參數(shù)的獲取，根據(jù)檢測(cè)對(duì)象分為空氣環(huán)境和土壤環(huán)境。 依照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T76651987傳感器通用術(shù)語(yǔ))的規(guī)定，傳感器的定義為：“能感受規(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”，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。后兩者發(fā)展迅速，唯有傳感器技術(shù)發(fā)展滯后。 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(kāi)路6V，短路電流150MA。Q1應(yīng)裝在中等尺的散熱板上。在不發(fā)生過(guò)充時(shí)，由于二極管D1的阻隔三極管不導(dǎo)電。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。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。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。如果要開(kāi)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。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。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。CN3068包含兩個(gè)漏極開(kāi)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。１、詳細(xì)描述 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。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。也可以通過(guò)一個(gè)外部的電阻調(diào)節(jié)。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。AT89S52的按鍵復(fù)位電路見(jiàn)圖33，電路簡(jiǎn)單可靠。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)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始態(tài)開(kāi)始工作。連接方法見(jiàn)圖32所示，其中晶體呈感性，其決定著振蕩器的振蕩頻率；電容Cl，C2對(duì)頻率有微調(diào)作用。本系統(tǒng)時(shí)鐘選用內(nèi)部方式。本系統(tǒng)的代碼程序不太大，AT89S521片內(nèi)的8KB ROM閃速存儲(chǔ)器256字節(jié)的RAM即可滿足要求，無(wú)需擴(kuò)展片外ROM跟RAM。 AT89系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器采用的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)編址的，它們有各自的尋址系統(tǒng)、控制信號(hào)和特定功能。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式1時(shí)，麗將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 PSEN：低電平有效，外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止ALE的輸出可在SFRSEH地址上置0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/0口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。在給出地址1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口，P2口緩沖器可接收輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。Pl口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。GND:接地 、PP2和P3 P0口：PO口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向工/0口，每個(gè)引腳可吸收8個(gè)TTL門電流。 雙數(shù)據(jù)指針 掉電后中斷可喚醒 全雙工UART串行通道 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 可反復(fù)擦寫1000次 與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 AT89S52簡(jiǎn)介AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8K Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS 51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。ATMEL公司的89系列Flash單片機(jī)以 Intel80C51/52作為內(nèi)核，并采用可重復(fù)編程FlashROM技術(shù)，是一種源于8051而又優(yōu)于8051的單片機(jī)，己成為廣大MCS51用戶進(jìn)行電子設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的優(yōu)選單片機(jī)品種。 目前世界上最具實(shí)力的單片機(jī)開(kāi)發(fā)公司有:美國(guó)的Intel，ATMEL，荷蘭的PhilipS，德國(guó)的SiemenS等。 單片機(jī)具有體積小，價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定可靠，運(yùn)算速度快，功耗低，擴(kuò)展容易，抗干擾能力強(qiáng)，系列齊全，使用方便靈活等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、智能儀器儀表、家用電器等領(lǐng)域。第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 電子技術(shù)飛速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)不斷更新?lián)Q代。光照檢測(cè)電路將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成01代碼，輸入單片機(jī)，當(dāng)光照過(guò)強(qiáng)時(shí)關(guān)閉窗簾，光照適合時(shí)打開(kāi)窗簾。經(jīng)過(guò)溫度、濕度及光照檢測(cè)的傳感器把被測(cè)對(duì)象的溫度、濕度光照轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為01數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)中，與給定的所要控制的溫度、濕度值進(jìn)行比較，根據(jù)單片機(jī) AT89S52中設(shè)置的參數(shù)，輸出相應(yīng)溫度、濕度值對(duì)應(yīng)的被控對(duì)象電機(jī)和電磁閥的值，帶動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，不斷減少與單片機(jī)中設(shè)置值的差值，溫度過(guò)高時(shí)，單片機(jī)控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器打開(kāi)窗戶，進(jìn)行自然散熱，溫度適合時(shí)關(guān)閉窗戶。（3）軟件用C語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的閉環(huán)控制技術(shù)，系統(tǒng)控制原理邏輯框圖見(jiàn)圖22所示：電磁閥、電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī) 溫度濕度光照給定值花卉的各種參數(shù)AT89S52 溫度濕度光照傳感器 圖22閉環(huán)控制邏輯原理框圖（1）本文針對(duì)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)了一套溫度、濕度和光照檢測(cè)與控制系統(tǒng)，保證花卉在生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期有適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)由傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。C光照強(qiáng)度LX太陽(yáng)能電池板硬件總成本控制范圍60~8020~303～5萬(wàn)尺寸112mm*65mm*4mm，開(kāi)路6V，短路電流150MA50～70表21系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 在控制技術(shù)方面，有諸如開(kāi)環(huán)、閉環(huán)反饋控制，模糊控制，自適應(yīng)控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)（夏天）要求具體見(jiàn)表２１所示，其控制范圍亦可據(jù)具體作物的需要來(lái)設(shè)定，%RH(Relative Humidity)為相對(duì)百分?jǐn)?shù) ，其中硬件成本由于單個(gè)制作跟批量生產(chǎn)有一定的差值。