【正文】 的特性參數(shù)： 圖 HS1101結(jié)構(gòu)及示意圖 表 HS1101 的特性參數(shù) 特征參數(shù) 符號 Min Typ Max 單位 濕度測量范圍 1 99 5 供電電壓 錯誤 !未找到引用源。 的溫度工作范圍，響應(yīng)時間 5 秒；濕度輸出受溫度影響極小，防腐蝕性氣體；常溫使用無需溫度補償，無需校準；具有最突出的優(yōu)點是長期穩(wěn)定性 極強。 ；極好的線性輸出； 1～ 99％ 錯誤 !未找到引用源。 簡介 電容式濕度傳感器 HS1101【 16】 ，它是基于獨特工藝設(shè)計的電容元件，固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，精度高達177?；谝陨显?，本設(shè)計選用電容式濕度傳感器 HS1101。國內(nèi)市場上出現(xiàn)了不少國內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品，電容式濕敏元件較為多見。 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 13 圖 34 溫度測量電路 目前，一般采用濕敏元件檢測濕度，濕敏元件分為濕敏電阻和濕敏電容兩種情況。 為攝氏溫度），因此測得電壓 錯誤 !未找到引用源。 AD590 的輸出電流錯誤 !未找到引用源。 。 時，輸出電壓 錯誤 !未找到引用源。 和電位器 錯誤 !未找到引用源。 溫度測量電路 基本應(yīng)用電路 圖 (a）是 AD590 的封裝形式，圖 （ b）是 AD590 用于測量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。 錯誤 !未找到引用源。 ～ +150錯誤 !未找到引用源。 五檔，其中 錯誤 !未找到引用源。 ⑦精度高。 ⑤輸出電阻為 710 錯誤 !未找到引用源。 ④ AD590 的電源電壓范圍為 4 錯誤 !未找到引用源。 ② AD590 的測溫范圍為 55～ +150 錯誤 !未找到引用源。 AD590 的主要特性如下： ①流過器件的電流（ 錯誤 !未找到引用源。 ；電流輸出型的靈敏度一般為 1u 錯誤 !未找到引用源。 時輸出為 0，溫度 25錯誤 !未找到引用源。電壓輸出型的靈敏度一般為 10 錯誤 !未找到引用源。 — 波爾茲常數(shù)； 錯誤 !未找到引用源。 的下述關(guān)系實現(xiàn)對溫度的檢測： 錯誤 !未找到引用源。 與熱力學(xué)溫度 錯誤 !未找到引用源。 AD590 具有線性好、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無需補償、熱容量小，抗干擾能力強、可遠距離測溫并且使用方便等優(yōu)點。 溫度傳感器 AD590 簡介 AD590 是美國 模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。而由 AD 公司生產(chǎn)的 AD590集成溫度傳感器，它具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便、價格比較低，并且具有長期穩(wěn)定性等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。 溫度的檢測方法 【 15】 ，一般 采用熱電偶、熱敏電阻以及集成溫度傳感器等測溫元件。溫度是一個很重要的物理量，自然界中任何物理、化學(xué)過程都緊密地與溫度相聯(lián)系。 波長紅外光的強度，以此表示二氧化碳氣體的濃度。 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。 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 %，遠遠不能滿足作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的需要。空閑模式下， 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： XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 6 圖 二氧化碳、溫濕度檢測器的原理圖 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 7 3 硬件設(shè)計 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)二氧化碳濃度或者溫濕度中任何一個量低于 或者高于期望的范圍時，系統(tǒng)會控制自動報警。而對濕度傳感器 HS1101 的信號處理完之后的信號為脈沖信號，針對濕度的變化，脈沖的寬度會發(fā)生變化，所以可以直接把 HS1101 處理完之后的信號送到單片機的外部中斷口 0（ INT0），來實現(xiàn)脈沖信號寬度的測量。 本文通過以上對陽光溫室蔬菜中的參量及其相互關(guān)系的分析研究，對檢測系統(tǒng)總體方案進行了詳細設(shè)計，采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機、美國生產(chǎn)的紅外二氧化碳傳感器 600 AD公司生產(chǎn)的 AD590集成溫度傳感器、電容式濕度傳感器 HS1101。 報警信號：當(dāng)某環(huán)境參數(shù)值超過限定界限時，發(fā)出聲光報警信號，提醒農(nóng)藝人員采取相應(yīng)措施。 3．人機對話接口 LED 顯示系統(tǒng)：顯示溫室內(nèi)的二氧化碳濃度、空氣溫度和濕度等環(huán)境參數(shù)值。室外溫度、濕度則由室外固定的傳感器檢測。原理框圖如圖 所示。數(shù)據(jù)采集與處理模塊能夠完成溫室內(nèi)二氧化碳濃度、溫度和濕度的模擬量的采集和處理，結(jié)果送數(shù)據(jù)存儲器或傳輸給監(jiān)控服務(wù)器，由監(jiān)控服務(wù)器存儲和管理，輸出控制模塊主要負責(zé)與主機相連接時溫室執(zhí)行機構(gòu)的控制；通信模塊則是基于 RS232 總線，由雙絞線進行遠程的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)檢測器和主機的通信。檢測器應(yīng)能完成以下工作：脫離主機獨立地進行數(shù)據(jù)采集和處理，通過人機接口（鍵盤和顯 示器）實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、顯示和報警等功能；連接主機時能實現(xiàn)通信功能。 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 4 2 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 為了便于管理本設(shè)計以上、下位機模型為陽光溫室測控系統(tǒng)。還設(shè)計了通信系統(tǒng)，單片機實時監(jiān)測大棚內(nèi)的二氧化碳濃度、溫濕度，當(dāng)二氧化碳濃度、溫濕度超過設(shè)定的上、下限時，單片機通過與溫室主機進行通信來打開相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)對二氧化碳濃度、溫濕度的調(diào)控，從而使得大棚內(nèi)的參數(shù)在適合作物生長的范圍內(nèi)。 為適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要 ,根據(jù)以上分析存在的問題，本論文設(shè)計了基于單片機的二氧化碳濃度、溫濕度檢測系統(tǒng)。而我國綜合環(huán)境測控技術(shù)的研究剛剛起步，目前仍然停留在研究單個或少量環(huán)境因子調(diào)控技術(shù)的階段，而實際上，溫室內(nèi)的光照度、溫度、濕度、二氧化碳濃度等環(huán)境因素，都是在相互影響、相互制約的狀態(tài)中對作物的生長產(chǎn)生影響的，環(huán)境要素的空間變化、時間變化都很復(fù)雜。因此，以上產(chǎn)品的推廣使用價值仍然不大 【 10】 。 隨后在我國出現(xiàn)了一些國外的仿造產(chǎn)品，但均沒有面向我國廣大農(nóng)村現(xiàn)有的 1000萬畝傳統(tǒng)溫室的改造工程。目前我國引進溫室的測控系統(tǒng)大多投資大、運行費用過高，并且測控系統(tǒng)中所側(cè)重考慮的環(huán)境參數(shù)與我國的氣候特點存在矛盾。但這些溫室也存在著許多不足之處，主要表現(xiàn)在： ，國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)目前難以接受。與此同時，從 1979 年至 1994 年，從歐美、日本等國家引進了一系列現(xiàn)代化溫室進行實驗研究。計算機對這些系統(tǒng)的控制己經(jīng)不是 簡單的、獨立的、靜態(tài)的直接數(shù)字控制，而是基于環(huán)境模型上的監(jiān)督控制，以及基于專家系統(tǒng)上的人工智能控制 【 7】【 8】 ，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正在向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。目前，國外現(xiàn)代化溫室的內(nèi)部設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準 【 6】 。特別是二十世紀 70 年代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和微型計算機的出現(xiàn)，更使溫室大棚環(huán)境控制技術(shù)產(chǎn)生了革命性的變化 【 3】【 4】 。 20 世紀 60 年代，生產(chǎn)型的高級溫室開始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，奧地利首先建成了番茄生產(chǎn)工廠， 70 年代后荷蘭、日本、美國、英國、以色列等國家的溫室園藝迅猛發(fā)展，溫室設(shè)施廣泛應(yīng)用于園藝作物生產(chǎn)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。本論文提出一種以 AT89S52單片機為核心的檢測器，主要是為了對日光溫室內(nèi)二氧化碳濃度、溫度以及濕度進行有效、可靠地檢測而設(shè)計的。因此，為了實現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準確性，推動我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué) 合理地調(diào)節(jié)溫室內(nèi)二氧化碳的濃度、溫度以及濕度，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜，水果生長的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質(zhì)、高效益的重要環(huán)節(jié)。國外的溫室設(shè)施已經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應(yīng)的測控軟件。以日光溫室為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。例如：二氧化碳濃度、空氣的溫度、濕度等。 中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著 國民經(jīng)濟的迅速增長，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是日光溫室已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。 總線技術(shù)簡介 ............................. 21 24LC256 芯片與單片機的接口電路 .............................. 23 鍵盤顯示電路設(shè)計 .............................................. 23 鍵盤 電路設(shè)計 ................................................ 23 顯示電路設(shè)計 ................................................ 24 報警電路 ...................................................... 25 蜂鳴器簡介 .................................................. 26 報警電路 ....................................