【正文】 l Converter） 稱為模擬 — 數(shù)字轉換器，簡稱 A/D 轉換器或 ADC；把由數(shù)字量到模擬量轉換的器件（ Digital to Analog Converter）稱為數(shù)字 — 模擬轉中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 10 換器，簡稱 D/A 轉換器或 DAC。 A/D 轉換器及其接口電路 接口是計算機與外部設備交換信息的橋梁，它包括輸入接口和輸出接口。 波 長的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監(jiān)測透過 !未找到引用源。分析二氧化碳氣體時，紅外光源發(fā)射出 1～ 20錯誤 !未找到引用源。 （ ） 因此對于多種混合氣體，為了分析特定組分，應該在傳感器或紅外光源前安裝一個適合分析氣體吸收波長的窄帶濾光片，使傳感器的信號變化只反映被測氣體濃度變化。若吸收介質中含 錯誤 !未找到引用源。對同一氣體， 錯誤 !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) 錯誤 !未找到引用源。 及厚度 錯誤 !未找中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 9 到引用源。 則式（ ）可寫成： 錯誤 !未找到引用源。 式中 錯誤 !未找到引用源。 為積分常數(shù)。 （ ） 式中： 錯誤 !未找到引用源。 （ ） 式中 K 為比例常數(shù)。 的吸收 所造成的光強減弱為 錯誤 !未找到引用源。 ，氣體介質的厚度為 錯誤 !未找到引用源。設入射光是平行光，其強度為 錯誤 !未找到引用源。其測量精度：二氧化碳濃度相對誤差 2%；檢測重復性 1%；測量范圍：二氧化碳濃度 0～ 5%。 二氧化碳傳感器的選擇 氣體傳感器主要可以 分為金屬氧化物半導體式傳感器、固體電解質傳感器、紅外式傳感器等，一般的半導體傳感器測量時受環(huán)境影響較大，輸出線性不穩(wěn)定；電解式氣體傳感器氣體的重復性比較差；紅外線吸收散射式氣體傳感器靈敏度高，可重復性好，響應時間快，考慮到系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性和經濟性選擇采用紅外二氧化碳傳感器 6004。但是，空氣中二氧化碳濃度的測量，是一個比較困難的問題，因為它涉及到測量方法、信號的獲取和測量設備的成本。適宜的二氧化碳濃度可以促使幼苗根系發(fā)達，活力增強、產量增加?，F(xiàn)代農業(yè)中，大都采用溫室大棚進 行作物的栽培和培育。 二氧化碳數(shù)據(jù)的采集與處理 二氧化碳是植物進行光合作用的重要原料之一，可以提高植物光合作用的強度，并有利于作物的早熟豐產，增加含糖量，改善品質。此外， AT89S52設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。 圖 AT89S52 管腳圖 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 7 AT89S52 單片機的主要特性 AT89S52 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8KBISP 的可反復擦寫 1000次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元。 AT89S52 是一種低功耗、低價格，高性能 8 位微處理器。各個系列的單片機各有所長，在處理速度、穩(wěn)定性、 I/O 能力、功耗、功能、價格等方面各有優(yōu)劣。它的結構與指令功能都是按照工業(yè)控制的要求設計的，在智能控制系統(tǒng)中，微控制器得到了廣泛的應用 【 14】 。微控制器（單片機）就是在這種情況下誕生的。本設計采用的是聲光報警，聲光報警主要是控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率和控制指示燈，使其一亮一滅，從而達到報警的目的。顯示部分由比較廉價的 LED 數(shù)碼管對二氧化碳濃度進行分時顯示。 詳細設計 本文通過以上對陽光溫室蔬菜中的參量及其相互關系的分析研究，對檢測系統(tǒng)總體方案進行了詳細設計，采用 ATMEL 公司生產的 AT89S52 單片機、美國生產的紅外二氧化碳傳感器 6004。 報警信號：當某環(huán)境參數(shù)值超過限定界限時，發(fā)出聲光報警信號，提醒農藝人員采取相應措施。 3．人機對話接口 LED 顯示系統(tǒng)：顯示溫室內的二氧化碳濃度環(huán)境參數(shù)值。 1．溫室內外環(huán)境自動測試系統(tǒng) 本設計研究的檢測器主要測試溫室內二氧化碳濃度環(huán)境參數(shù)。數(shù)據(jù)采集與處理模塊能夠完成溫室內二氧化碳濃度的模擬量的采集 和處理，結果送數(shù)據(jù)存儲器或傳輸給監(jiān)控服務器，由監(jiān)控服務器存儲和管理，輸出控制模塊主要負責與主機相連接時溫室執(zhí)行機構的控制；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)設定、顯示和報警等功能；連接主機時能實現(xiàn)通信功能。 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 4 2 系統(tǒng)總體方案的設計 總體方案設計 為了便于管理本設計以上、下位機模型為陽光溫室測控系統(tǒng)。還設計了通信系統(tǒng)，單片機實時監(jiān)測大棚內的二氧化碳濃度，當二氧化碳濃度超過設定的上、下限時，單片機通過與溫室主機進行通信來打開相應的執(zhí)行機構，實現(xiàn)對二氧化碳濃度的調控，從而使得大棚內的參數(shù)在適合作物生長的范圍內。 課題的主要內容及研究意義 為適應農業(yè)發(fā)展的需要 ,根據(jù)以上分析存在的問題，本論文設計了基于單片機的二氧化碳濃度檢測系統(tǒng)。而我國綜合環(huán)境測控技術的研究剛剛起步，目前仍然停留在研究單個或少量環(huán)境因子調控技術的階段，而實際上，溫室內的光照度、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)中對作物的生長產生影響的，環(huán)境要素的空間變化、時間變化都很復雜。因此，以上產品的推廣使用價值仍然不大 【 10】 。 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 3 隨后在我國出現(xiàn)了一些國外的仿造產品，但均沒有面向我國廣大農村現(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： ，國內農業(yè)生產目前難以接受。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)代化溫室的內部設施己經發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準 【 6】 。特別是二十世紀 70 年代電子技術的迅猛發(fā)展和微型計算機的出現(xiàn)，更使溫室大棚環(huán)境控制技術產生了革命性的變化 【 3】【 4】 。 20 世紀 60 年代，生產型的高級中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 2 溫室開始應用于農業(yè)生產，奧地利首先建成了番茄生產工廠， 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，溫室設施廣泛應用于園藝作物生產、畜牧業(yè)和水產養(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二氧化碳濃度 進行有效、可靠地檢測而設計的。因此，為了實現(xiàn)高效農業(yè)生產的科學化并提高農業(yè)研究的準確性，推動我國農業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農業(yè)設施與相應的農業(yè)工程，科學合理地調節(jié)溫室內二氧化碳的濃度，使大棚內形成有利于蔬菜，水果生長的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質、高效益的重要環(huán)節(jié)。國外的溫室設施已經發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準，但是價格 非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應的測控軟件。以日光溫室為代表的現(xiàn)代農業(yè)設施在現(xiàn)代化農業(yè)生產中發(fā)揮著巨大的作用。例如：二氧化碳濃度、空氣的溫度、濕度等。 中國農業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農業(yè)這條道路，隨著國民經濟的迅速增長，農業(yè)的研究和應用技術越來越受到重視，特別是日光溫室已經成為高效農業(yè)的一個重要組成部分。 7 程序清單 ..............................................錯誤 !未定義書簽。 設計原理圖 ..........................................錯誤 !未定義書簽。 singlechip microputer中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 IV 目錄 1 緒論 .................................................................. 1 研究目的和意義 ...................................................... 1 國內外發(fā)展狀況 ...................................................... 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................... 1 國內發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................... 2 課題的主要內容及研究意義 ............................................ 3 2 系統(tǒng)總體方案的設計 .................................................... 4 總體方案設計 ........................................................ 4 詳細設計 ............................................................ 5 3 硬件設計 .............................................................. 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 ADC0832 的主要特點及管腳 ......................................... 10 ADC0832 與單片機的接口電路： ..................................... 12 串行通信接口設計 ................................................... 15 中北大學信息商務學院 2020 屆畢業(yè)設計 說明 書 V RS232 簡介 ....................................................... 15 芯片接口電路 ..................................................... 16 電路設計 ....................................................... 17 總線技術簡介 ................................................. 17 24LC256 芯片與單片機的接口電路 ................................... 19 報警電路 ........................................................... 20 蜂鳴器簡介 ....................................................... 20 報警電路 ......................................................... 21 4 系統(tǒng)的軟件結構和程序框圖 ............................................. 22 主程序模塊 .....