【正文】 計的，在智能控制系統(tǒng)中，微控制器得到了廣泛的應用 【 14】 。 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。 AT89S52 是一種低功耗、低價格，高性能 8位微處理器。 圖 AT89S52管腳圖 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(nèi)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(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元。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。 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(chǎn)，增加含糖量，改善品質(zhì)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，大都采用溫室大棚進行作物的栽培和培育。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(chǎn)量增加。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。 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(zhì)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(jīng)濟性選擇采用紅外二氧化碳傳感器 6004。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%。設入射光是平行光，其強度為 錯誤 !未找到引用源。 ，氣體介質(zhì)的厚度為 錯誤 !未找到引用源。 的吸收所造成的光強減弱為 錯誤 !未找到引用源。 （ ） 式中 K為比例常數(shù)。 （ ） 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。 則式（ ）可寫成： 錯誤 !未找到引用源。 及厚度 錯誤 !未找 9 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。對同一氣體， 錯誤 !未找到引用源。若吸收介質(zhì)中含 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。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。 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。 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。人們把由模擬量到數(shù)字量轉換器件（ Analog to Digital 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 10 換器，簡稱 D/A 轉換器或 DAC。因此在信號變化緩慢，現(xiàn)場干擾嚴重的場合，易采用雙積分式 A/D 轉換器。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。 因此它廣泛應用在速度要求不高，而精度要求較高的各種領域中。 圖 ADC0832 封裝以及各端子 。 8 位分辨率 ； . 逐次 逼近式 A/D轉換器 11 178。 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 178。 工作頻率為 250KHZ，轉換時間為 32μS ； 178。 8P 、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； 178。C to +70176。C to +85176。 CS 片選 使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 GND 芯片參考 0 電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉換 數(shù)據(jù)輸出 。 CLK 芯片時鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。 12 ADC0832 與單片機的接口電路 ： 圖 ADC0832 與單片機的接口電路 ADC0832 為 8位分辨率 A/D轉換芯片，其最高分辨可達 256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。芯片轉 換時間僅為 32μ S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤轉換速度快且穩(wěn)定性能強。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。但由于 DO端與 DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將 DO和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當要進行 A/D轉換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。在第 1 個時鐘脈沖的下沉之前 DI端必須是高電平，表示啟始信號。 表 1 如表 1所示，當此 2位數(shù)據(jù)為“ 1”、“ 0”時，只對 CH0 進行單通道轉換。當 2 位數(shù)據(jù)為“ 0”、“ 0”時，將 CH0作為正輸入端 IN+， CH1作為負輸入端 IN進行輸入。到第 3 個脈沖的下沉之后 DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出 DO進行轉換數(shù)據(jù)的讀取。直到第 11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。隨后輸出 8位數(shù)據(jù)，到第 19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次 A/D轉換的結束。更詳細的時序說明請見表 2。如果作為由 IN+與 IN輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉換的寬度。 ADC0832 芯片接口程序的編寫： 為了高速有效的實現(xiàn)通信，我們采用匯編語言編寫接口程序。數(shù)據(jù)讀取程序以子程序調(diào)用的形式出現(xiàn)，方便了程序的移植。通道功能寄存器和轉換值共用寄存器 B。運行轉換子程序后的轉換數(shù)據(jù)值被放入 B 中。 15 圖 ADC0832 數(shù)據(jù)讀取程序流程： 串行通信接口設計 MCS52單片機內(nèi)部有一個全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（ SBUF），這兩個在物理上獨立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。這個通信口既可以用于網(wǎng)絡通信，亦可實現(xiàn)串行異步通信，還可以構成同步移位寄 存器使用。 RS232 簡介 RS232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）正式公布的，在異步串行通信中應用最廣的標 16 準總線。最高數(shù)據(jù)傳送速率可達 ，最長傳送電纜可達到 15 米。在接口電路和計算機接口芯片中大都是TTL/CMOS 電平，所以在通信時，必須進行電平轉換，以便與 RS232 標準的電平匹配。 MAX232C 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的低功耗，單電源雙 RS232 發(fā)送 /接受器。 10V 電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的 +5V 電源即可 。 MAX232C 的引腳 T1IN， T2IN， R1OUT， R2OUT 為接 TTL/CMOS 電平的引腳，引腳 T1OUT， T2OUT， R1IN， R2IN 為接 RS232C 電平的引腳，因此 TTL/CMOS 電平的 T1IN， T2IN 引腳應接 MCS51 的串行發(fā)送引腳 TXD； R1OUT， R2OUT 應接 MCS51 的串行接收引腳 RXD。 芯片接口電路 采用 MAX232 接口電路如圖 所： 圖 RS232 接口電路 17 選用其中的一路發(fā)送 /接收， R1OUT 接 MCS51 的 RXD， T1IN 接 MCS51 的 TXD， DB9連接器直接接到 PC 機上。 蜂鳴器簡介 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 1. 壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。 2. 電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發(fā)聲。 18 報警電路 蜂鳴器報警電路及 LED發(fā)光二極管報警電路如圖 所示： （ a） 蜂鳴器報警電路 （ b） 發(fā)光二極管報警電路 圖 聲光報警 在單片機后接發(fā)光二極管 LED(LIGHT EMITTING DIODE)輸出顯示，發(fā)光二極管 LED是智能化測控儀表中簡單而常用的輸出設備，通常用來指示機器的狀態(tài)或其他信息。 LED 是近似于恒壓的元件，導電時的正向壓降一般為 或 左右，反向擊穿電壓一般大于等于 5V，工作電流通常在 10～ 20mA 左右，故電路中需串聯(lián)適當?shù)南蘖麟娮?。發(fā)光效率和顏色取決與制造的材料，這里如果正常工作時，單片機驅(qū)動綠色的 LED二極管發(fā)光，如果超過指定的上限值或者低于指定的下限值，則驅(qū)動紅色 LED 二極管發(fā)光 ,同時單片機驅(qū)動蜂鳴器報警。 本文采用的是帶報警記憶功能的報警設計，帶報警記憶功能指的是巡測至當前通道時有報警則輸出報警，巡測至下通道如無報警但報警輸出繼續(xù)，直至所有通道均無報警方停止輸出報警。 C 語言是一種結構化程序設計語言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。因此，使用 C 語言進行程序設計已成為軟件開發(fā)的一個主流。為便于連接和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化的程序設計方法，將特定功能編成子程序，以調(diào)用子程序方式組成程序流。本文的整個程序主要由主程序和若干子程序組成。 主程序模塊 主程序是控制單片機系統(tǒng)按預定操作方式運轉的程序，它負責組織調(diào)用各子程序模塊，完成系統(tǒng)初始化、顯示數(shù)據(jù)和處理按鍵等功能。它的工作過程是 :系統(tǒng)上電后，單片機 AT89S52進入監(jiān)控狀態(tài)，同時完成對各個端口的初始化工作。在沒有外部控制信息輸入的情況下，系統(tǒng)分時、自動采集二氧化碳傳感器的電壓值，并通過 A/D 轉換器，將模擬信號轉化成數(shù)字信號，最后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過 LED 數(shù)碼管顯示。主程序流程圖如圖 。本系統(tǒng)的子程序模塊主要有 :數(shù)據(jù)采集子程序、鍵盤子程序、顯示子程序等模塊等 【 32】【 33】 。數(shù)據(jù)采集子程序的功能是把各個參數(shù)變送器輸入的模擬量轉換為數(shù)字量。 ADC0832 與單片機連接電路的軟件設計系統(tǒng)的程序流程圖如圖 所示。其中轉換子程序是在主程序中調(diào)用的，目的是為了不占用很長的中斷時間。因此， TMOD 控制字設置為 “ 05H”。 顯示子程序模塊 常用的顯示方案有兩種：串口和并口。為了能夠同時顯示 6個 LED數(shù)碼管，本系統(tǒng)需要增加 6個 74HC164 做串并轉換。在譯碼方面有硬件和軟件兩種方式，為了減小硬件的復雜程度，設計采用軟件查表譯碼的方法。它的優(yōu)點是：結構簡單、系統(tǒng)體積小、重量輕、易操作、靈活性強、攜帶方便。 27 7 程序清單 include include include define uint unsigned int define uchar unsigned char define ulong unsigned long define LCD_DATA P0 uchar Read_ADC0832(uchar CH)。 //誤差 0us void LCD_WriteData(uchar LCD_1602_DATA)。 /********LCD1602 命令 寫入***********/ void lcd_1602_word(uchar Adress_Com,uchar Num_Adat,uchar *Adress_Data)。 void delay10ms(void) //誤差 0us { 28 unsigned char a,b,c。c0。b0。a0。 } sbit LCD_RS =P2^5。 sbit LCD_E