哈尔滨理工大学高等教育自学考试毕业（设计）论文 3.6 晶振控制电路
此路是系统主要的一个控制电路,用来实现对系统的控制。
图3.6 晶振控制电路图
3.7 复位电路
此电路是复位电路,用来实现整个系统的清零复位操作。
图3.7复位电路图
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哈尔滨理工大学高等教育自学考试毕业（设计）论文 第4章 温室大棚的软件组成
4.1 软件系统设计的整体思想
一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。
本装置的软件包括主程序、读出温度子程序、复位应答子程序、写入子程序、以及有关DS18B20的程序（初始化子程序、写程序和读程序）等。
主程序的功能是：启动DS18B20测量温度，将测量值与给定值进行比较，若测得温度小于设定值，则进入加热阶段，置P1.1为低电平，这期间继续对温度进行监测，直到温度在设定范围内，置P1.1为高电平断开可控硅，关闭加热器，等待下一次的启动命令。当测得温度大于设定值，则进入降温阶段，则置P1.2为低电平，这期间继续对温度进行监测，直到温度在设定范围内，置P1.2为高电平断开，关闭风扇，等待下一次的启动命令后启动。
4.2 单片机软件设计
它的主要功能模块有：采集模块、 控制模块。
4.2.1 采集模块
采集模块主要完成对ADC0809的通道的控制和转换结果的读取，并将结果暂存人数据区。通过对AT89S51定时器T0的计数实现定时，每15min 采集1 次，用定时器T ,定时来确定三个参量的采集时间间隔，定为0.50s 。温室内布置有温度、温度传感器将采集的信号送到89C51内的定时器T0的输入端, 通过对定时器 T0的计数,实现温度的采集; 度、 土壤水分 、光照传感器采集的电压值分别通过校正，转换为标准的0ⅴ-5ⅴ电压，送到ADC0809 的输入端，再经过数模转换，变换为数字信号，送到89C51。由于传感器、ADC0809 的采集、转换速度快 ，一分钟内可以采集成千上万条数据，温室内环境因子变化没有这么快 ，在实际应用中，没有必要对这些数据都进行处理， 所以要对采集的周期加以控制 。本实验
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哈尔滨理工大学高等教育自学考试毕业（设计）论文 每五分钟采集一次温度，将采集值送到89C51。
4.2.2 控制模块
当温室内的温度高于设定的温度上限时，通过开窗装置开窗通风，喷淋装置在屋顶上喷淋，达到温室降温的目的，当温室内的温度低于设定的温度下限时，通过关窗来实现保温目的。
4.3 微机软件设计
微机软件设计也由动态显示模块、 控制模块 、数据库模块、 通信模块四个部分组成， 通过动态显示模块可以及时监控各环境因子的变化， 控制模块可对整个系统进行监控 ，如开关窗 、喷淋等控制， 数据库模块是为作物生长环境的设定而积累数据， 通信模块是实现上位机和单片机之间的通信， 上位机将控制信号通过RS-485送到单片机 实现信息的下传。
4.4 测试系统的设计
设计的关键是传感器及其整理电路。传感器性能的好坏直接影响到测量精度、测量范围和响应速度。因此，选择合适的传感器直接关系到整个系统的性能.温度传感器选用单片双端集成温度传感器AD590,湿度传感器选用湿敏电容 HS1100, CO2传感器选用固态电化学型 CO2传感器TGS4160
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4.4.1 温度测量电路
采用温度传感器 AD590,其测温放大电路设计如2.6示。电路中的 ICL7650S芯片是斩波稳零运算放大器。直流电压 +12V通过电阻 R1、电位器RP1加到 AD590上 ,AD590的输出电流在 R1 , RP1上产生电压降 ,使放大器 I CL7650S反相输入端的电位随温度而变化 ,在其输出端获得与被测温度成正比的直流电压。电路中的电位器 RP1用于调零, RP3用于调满刻度 ,这样可以极大地改善 AD590非线性引起的误差 , R用于调节放大器 I CL7650S的输入失调 , I CL7650S输出端的 R5 和 C1 构成滤波器用于滤除斩波尖峰干扰。电路的测温范围为 0～100℃,相应输出为 0～5V,呈现线性关系
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哈尔滨理工大学高等教育自学考试毕业（设计）论文 4.4.2 湿度测量电路
采用的 HS1100湿度传感器是 Sensation公司基于独特工艺设计的电容元件， HS1100湿度传感器的原理是由湿度传感器的干湿介质在外界的相对湿度变化时 ，吸附/脱附空气中的水汽分子 ,使感湿介质的介电常数发生变化,引起湿度传感器的电容值改变.湿度传感器实际上相当于1个可变电容 ,其电容的变化值与空气中的相对湿度成一一对应的正比线性关系 ,相对湿度越大 ,湿度传感器的电容越大;相对湿度越小 ,湿度传感器的电容越小。
将电容的变化量准确地转变为单片机接受的信号 ,常用 2种方法:一是将该湿敏电容置于运放与容阻组成的放大器电路中,所产生的电压信号经直流放大、 再经 A/D转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于振荡电路中,将电容值的变化转为与之呈反比的电压频串信号,可直接被计算机所采集。在此采用第 1种测量方法 ,测量电路如图 2.7示。Uf为外加的 10 kHz方波信号。C2 是固定电容 ,为了获得最佳的灵敏度放大系数取其电容值为180 pF,由此将相对湿度的基准点定为 55%,并且与湿度传感器 HS1100的电容 CT构成一开关电容分压放大电路, CT 与 C2 的连接点电压UC为运放的同相输入电压信号, U02为运放输出电压信号,其输入/输出特性:当输入电压UC减小时,输出电压U02增大。当相对湿度减小时, CT 容抗增大,UC增大,而U02减小,反之当湿度增大时,U02增大。
图4.1 湿度/电压转换电路
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哈尔滨理工大学高等教育自学考试毕业（设计）论文 4.4.3 CO2含量测量电路
采用 TGS4160型 CO2 传感器测量 CO2 ,它是一种电化学型气体的敏感元件 ,当该元件暴露在CO2气体环境中时 ,就会产生电化学反应,通过监测 S( + ) ,S ( - ) 2个电极之间所产生的电势值EMF,就可以测量 CO2 的含量值。为使传感器保持在最敏感的温度上 ,需要给加热器提供加热电压进行加热 ,加热电压稳定在(5±0.2)V内。为了保证CO2含量的准确测量 ,除了保证加热电压稳定及对环境温度的变化进行温度补偿外 ,更主要的是要测量两电极之间变化的电势值 ,而不是绝对电势值.在-10～ +50℃温度范围内 ,基本不受温度的影响保持常量.传感器测量范围是 350～1 000 mL·L - 1,但根据温室大棚 CO2 含量的实际情况 ,在此设定所测量的 CO2 含量在 350～900 mL·L - 1之间,在这个范围内可以满足测试系统的实际需要.但要把 TGS4160的输出信号转换成 0～5 V的电压 ,需要把传感器的输出信号 CO2 含量对应的绝对电势值转换到传感器两极之间变化的电势值 ,然后再放大。设计采用 2级减法运算放大电路实现 (图4.3) 。
图4.2 CO2电路的减法电路
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