基于51單片機(jī)的溫室測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1.4 C02濃度傳感器

　　C02濃度傳感器選用紅外線氣敏傳感器。其測量范圍寬，達(dá)-2000ppm，檢測精度可達(dá)15％?？梢赃x用這種方法來監(jiān)測溫室空氣中C02的濃度。

　　2.1.5 土壤水分傳感器

　　選用TDR-3型土壤水分傳感器。TDR-3土壤水分傳感器可測量土壤水分的體積百分比，與土壤本身的機(jī)理無關(guān)，是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。TDR-3型土壤水分傳感器是一款高精度、高靈敏度的測量土壤水分的傳感器。

　　2.2 多路開關(guān)CD4051

　　本系統(tǒng)選用了單端8通道模擬多路開關(guān)CD4051。它由電平位移電路，帶禁止端INH的8選1譯碼器和由該譯碼器對各個(gè)輸出分別加以控制的八個(gè)CMOS雙向模擬開關(guān)組成。其引腳如圖2所示。INH為高電平時(shí)，八路通道全部不通。A、B、C分別為輸入選通地址端，0-7為八路模擬輸入信號端，COMMON端為被選通模擬信號的輸出端CD4051傳送的信號范圍從VFE到VDD。由于環(huán)境因子的采樣信號幅值為0～2V，所以將VEE端與Vss端相連并接地，VDD端接電源端Vcc，使得信號傳送范周為O-Vcc，即0～+5V，INH，A，B，C四端連接四根地址線，控制信號的選通，其真倩表見表4。選通的信號從COMMON端送到A／D電路。

　　2.2.1 通道的分配

　　七路環(huán)境因子的測量信號各占一個(gè)通道。通道分配如表5所列。

　　2.3 A／D轉(zhuǎn)換電路

　　MC14433采用8位數(shù)據(jù)輸出，轉(zhuǎn)換精度為1／2000，相當(dāng)于11位二進(jìn)制A／D轉(zhuǎn)換器的精度。它還具有抗干擾性好、自動校零、自動極性輸山、自動量程控制信號輸出、單基準(zhǔn)電壓、外接元件少等特點(diǎn)。MC14433的引腳及外接元件如圖3所示。

　　MC14433的轉(zhuǎn)換速度較慢，不宜用查詢方式。系統(tǒng)采用如圖3中所示的中斷方式。每次A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC都輸出一個(gè)正脈沖，其寬度為0.5個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩周期，如圖3所示。將EOC端接入89C51的外部中斷1引腳，利用EOC脈沖的下降沿觸發(fā)中斷。單片機(jī)處理中斷服務(wù)程序，接收數(shù)據(jù)。動態(tài)分時(shí)輸出 BCD碼的QO-Q3和DSi-DS；與89C51的PI口相連。

2.4 擴(kuò)展電路與地址分配

　　2.4.1 擴(kuò)展電路

　　89C51芯片上帶有擴(kuò)展功能引腳。

　　-EA／VPP端：系統(tǒng)中該引腳接+5V高電平，程序計(jì)數(shù)器PC先訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)PC值超過OFFFH(4k)時(shí)，轉(zhuǎn)向
執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。

　　-PSEN端：外部程序存儲器讀選通信號。本系統(tǒng)未擴(kuò)展外部程序存儲器，此引腳空。

　　ALE／-PROD端：系統(tǒng)擴(kuò)展外部存儲器時(shí)ALE輸出鎖存信號。

　　89C51內(nèi)部有128個(gè)字節(jié)的RAM存儲器。存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)，僅靠片內(nèi)的RAM是不夠的，還需要利用89C51的擴(kuò)展功能擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲器。常用的數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài)SRAM和動態(tài)DRAM。由于DRAM需要不斷刷新，設(shè)計(jì)時(shí)要增加刷新電路，電路復(fù)雜，可靠性差。因此SRAM在單片機(jī)測控系統(tǒng)中應(yīng)用更普遍。

　　木系統(tǒng)采用常用的2KX8位SRAM6116。它采用CMOS工藝制造，單一+5V電源，典型存取時(shí)間200ns。與89C51硬件連接如圖4所示。74LS373是帶三態(tài)門的8D鎖存器，用作地址鎖存器。

　　2.4.2 端口及地址分配

　　端口及地址分配如表6所列。

　　根據(jù)以上端口分配，可以確定外設(shè)地址為：

　　多路開關(guān)CD4051：XO-X7對應(yīng)BOH-B7H；B8H-BFH全不通；

　　外部擴(kuò)展RAM：0800-OFFFH，共2k；

　　執(zhí)行信號輸出依靠P2.5線選鎖存器74LS373，后將控制字從PO口輸山到74LS373來完成。

　　2.5 執(zhí)行信號輸出

　　本系統(tǒng)的執(zhí)行信號輸出電路為試驗(yàn)性的仿真電路。系統(tǒng)模擬八路執(zhí)行信號，針對七路環(huán)境因子信號的監(jiān)視情況，主控機(jī)發(fā)出控制指令，控制單片機(jī)開啟一路或多路執(zhí)行信號電路，以實(shí)現(xiàn)對環(huán)境因子狀態(tài)的調(diào)控。執(zhí)行輸出電路由控制字鎖存器、發(fā)光二極管、電阻組成。各路執(zhí)行信號所代表的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)如表7所列。