溫室智能控制器硬件設計

1. 1.3主控制器功能

　?。?1） 測量數據采集和監測

　　通過(guò)485 串口與測量終端通信，收集測量終端監測的溫室環(huán)境指標。如果終端測量到的數據超出了預設的環(huán)境參數指標，由主控制器實(shí)現監測報警，提醒觀(guān)測人員注意溫室環(huán)境超出指標范圍。

　?。?2） 測量數據存儲和傳送

　　把各終端的數據存儲于主控制器的外插的SD 卡中，要求能夠存儲一個(gè)月以上的各終端測量數據。也可以通過(guò)以太網(wǎng)與任意聯(lián)入局域網(wǎng)的PC 機通訊，將存儲數據傳送到PC 機上保存。

　?。?3） 以太網(wǎng)通信

　　主控制器與服務(wù)器之間利用以太網(wǎng)通信，選擇的主控制器上需要帶有以太網(wǎng)接口，實(shí)現以太網(wǎng)通信，系統具備TCP /IP 協(xié)議棧，能夠在TCP 和UDP 協(xié)議層上構建應用層網(wǎng)絡(luò )通信，HTTP 網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器功能，TFTP、FTP 文件傳輸功能。

　?。?4） 終端控制

　　主控制器控制測量終端的測量特性，設置環(huán)境參數采樣間隔，參數指標閾值等。根據檢測數據和控制目標及時(shí)的完成控制理論計算。向下位控制器發(fā)送控制指令。要求主控制器具備現場(chǎng)操控，和遠程操控兩種操作方式。既可以由現場(chǎng)操作主控制器查看終端測量數據，又可以以主控制器作為WEB 服務(wù)器，在服務(wù)器提供的網(wǎng)頁(yè)中顯示測量數據，并在網(wǎng)頁(yè)中加入CGI 功能，用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)實(shí)現遠程控制。

　　1. 1.4 服務(wù)器功能

　?。?1） 網(wǎng)絡(luò )示范網(wǎng)站服務(wù)器，存儲下位采集控制數據煉化完善專(zhuān)家控制系統。

　?。?2） 與各主控制器的網(wǎng)絡(luò )通信。

　　1. 2 傳感器選型

　　依據技術(shù)指標需求，選取各傳感器件如下所示。

　?。?1） PTS － 2 環(huán)境濕度傳感器

　　供電電壓4VDC; 濕度范圍0 ～ 100%; 濕度分辨率0. 1% RH; 輸出范圍1 ～ 4VDC; 準確度± 2% （ T ＞0℃） ; 穩定性小于1%RH/年工作電壓：

　?。?2） 環(huán)境、土壤溫度傳感器DS18B20

　　支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口，測量溫度范圍為－ 55°C ～ + 125°C，在－ 10 ～ + 85°C 范圍內，精度為± 0. 5°C。

　　DS18B20 的精度誤差為± 2°C?，F場(chǎng)溫度直接以“一線(xiàn)總線(xiàn)”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。

　　適合于惡劣環(huán)境的現場(chǎng)溫度測量，如： 環(huán)境控制、設備或過(guò)程控制、測溫類(lèi)消費電子產(chǎn)品等。

　?。?3） TDR － 3 型土壤水分傳感器

　　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濕度的傳感器。

　　其技術(shù)參數為： 量程： 0 ～ 100% （ m3 /m3 ） ; 精度： 0 ～ 50% （ m3 /m3 ） 范圍內為± 2% （ m3 /m3 ） ; 測量區域：

　　90%的影響在圍繞中央探針的直徑3cm、長(cháng)為6cm 的圓柱體內； 穩定時(shí)間： 通電后約10 秒； 響應時(shí)間： 響應在1 秒內進(jìn)入穩態(tài)過(guò)程； 工作電壓： 4. 5 ～ 5. 5 VDC，典型值5. 0 VDC; 工作電流： 50 ～ 70mA，典型值60 mA; 輸出信號： 0 ～ 2. 5V; 密封材料： ABS 工程塑料； 探針材料： 不銹鋼； 電纜長(cháng)度： 標準長(cháng)度5m，最大長(cháng)度20m。

　?。?4） TBQ － 6 型光照強度傳感器

　　TBQ － 6 型室內光強度傳感器采用先進(jìn)的電路模塊技術(shù)開(kāi)發(fā)變送器，用于實(shí)現對環(huán)境光照度的測量，輸出標準的電壓及電流信號，體積小，安裝方便，線(xiàn)性度好，傳輸距離長(cháng)，抗干擾能力強?？蓮V泛用于環(huán)境、養殖、建筑、樓宇等的光照度測量，量程可調。

　　其技術(shù)參數為： 量程： 0 － 200Klux; 供電電壓： 24VDC /12VDC; 波長(cháng)測量范圍： 380nm － 730nm; 輸出信號：

　　4 － 20mA; 精度： ± 5%; 工作環(huán)境： 溫度30 － 60℃，濕度0 － 90% RH。

　　1. 3 控制器選型

　　1.3.1 采集器選擇

　　下位采集器選用C8051F350，理由如下：

　?。?1） C8051F350 器件是完全集成的混合信號片上MCU 芯片。內部有一個(gè)具有在片校準功能的全差分24 位模/數轉換器（ ADC） 。兩個(gè)獨立的抽取濾波器可被編程到1KHz 的采樣率； 可以使用內部的2. 5V 電壓基準，也可以用差分外部基準進(jìn)行比率測量［3］。

　?。?2） C8051F350 包含一個(gè)擴展的中斷系統，支持12 個(gè)中斷源，每個(gè)中斷源有兩個(gè)優(yōu)先級。中斷源在片內外設與外部輸入引腳之間的分配隨器件的不同而變化。每個(gè)中斷源可以在一個(gè)SFR 中有一個(gè)或多個(gè)中斷標志。

　?。?3） C8051F350 系列MCU 內部有一個(gè)SMBus /I2C 接口、一個(gè)具有增強型波特率配置的全雙工UART 和一個(gè)增強型SPI 接口。每種串行總線(xiàn)都完全用硬件實(shí)現，都能向CIP － 51 產(chǎn)生中斷，因此需要很少的CPU干預。便于和RS485 總線(xiàn)接口通信。