溫室智能控制器硬件設計
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1.3.2 控制器選擇
下位控制器選用C8051F310，理由如下：
?。?1） C8051F310 具有17 個(gè)端口I /O; 均耐5V 電壓，大灌電流。被選擇作為數字I /O 的引腳還可以被配置為推挽或漏極開(kāi)路輸出。有4 個(gè)通用16 位計數器/定時(shí)器，與標準8051 的計數器/定時(shí)器相比，它具有更強的功能并且需要較少的CPU 干預。每個(gè)捕捉/比較模塊都可以高速輸出或者8 位或16 位脈沖寬度調制器。這些功能保證了作為控制器的有效輸出控制繼電器［4］。C8051F310 擴展的中斷系統向CIP － 51 提供14 個(gè)中斷源，允許大量的模擬和數字外設中斷微控制器。C8051F310 包含16KB 的FLASH 程序存儲器，滿(mǎn)足使用。
?。?2） C8051F310 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，需要很少的CPU 干預，便于和RS485 總線(xiàn)接口通信。
?。?3） C8051F310 擴展的中斷系統允許大量的模擬和數字獨立工作，在需要時(shí)才中斷控制器。一個(gè)中斷驅動(dòng)的系統需要較少的MCU 干預，有更高的執行效率。它包含8KB 的FLASH 程序存儲器，滿(mǎn)足使用。
硬件系統設計盡可能選擇典型電路，并符合單片機的常規用法，為硬件系統的標準化、模塊化打下良好基礎。硬件結構結合應用軟件方案一并考慮，硬件結構與軟件方案會(huì )產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是： 軟件能實(shí)現的功能盡可能由軟件來(lái)實(shí)現，以簡(jiǎn)化硬件結構。但必須注意，由軟件實(shí)現的功能，其響應時(shí)間要比直接用硬件實(shí)現來(lái)得長(cháng)，而且占用CPU 時(shí)間。因此，選擇方案時(shí)，要考慮到這些因素，整個(gè)系統中相關(guān)的器件要盡可能做到匹配。
2. 1 電源電路設計
電源電路的主要功能是提供采集模塊和控制模塊的芯片電能供給。需求有單片機所需數字電壓3. 3v，傳感器所需電壓5v、12v。以及模擬保護電壓3. 3av。具體電路如圖2 所示。
圖2 電源設計電路圖
2. 2 RS －485 通信接口電路設計
RS － 485 接口電路的主要功能是將來(lái)自微處理器的發(fā)送信號TXD 通過(guò)“發(fā)送器”轉換成通訊網(wǎng)絡(luò )中的差分信號，也可以將通訊網(wǎng)絡(luò )中的差分信號通過(guò)“接收器”轉換成被微處理器接收的RXD 信號。任一時(shí)刻，RS － 485 收發(fā)器只能夠工作在“接收”或“發(fā)送”兩種模式之一，因此，必須為RS － 485 接口電路增加一個(gè)收/發(fā)邏輯控制電路。在實(shí)際應用中，電路中光耦器件的響應速率將會(huì )影響RS － 485 電路的通訊速率。因而，可根據具體需要選用響應速度較快的光耦器件6N136。6N136 是日本東芝公司生產(chǎn)的具有優(yōu)良特性的光電耦合器件，封裝了一個(gè)高度紅外發(fā)光管和光敏三極管。6N136 具有體積小、壽命長(cháng)、抗干擾性強、隔離電壓高、高速度、與TTL 邏輯電平兼容等優(yōu)點(diǎn)。具體電路如圖3 所示。
圖3 RS － 485 接口電路圖
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