硬件單片機實(shí)現溫室智能控制
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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。
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?！?p style="text-align: left">
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