花房溫度及光照度控制電路的設(shè)計(jì)

張超

摘要 鑒于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)科技水平的成果，本著節(jié)約成本、控制簡(jiǎn)單的原則，設(shè)計(jì)了花房的溫度及光照度實(shí)時(shí)控制電路。利用先進(jìn)的溫度傳感器、光照傳感器測(cè)量溫度和光照度，由單片機(jī)控制執(zhí)行單元調(diào)節(jié)溫度和光照度。給出了硬件的設(shè)計(jì)方案和軟件的設(shè)計(jì)思路。花房溫度高、光照度大時(shí)后自動(dòng)放下遮陽(yáng)網(wǎng)和開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，溫度低、光照強(qiáng)度小時(shí)自動(dòng)收起遮陽(yáng)網(wǎng)和開(kāi)大暖氣閥門(mén)，使得花房?jī)?nèi)的溫度和光照度控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)；溫度；光照度

中圖分類(lèi)號(hào) S24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）08-02505-01

Design of Greenhouse Temperature and Light Intensity Control Circuit

ZHANG Chao （College of Physics and Electronic Engineering， Taishan University， Taian， Shandong 271021）

Abstract In view of domestic results of scientific and technological level at present， based on cost saving and simple control， the greenhouse light and temperature realtime control circuit was designed. The temperature and light were measured by advanced temperature sensor and light sensor， and controlled and run by singlechip microcomputer（SCM）. The design plan of hardware and the design view of software were gave. The greenhouse temperature and light were controlled in designed range by putting down the shade net automatically and opening the fan when the temperature was high and the light was large， and folding up the the shade net automatically and opening heating valve when the the temperature was low and the light was small.

Key words Singlechip microcomputer； Temperature； Light intensity

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展和科技水平的不斷提高，花房的溫度、光照度控制技術(shù)當(dāng)今日趨成熟，與傳統(tǒng)的花房相比，現(xiàn)在的控制更趨向于自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性、效率高。

為此，鑒于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)科技水平的成果，本著節(jié)約成本、控制簡(jiǎn)單的原則，筆者設(shè)計(jì)了以單片機(jī)技術(shù)為核心，選用適當(dāng)溫度傳感器、光照傳感器以及適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

該設(shè)計(jì)以AT89S52[1]為主體，利用溫度傳感器SHT11和光照傳感器TSL2561作為檢測(cè)元件，從而實(shí)現(xiàn)溫度及光照度的實(shí)時(shí)控制，硬件圖如圖1所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)

其設(shè)計(jì)思路是外界的溫度通過(guò)SHT11溫度傳感器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)AT89S52，依據(jù)單片機(jī)內(nèi)部程序反應(yīng)驅(qū)動(dòng)溫度控制電路動(dòng)作，從而控制花房溫度維持在預(yù)設(shè)的溫度范圍；外界的光照強(qiáng)度通過(guò)TSL2561光照強(qiáng)度傳感器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)AT89S52，根據(jù)單片機(jī)內(nèi)部程序反應(yīng)驅(qū)動(dòng)溫度控制電路動(dòng)作，使得控制花房光照度維持在預(yù)設(shè)的光照強(qiáng)度范圍；由于單片機(jī)的電壓、電流不足以驅(qū)動(dòng)12 V的繼電器，需要額外增加電源電路驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。

1.1 溫度檢測(cè)電路

SHT11單芯片傳感器[2]是一款復(fù)合傳感器，具有校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度的特點(diǎn)。它主要應(yīng)用于工業(yè)COMS 過(guò)程微加工技術(shù)，目的是確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與相對(duì)的穩(wěn)定性。傳感器由一個(gè)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件構(gòu)成，和串行接口電路以及一個(gè) 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器在同一芯片上實(shí)現(xiàn)電路連接。所以，該傳感器具有高品質(zhì)、響應(yīng)快、抗干擾強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。該研究引用的是溫度傳感器。每個(gè) SHT傳感器都在極為精確的光照度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要人工調(diào)整這些校準(zhǔn)系數(shù)用以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.2 光照強(qiáng)度檢測(cè)電路

該設(shè)計(jì)中的光照度檢測(cè)主要是基于TSL2561[3]數(shù)字光照度檢測(cè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。將檢測(cè)的光照信號(hào)通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)內(nèi)，其工作狀態(tài)為：當(dāng)光照強(qiáng)度在2 000～10 000 lx時(shí)，光照控制電路不動(dòng)作；當(dāng)光照度大于10 000 lx時(shí)，光照驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)遮陽(yáng)網(wǎng)放下，減少光照度；當(dāng)光照度小于2 000 lx，光照驅(qū)動(dòng)電路卷起遮陽(yáng)網(wǎng)，并驅(qū)動(dòng)日光燈發(fā)亮。這樣可把花房溫度控制在設(shè)定的光照度范圍內(nèi)。

1.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

由于單片機(jī)輸出的電壓和電流不足以驅(qū)動(dòng)12 V的繼電器，所以要將其通過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)繼電器工作，如圖2所示。

圖2 驅(qū)動(dòng)電路

2 軟件設(shè)計(jì)

將SHT11數(shù)字溫度傳感器采集的信號(hào)通過(guò)P1.5接口送入單片機(jī)AT89S52；將TSL2561光照傳感器采集的信號(hào)通過(guò)P1.6 接口送入單片機(jī)AT89S52；溫度及光照度驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)AT89S52接口相連。程序流程圖如圖3所示。程序初始化后，首先選擇啟動(dòng)溫度測(cè)量：當(dāng)溫度大于50℃時(shí)，單