基于單片機(jī)的溫室智能控制器硬件電路設(shè)計(jì)

　　近年來(lái)，溫室環(huán)境控制在國(guó)內(nèi)外得到了相應(yīng)的研究和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的智能溫室系統(tǒng)硬件大部分從國(guó)外引進(jìn)，國(guó)外的系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和完善，在技術(shù)上是比較成熟與先進(jìn)的。但在我國(guó)的應(yīng)用中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，如體積大、能耗大、溫室降溫較差、在我國(guó)使用不適應(yīng)。從經(jīng)濟(jì)效益上看，因其設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，普遍虧損。“林木種苗工廠化生產(chǎn)環(huán)境控制設(shè)備與自動(dòng)化控制集成應(yīng)用研究示范”是我們自主開(kāi)發(fā)的智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率與農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量有一定的促進(jìn)作用。

　　溫室控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法，為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好基礎(chǔ)。硬件結(jié)構(gòu)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮，硬件結(jié)構(gòu)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(xiàn)的功能盡可能由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的功能，其響應(yīng)時(shí)間要比直接用硬件實(shí)現(xiàn)來(lái)得長(zhǎng)，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(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到匹配。

　　電源電路設(shè)計(jì)

　　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(jī)所需數(shù)字電壓3. 3v，傳感器所需電壓5v、12v。以及模擬保護(hù)電壓3. 3av。具體電路如圖1所示。

　　　圖1 電源設(shè)計(jì)電路圖(圖可放大)

　　RS485 通信接口電路設(shè)計(jì)

　　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(hào)TXD 通過(guò)“發(fā)送器”轉(zhuǎn)換成通訊網(wǎng)絡(luò)中的差分信號(hào)，也可以將通訊網(wǎng)絡(luò)中的差分信號(hào)通過(guò)“接收器”轉(zhuǎn)換成被微處理器接收的RXD 信號(hào)。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(yīng)用中，電路中光耦器件的響應(yīng)速率將會(huì)影響RS - 485 電路的通訊速率。因而，可根據(jù)具體需要選用響應(yīng)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(zhǎng)、抗干擾性強(qiáng)、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2所示。

　　圖2 RS - 485 接口電路圖(可放大)