基于51單片機的溫室測試系統設計

　　2.1.4 C02濃度傳感器

　　C02濃度傳感器選用紅外線氣敏傳感器。其測量范圍寬，達-2000ppm，檢測精度可達15％。可以選用這種方法來監測溫室空氣中C02的濃度。

　　2.1.5 土壤水分傳感器

　　選用TDR-3型土壤水分傳感器。TDR-3土壤水分傳感器可測量土壤水分的體積百分比，與土壤本身的機理無關，是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。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水分的傳感器。

　　2.2 多路開關CD4051

　　本系統選用了單端8通道模擬多路開關CD4051。它由電平位移電路，帶禁止端INH的8選1譯碼器和由該譯碼器對各個輸出分別加以控制的八個CMOS雙向模擬開關組成。其引腳如圖2所示。INH為高電平時，八路通道全部不通。A、B、C分別為輸入選通地址端，0-7為八路模擬輸入信號端，COMMON端為被選通模擬信號的輸出端CD4051傳送的信號范圍從VFE到VDD。由于環境因子的采樣信號幅值為0～2V，所以將VEE端與Vss端相連并接地，VDD端接電源端Vcc，使得信號傳送范周為O-Vcc，即0～+5V，INH，A，B，C四端連接四根地址線，控制信號的選通，其真倩表見表4。選通的信號從COMMON端送到A／D電路。

　　2.2.1 通道的分配

　　七路環境因子的測量信號各占一個通道。通道分配如表5所列。

　　2.3 A／D轉換電路

　　MC14433采用8位數據輸出，轉換精度為1／2000，相當于11位二進制A／D轉換器的精度。它還具有抗干擾性好、自動校零、自動極性輸山、自動量程控制信號輸出、單基準電壓、外接元件少等特點。MC14433的引腳及外接元件如圖3所示。

　　MC14433的轉換速度較慢，不宜用查詢方式。系統采用如圖3中所示的中斷方式。每次A／D轉換結束，EOC都輸出一個正脈沖，其寬度為0.5個內部時鐘振蕩周期，如圖3所示。將EOC端接入89C51的外部中斷1引腳，利用EOC脈沖的下降沿觸發中斷。單片機處理中斷服務程序，接收數據。動態分時輸出 BCD碼的QO-Q3和DSi-DS；與89C51的PI口相連。

2.4 擴展電路與地址分配

　　2.4.1 擴展電路

　　89C51芯片上帶有擴展功能引腳。

　　-EA／VPP端：系統中該引腳接+5V高電平，程序計數器PC先訪問內部程序存儲器，當PC值超過OFFFH(4k)時，轉向
執行外部程序存儲器內的程序。

　　-PSEN端：外部程序存儲器讀選通信號。本系統未擴展外部程序存儲器，此引腳空。

　　ALE／-PROD端：系統擴展外部存儲器時ALE輸出鎖存信號。

　　89C51內部有128個字節的RAM存儲器。存實時數據采集和處理時，僅靠片內的RAM是不夠的，還需要利用89C51的擴展功能擴展外部數據存儲器。常用的數據存儲器有靜態SRAM和動態DRAM。由于DRAM需要不斷刷新，設計時要增加刷新電路，電路復雜，可靠性差。因此SRAM在單片機測控系統中應用更普遍。

　　木系統采用常用的2KX8位SRAM6116。它采用CMOS工藝制造，單一+5V電源，典型存取時間200ns。與89C51硬件連接如圖4所示。74LS373是帶三態門的8D鎖存器，用作地址鎖存器。

　　2.4.2 端口及地址分配

　　端口及地址分配如表6所列。

　　根據以上端口分配，可以確定外設地址為：

　　多路開關CD4051：XO-X7對應BOH-B7H；B8H-BFH全不通；

　　外部擴展RAM：0800-OFFFH，共2k；

　　執行信號輸出依靠P2.5線選鎖存器74LS373，后將控制字從PO口輸山到74LS373來完成。

　　2.5 執行信號輸出

　　本系統的執行信號輸出電路為試驗性的仿真電路。系統模擬八路執行信號，針對七路環境因子信號的監視情況，主控機發出控制指令，控制單片機開啟一路或多路執行信號電路，以實現對環境因子狀態的調控。執行輸出電路由控制字鎖存器、發光二極管、電阻組成。各路執行信號所代表的執行機構或系統如表7所列。