以单片机为核心的温室智能控制系统(2)

该方案主控机和从机完全由单片机实现，采用该方案完全可满足农业上部分需求。在图1中，从机部分实现的功能几乎和主机是对等的，但会接受主机发送过来的命令。

该系统从机部分的结构框图。该方案采用数字式DS18B20作为温度传感器，该芯片在采集温度信号时，具有大范围、高精度、数字量输出的特点。CHR-01湿度传感器采集的信号可利用LM555振荡器将电流信号转化成频率信号。选用CHR-01国产元件主要是其价格便宜。

3 信号获取与放大电路

3.1 DS18B20的测温原理

DS18B20的测温原理如图3所示，图中，低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，主要用于产生固定频率的脉冲信号并送给减法计数器1，高温度系数晶振在温度变化时，其振荡频率有明显改变，它所产生的信号可作为减法计数器2的脉冲输入，图中隐含着的计数门打开时，DS18B20即对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成信号采集。

在DS18B20中，DQ为数字信号输人／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端。图4是DS18B20的引脚排列图。

DS18B20在光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

有两种方法可确保DS18B20在有效转换期内得到足够的电源电流。第一种方法是在温度变换时，在I／O口接一个强的上拉。第二种是将其连到VCC外部电源，这样就不用在I／O口接强上拉，也可在温度变换期间使口线保持高电平。以在变换时间内允许其它数据在单总线上传输。也可使用外部电源通过发跳过ROM命令和变换命令T来完成温度变换。需要注意的是：在工作状态，GND不能悬空。

3.2 CHR-01湿度传感器

CHR-01湿度探测振荡电路由电阻型高分子膜湿敏电阻、LM555集成芯片及相关的电子元件组成，并采用AT89C51单片机作为处理器。由于高分子湿敏元件的电阻会随着环境湿度的变化，因而该振荡电路会产生不同的振荡频率。将该信号通过光电耦合和接口元件传送到单片机的计时器中，就可完成信号采集。图5所示是CHR-01测湿电路结构框图。

由于不可能事先测定每个标准湿度值所对应的频率值(那样会大大增加工作量，并且也没有必要)，所以只对其中某些特定的湿度值进行测量和记录即可。比如在图6所示的湿度传感器特性中，实际的湿度／频率曲线T0(如图6所示)在应用中只需标定A、B、C、D、E五个点的标准值，然后运用数值方法来实现对AB、BC、CD、DE各区间段湿度的近似测量。在此需要强调的是，由于湿敏元件的阻抗是随着温度变化的，这会导致不同温度下的不同湿度／频率曲线(如T1℃下对应的曲线T1；T2℃时对应的曲线T2)，故要分别对不同温度下的湿／频曲线进行测定。

DS18B20正好可以完成对温度的标定。因为本测试装置只需标定15℃、20℃、25℃、30℃四条曲线，然后根据数值方法并利用软件便可对15℃～30℃之间任意温度下的湿度进行准确测量。(责任编辑：admin)