該文介紹用P89V52(CPU模塊)，AM2301(溫濕度傳感器)，ZY1730(語(yǔ)音模塊)，LED(顯示模塊),加溫系統(tǒng)，灑水系統(tǒng)等部分組成的溫室自動(dòng)控制電路。著重介紹了新器件材料AM2301，ZY1730和顯示電路的應(yīng)用。也介紹了現(xiàn)場(chǎng)一些對(duì)干擾信號(hào)所采取的抗干擾政策之硬件和軟件設(shè)計(jì)思想等。并指出從該控制系統(tǒng)原理出發(fā)，只要改變軟件的有關(guān)設(shè)計(jì)即可方便的組成其他多種非線(xiàn)性控制系統(tǒng)。
一、 引 言
溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)這一工程是從我的一個(gè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)而來(lái)的，當(dāng)時(shí)的題目是溫濕度測(cè)量?jī)x。我們用的第一套方案是溫室手動(dòng)控制系統(tǒng)。但隨著社會(huì)的發(fā)展，手動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)跟不上生產(chǎn)力的發(fā)展。只好另辟蹊徑，全身心的研究自動(dòng)控制系統(tǒng)。
二、 主要性能
1.功能
(1)溫濕度傳感器：采集室內(nèi)溫度和濕度，傳送至中央處理器。
(2)顯示器：顯示當(dāng)前溫度(前三位)和濕度(后三位)。
(3)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)電路：當(dāng)溫度出現(xiàn)異常，會(huì)自動(dòng)觸發(fā)灑水系統(tǒng)和加溫系統(tǒng)，灑水和加溫。
(4)當(dāng)溫度或濕度持續(xù)偏高或偏低時(shí)，會(huì)發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警功能。
2.技術(shù)指標(biāo)
(1)測(cè)溫度、濕度的范圍：溫度(0℃~80℃)±0.4℃，濕度(0~100%RH)±3.0%RH。
(2)顯示精度：0.5%±1個(gè)字。
(3)電源電壓：直流3.3V~5.5V。
(4)響應(yīng)時(shí)間：8S(tau63%)
三、總體方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要分為五部分(溫濕度采集電路，單片機(jī)數(shù)據(jù)處理電路，溫濕度顯示電路，灑水系統(tǒng)和加溫系統(tǒng))如圖1所示：
1.溫濕度采集電路部分
AM2301數(shù)字溫濕度傳感器(如圖2所示)是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。AM2301采用單線(xiàn)制串行接口，即DATA用于微處理器與AM2301之間的通訊和同步，采用單總線(xiàn)數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間5ms左右,具體格式在下面說(shuō)明,當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸為40bit,從高位開(kāi)始傳送。
數(shù)據(jù)格式:40bit數(shù)據(jù)=16bit濕度數(shù)據(jù)+16bit溫度數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和
例子： 接收40bit數(shù)據(jù)如下：
0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110
濕度數(shù)據(jù) 溫度數(shù)據(jù) 校驗(yàn)和
濕度高8位+濕度低8位+溫度高8位+溫度低8位=的末8位=校驗(yàn)和
例如：0000 0010+1000 1100+0000 0001+0101 1111=1110 1110
濕度=65.2%RH 溫度=35.1℃
用戶(hù)主機(jī)(MCU)發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后,AM2301從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后, AM2301發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集。(注：主機(jī)從AM2301讀取的溫濕度數(shù)據(jù)總是前一次的測(cè)量值，如兩次測(cè)量間隔時(shí)間很長(zhǎng)，請(qǐng)連續(xù)讀兩次以獲得實(shí)時(shí)的溫濕度值),并且與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單如圖圖3所示。
2.語(yǔ)音報(bào)警部分
語(yǔ)音報(bào)警芯片ZY1730適用多種電子系統(tǒng)的語(yǔ)音錄放模塊，ZY1730使用模擬處理存儲(chǔ)方式，音頻數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在固體存儲(chǔ)器中無(wú)需數(shù)據(jù)壓縮，提供更優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音和音樂(lè)在現(xiàn)，沒(méi)有異常的背景噪音，且電路斷電后語(yǔ)音內(nèi)容不會(huì)丟失。一個(gè)最小的ZY1730錄放系統(tǒng)僅ZY1730的應(yīng)用電路如圖4所示：
工作方法：S1為錄音鍵，S3為播放鍵，S5為擦除鍵，操作時(shí)錄音鍵按下不動(dòng)，麥克風(fēng)對(duì)準(zhǔn)音源，放音時(shí)按一下S3鍵即可。
3.溫濕度顯示部分
溫濕度顯示電路，采用FYD12864-0402B液晶顯示模塊，它是一種具有4位/8位并行，2線(xiàn)或3線(xiàn)串行多種接口方式，內(nèi)不含有國(guó)標(biāo)一級(jí)，二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分表率為128*64，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集，利用模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面，可以顯示8*4行16*16點(diǎn)陣的漢字，還可以完成圖形顯示。如圖5所示FYD12864-0402B液晶顯示模塊與單片機(jī)的連接。
4.控制信號(hào)輸出部分
本論題控制部分采用MOC3063來(lái)控制加溫系統(tǒng)和灑水系統(tǒng)。MOC3063是一個(gè)過(guò)零觸發(fā)的光電雙向可控硅開(kāi)關(guān)，本系統(tǒng)采用的驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示：
本電路的好處是可以直接用單片機(jī)來(lái)控制，也可以用5V電源來(lái)驅(qū)動(dòng)，MOC3063構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路好處在于不會(huì)產(chǎn)生接觸火花，會(huì)對(duì)周?chē)骷a(chǎn)生影響，缺點(diǎn)在于開(kāi)關(guān)上常有小電流電壓。使用時(shí)將其接在單片機(jī)P2.0上即可控制。
四、 總結(jié)
溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖7 所示：
數(shù)據(jù)采集中的溫度濕度檢測(cè)技術(shù)一直是工業(yè)控制一個(gè)熱點(diǎn)。本文以這樣一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題為前提，應(yīng)用了各種先進(jìn)芯片，將其具體到了生產(chǎn)生活當(dāng)中。本工程做了很長(zhǎng)一段時(shí)間，經(jīng)過(guò)不斷測(cè)試和完善，技術(shù)不斷的更新改進(jìn)，這樣才得到最后的成功!
（轉(zhuǎn)載）
