毕业设计之基于单片机的温室大棚自动控制系统(4)

2.3.2 温度传感器的选择

方案一：采用AD590温度传感器。AD590温度传感器是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。AD590性能描述：测量范围在-50℃-- +150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃ 。AD590为电流型传感器温度每变化1℃其电流变化1uA在35℃和95℃时输出电流分别为308.2uA 和368.2uA 。

方案二：采用DS18B20温度传感器。美国DALLAS公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18B20,便于多点测量且易于扩展。

综合比较方案一和方案二，两方案都可以满足设计所要求的精度温度要求，但方案一的后续电路复杂，需要经过放大，数模转换等步骤，增加了设计的复杂度和成本，并需要占用单片机较多的I/O口。方案二的后续电路简单，占用的I/O口数量少，为整体设计留出了足够的I/O口资源。故我们采用方案二作为本系统的温度传感器。

DS18B20的温度值格式如表2-2：

表2-2 DS18B20的温度值格式 低字节 高字节 位7 23 位15 S 位6 22 位14 S 位5 21 位13 S 位4 20 位12 S ·10·

位3 2-1 位11 S 位2 2-2 位10 26 位1 2-3 位9 25 位0 2-4 位8 24

DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位二进制形式提供，形式表达，其中S为符号位。例如＋125℃的数字输出为07D0H （正温度直接把16进制数转成10进制即得到温度值 ）;

-55℃的数字输出为 FC90H。（负温度 把得到的16进制数 取反后1再转成10进制数）。

数字输出格式如表2-3：

表2-3 DS18B20的数字输出格式表 温度 +125 +85 +25.0625 +10.125 +0.5 0 -0.5 -10.125 -25.0625 -55 数字输出(二进制) 0000 0111 1101 0000 0000 0101 0101 0000 0000 0001 1001 0001 0000 0000 1010 0010 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1000 1111 1111 0101 1110 1111 1110 0110 1111 1111 1100 1001 0000 数字输出(十六进制) 07D0h 0550h 0191h 00A2h 0008h 0000h FFF8h FF5Eh FE6Fh FC90h 2.3.3 光亮度传感器的选择

方案一：采用光照度传感器M124749，该光照度传感器采用先进的电路模块技术开发变送器，用于实现对环境光照度的测量，输出标准的电压及电流信号，体积小，安装方便，线性度好，传输距离长，抗干扰能力强，量程

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可调。但价格昂贵，性价比不高，且不易购买。

方案二：采用光敏电阻。光敏电阻的工作原理是当有光线照射时，电阻内原本处于稳定状态的电子受到激发，成为自由电子，所以光线越强，产生的自由电子也就越多，电阻就会越小。光敏电阻的优点有内部的光电效应和电极无关（光电二极管才有关），即可以使用直流电源。灵敏度和半导体材料、以及入射光的波长有关，价格低廉，性价比高。

比较以上两个方案，方案一虽然具有更好的设计精度和线性度，但性价比不如光敏电阻好。方案二具有较高的性价比且同时也能满足系统的设计要求，故采用光敏电阻作为光照度传感器。 2.3.4 方案选择总结

（1） 湿度传感器采用HS1101。 （2） 温度传感器采用DS18B20。 （3） 光亮度传感器采用光敏电阻。

第三章 硬件的设计

3.1 MCU选型

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，

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3.2 湿度测量电路

STC89C52单片机管脚如图3-1：

用可编程(ISP，IAP)，不占用户资源。

兼容，DIP40封装系列与8051兼容均为Pin-to-Pin，使用时容易掌握；

图3-1 STC89C52单片机管脚定义图

器/计数器，全双工串行口，最高运作频率35MHZ。 它是MCS-51系列单片

看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时

机的派生产品，在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全

高速、低功耗、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强，在系统/在应

HS1101湿度传感器，在电路中等效于 一个电容器件，其电容量随着所

测的土壤湿度增大而增大，如何将电容的变化量准确的转换成单片机易于接

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受的信号，常有两种方法：一是将该湿敏传感器置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再经过A/D转换成为数字信号；另一种是将该湿敏传感器置于555振荡电路中，将电容值的变化转化为与之成反比的电压频率信号，可直接被单片机所采集。

本系统采用的是测量555输出的振荡的方法，电路如图3-2所示：

图3-2 湿度测量电路图

此电路为典型的555双稳态电路。HS1101/HS1100作为电容变量接在555的TRIG与THRES两引脚上，引脚7用作电阻R9的短路。

等量电容HS1101/HS1100通过R8与R9充电到门限电压（约0.67Vcc），通过R8放电到触发电平（约0.33Vcc），然后R9通过引脚7短路到地。传感器由不同的电阻R8与R9充放电。

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