基于51单片机的温室测试系统设计

　　2.1.4 C02浓度传感器

　　C02浓度传感器选用红外线气敏传感器。其测量范围宽，达-2000ppm，检测精度可达15％。可以选用这种方法来监测温室空气中C02的浓度。

　　2.1.5 土壤水分传感器

　　选用TDR-3型土壤水分传感器。TDR-3土壤水分传感器可测量土壤水分的体积百分比，与土壤本身的机理无关，是目前国际上最流行的土壤水分测量方法。TDR-3型土壤水分传感器是一款高精度、高灵敏度的测量土壤水分的传感器。

　　2.2 多路开关CD4051

　　本系统选用了单端8通道模拟多路开关CD4051。它由电平位移电路，带禁止端INH的8选1译码器和由该译码器对各个输出分别加以控制的八个CMOS双向模拟开关组成。其引脚如图2所示。INH为高电平时，八路通道全部不通。A、B、C分别为输入选通地址端，0-7为八路模拟输入信号端，COMMON端为被选通模拟信号的输出端CD4051传送的信号范围从VFE到VDD。由于环境因子的采样信号幅值为0～2V，所以将VEE端与Vss端相连并接地，VDD端接电源端Vcc，使得信号传送范周为O-Vcc，即0～+5V，INH，A，B，C四端连接四根地址线，控制信号的选通，其真倩表见表4。选通的信号从COMMON端送到A／D电路。

　　2.2.1 通道的分配

　　七路环境因子的测量信号各占一个通道。通道分配如表5所列。

　　2.3 A／D转换电路

　　MC14433采用8位数据输出，转换精度为1／2000，相当于11位二进制A／D转换器的精度。它还具有抗干扰性好、自动校零、自动极性输山、自动量程控制信号输出、单基准电压、外接元件少等特点。MC14433的引脚及外接元件如图3所示。

　　MC14433的转换速度较慢，不宜用查询方式。系统采用如图3中所示的中断方式。每次A／D转换结束，EOC都输出一个正脉冲，其宽度为0.5个内部时钟振荡周期，如图3所示。将EOC端接入89C51的外部中断1引脚，利用EOC脉冲的下降沿触发中断。单片机处理中断服务程序，接收数据。动态分时输出 BCD码的QO-Q3和DSi-DS；与89C51的PI口相连。

2.4 扩展电路与地址分配

　　2.4.1 扩展电路

　　89C51芯片上带有扩展功能引脚。

　　-EA／VPP端：系统中该引脚接+5V高电平，程序计数器PC先访问内部程序存储器，当PC值超过OFFFH(4k)时，转向
执行外部程序存储器内的程序。

　　-PSEN端：外部程序存储器读选通信号。本系统未扩展外部程序存储器，此引脚空。

　　ALE／-PROD端：系统扩展外部存储器时ALE输出锁存信号。

　　89C51内部有128个字节的RAM存储器。存实时数据采集和处理时，仅靠片内的RAM是不够的，还需要利用89C51的扩展功能扩展外部数据存储器。常用的数据存储器有静态SRAM和动态DRAM。由于DRAM需要不断刷新，设计时要增加刷新电路，电路复杂，可靠性差。因此SRAM在单片机测控系统中应用更普遍。

　　木系统采用常用的2KX8位SRAM6116。它采用CMOS工艺制造，单一+5V电源，典型存取时间200ns。与89C51硬件连接如图4所示。74LS373是带三态门的8D锁存器，用作地址锁存器。

　　2.4.2 端口及地址分配

　　端口及地址分配如表6所列。

　　根据以上端口分配，可以确定外设地址为：

　　多路开关CD4051：XO-X7对应BOH-B7H；B8H-BFH全不通；

　　外部扩展RAM：0800-OFFFH，共2k；

　　执行信号输出依靠P2.5线选锁存器74LS373，后将控制字从PO口输山到74LS373来完成。

　　2.5 执行信号输出

　　本系统的执行信号输出电路为试验性的仿真电路。系统模拟八路执行信号，针对七路环境因子信号的监视情况，主控机发出控制指令，控制单片机开启一路或多路执行信号电路，以实现对环境因子状态的调控。执行输出电路由控制字锁存器、发光二极管、电阻组成。各路执行信号所代表的执行机构或系统如表7所列。