基于ATxmega128A1的溫室環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.3 空氣二氧化碳濃度傳感器模塊

采用MG811二氧化碳感應(yīng)探頭作為敏感元件，其硬件接口電路如圖2(c)所示。模塊可設(shè)定閾值，當(dāng)環(huán)境參數(shù)超過閾值時(shí)，DOUT引腳輸出低電平。模塊亦可在AOUT引腳輸出模擬電壓，根據(jù)電壓大小查表即可得知當(dāng)前空氣二氧化碳濃度參數(shù)。測量范圍為0~10000ppm.

MG811二氧化碳傳感器具有靈敏度高、選擇性良好、使用壽命長、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。模塊內(nèi)部帶有溫度補(bǔ)償輸出，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，輸出電壓信號(hào)變化，溫度變化量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)電壓輸出變化量，從而通過程序補(bǔ)償該溫度變化量，使探頭能更有效的檢測。

4.4 光照強(qiáng)度傳感器模塊

采用BH1750光強(qiáng)采樣模塊來測量光照強(qiáng)度，其硬件接口電路如圖2(d)所示。該模塊光譜范圍與人眼相近，對光源依賴性不大，具有測量范圍寬(1~65535勒克斯)和高分解的特點(diǎn)。內(nèi)部帶有1.8V電壓的邏輯輸入接口，照度數(shù)字轉(zhuǎn)換器，I2C總線接口，因此無需任何外部器件即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的光照強(qiáng)度采樣。

4.5 鍵盤顯示、報(bào)警、電源模塊鍵盤與顯示模塊是用戶與溫室環(huán)境檢測儀進(jìn)行信息交流的模塊，鍵盤由多個(gè)按鍵組成，顯示電路采用Nokia5110液晶顯示模塊，報(bào)警電路則由發(fā)光二極管、三極管、蜂鳴器組成，其硬件電路如圖3所示。電源模塊采用穩(wěn)壓芯片使蓄電池電壓轉(zhuǎn)化成所需要的供電電壓，其硬件電路如圖4所示。

5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

溫室環(huán)境檢測儀軟件設(shè)計(jì)主要包括按鍵掃描設(shè)計(jì)、Nokia5110顯示程序的設(shè)計(jì)、I2C通信接口設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總流程如圖5所示。

數(shù)據(jù)采樣成功后進(jìn)行處理并送液晶顯示，再判斷是否偏離預(yù)先設(shè)定的閾值，沒偏離，則繼續(xù)采樣，若偏離則控制外部設(shè)備如供水、溫控、照明、濕度控制等系統(tǒng)進(jìn)行適量的調(diào)控，直至采樣數(shù)據(jù)回到閾值之內(nèi)，則達(dá)到檢測的目的，從而維持溫室環(huán)境參數(shù)的穩(wěn)定。

6.結(jié)論

溫室環(huán)境所需控制的理化指標(biāo)眾多，為了能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制這些理化指標(biāo)并使多項(xiàng)理化指標(biāo)測量一體化，采用單片機(jī)及傳感器實(shí)現(xiàn)的溫室環(huán)境檢測儀，先采樣溫室環(huán)境參數(shù)，然后根據(jù)設(shè)定的閾值判斷是否超標(biāo)或過低，從而控制外部設(shè)備的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)平衡溫室各項(xiàng)理化指標(biāo)參數(shù)，使溫室環(huán)境參數(shù)維持穩(wěn)定。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)方案達(dá)到溫室環(huán)境參數(shù)檢測的要求。