專利名稱：一種檢測大棚溫濕度光照的記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大棚里實(shí)時(shí)檢測裝置，具體涉及一種能夠精確的檢測到 大棚里的溫度、濕度和光照度的記錄儀。
背景技術(shù)：
為了適應(yīng)中小型大棚的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)簡單實(shí)用的檢測大棚溫度、濕度 及光強(qiáng)等數(shù)據(jù)的電子設(shè)備是很有市場應(yīng)用價(jià)值的。市場上類似這樣應(yīng)用功能 的產(chǎn)品很多，也很實(shí)用，但是它們的價(jià)格普遍都比較高。對(duì)于低投資的用戶 來說又是一個(gè)大投資，會(huì)成為它們發(fā)展的負(fù)擔(dān)的。所以設(shè)計(jì)一個(gè)比較實(shí)用的 而價(jià)格相對(duì)較低的檢測設(shè)備是很有必要的。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是提供一種設(shè)計(jì)簡單、科學(xué)、實(shí)用，器件選擇合 理，成本相對(duì)較低，精度和性價(jià)比高，可擴(kuò)展性好的一種檢測大棚溫濕度光 照的記錄儀。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種檢測大棚溫濕度 光照的記錄儀，包括單片機(jī)以及與其連接的LED數(shù)碼管組、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 RS232串行接口、鍵盤，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器還連接有溫度轉(zhuǎn)電壓模塊和用于檢 測濕度和光度的擴(kuò)展模塊。
本實(shí)用新型的工作原理是通過傳感電路，把大棚的溫度、濕度、光強(qiáng) 等各種參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；在單片機(jī)的時(shí)鐘中斷的控制下，每一秒由 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬電壓信號(hào)采樣一次，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；然后利用在單片機(jī)內(nèi)部建立的數(shù)字信號(hào)與大棚的實(shí)際參數(shù)(溫度、濕度、光照)之間的映
射表，通過査表法，找到該數(shù)字信號(hào)所對(duì)應(yīng)的大棚參數(shù)值的顯示碼，由LED數(shù) 碼管組顯示出大棚實(shí)時(shí)的參數(shù)值(溫度、濕度、光照)，同時(shí)必要時(shí)可通過RS232 串行接口實(shí)時(shí)地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，將這些參數(shù)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的記錄儀具有以下優(yōu)點(diǎn)
1)設(shè)計(jì)簡單，器件選擇合理，成本相對(duì)要低。
3) 精度高，性價(jià)比高。系統(tǒng)中采用的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543是12位 的，這將大大提高系統(tǒng)的精度。
4) 可擴(kuò)展性好。由于系統(tǒng)中采用的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543是11通道 的，而且系統(tǒng)軟件對(duì)各類參數(shù)的處理具有通用性，將來可以擴(kuò)展為對(duì)大棚中 11種參數(shù)的檢測與顯示。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。 圖l是本實(shí)用新型記錄議的結(jié)構(gòu)原理框圖； 圖2是溫度值轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的原理框圖3是本實(shí)用新型記錄議的電路原理圖4是是本實(shí)用新型記錄議的界面顯示結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參照

圖1所示， 一種可以檢測大棚溫濕度光照的記錄儀，其特征在于由分別
與單片機(jī)15的串行口連接的LED數(shù)碼管組16、 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器17、 RS232串行接 口18、鍵盤19組成，其中A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器17又連接有溫度轉(zhuǎn)電壓模塊20和擴(kuò)展 模塊21。通過傳感電路，把大棚的溫度、濕度、光強(qiáng)等各種參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電壓
信號(hào)；在51系列單片機(jī)AT89S51/2的時(shí)鐘中斷的控制下，每一秒由12位A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543對(duì)模擬電壓信號(hào)采樣一次，轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字信號(hào)；然后 利用在51系列單片機(jī)AT89S51/2內(nèi)部建立的數(shù)字信號(hào)與大棚的實(shí)際參數(shù)(溫 度、濕度、光照)之間的映射表，通過查表法，找到該數(shù)字信號(hào)所對(duì)應(yīng)的大 棚參數(shù)值的顯示碼，由四位七段數(shù)碼管顯示出大棚實(shí)時(shí)的參數(shù)值(溫度、濕 度、光照)，同時(shí)必要時(shí)可通過RS232串行接口實(shí)時(shí)地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，將 這些參數(shù)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)中。
參照?qǐng)D2所示，集成溫度傳感器AD590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和5—30V 的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè)1K的恒值電阻，那么，此電阻上流過 的電流將和被測溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有l(wèi)mV/K的電壓信號(hào)。電路 的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比，將此電流引至輸出負(fù)載電阻RL上便可得 到與溫度T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電 源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。傳感器AD590內(nèi)部電阻是在硅板上形成的薄膜電 阻，電阻用激光修正了值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到準(zhǔn)確1 u A/K的電流I值， 所以設(shè)計(jì)測溫電路主要是將電流轉(zhuǎn)換成電壓。
為提高系統(tǒng)的時(shí)間效率，設(shè)計(jì)時(shí)在單片機(jī)AT89S51/2的內(nèi)部程序存儲(chǔ)區(qū)存 儲(chǔ)了一張12位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543輸出的數(shù)字量與其所對(duì)應(yīng)溫度值顯示
碼間的一張映射編碼表，鑒于大棚中對(duì)溫度的精度要求不需要很高，以及單 片機(jī)AT89S51/2內(nèi)存空間限制，模塊設(shè)計(jì)時(shí)，只取了 12位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器 TLC2543的高八位來建立映射表，而對(duì)于低四位則通過作四舍五入處理來提高 精度，因此，精度可以達(dá)到O. l攝氏度。具體的映射關(guān)系如下 A/D數(shù)字量i 溫度t
00H: -5攝氏度 FFH: 45攝氏度 f = 50x〃256-5 (00//</<0尸,
參照?qǐng)D3所示，所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(17)的電路是芯片(U3)的 第1腳與芯片(Ul)的第1腳連接，第3腳與滑動(dòng)電阻(VR4)、滑動(dòng)電阻(VR3)、 電阻(R9)串聯(lián)連接，電阻(R9)與滑動(dòng)電阻(VR4)的一端均接地，滑動(dòng)電 阻(VR3) —端與滑動(dòng)電阻(VR4)的一端并接與芯片(U2)的第7腳，滑動(dòng) 電阻(VR3)的另一端連接芯片(Ul)的第6腳，芯片(U3)的第2腳串聯(lián)電 阻(R21)并連接芯片(U2)的第8腳，電容(C4)的正極連接電阻(R21) 的一端，負(fù)極接地，芯片(U3)的第15腳、第16腳、第17腳、第18腳分 別依次連接芯片(U4)的第1腳、第4腳、第3腳、第2腳，芯片(U3)的 第14腳串聯(lián)電阻(R23)后接電源，電容(C5)的一端連接電阻(R23)，另 一端接地，芯片(U3)的第10腳、第13腳接地。
所述的單片機(jī)(15)的電路是芯片(U4)的第6腳連接三極管(Q3)、 電阻(R36)、 LED數(shù)碼管(L3)，第7腳連接三極管(Q2)、電阻(R35)、 LED 數(shù)碼管(L2)，第8腳連接三極管(Ql)、電阻(R34)、 LED數(shù)碼管(Ll)，三 極管(Ql、 Q2、 Q3)的集電極分別連接電阻(R31、 R32、 R33)，電阻(R31、 R32、 R33)并聯(lián)接電源，LED數(shù)碼管(Ll、 L2、 L3)并聯(lián)接地，芯片(U4)的 第9腳串聯(lián)電阻(R24)后接地，電容(C6)的負(fù)極連接電阻(R24)的一端， 正極接電源，芯片(U4)的第12腳連接電阻(R29)、開關(guān)(Kl)，電容(C9)一端連接電阻(R29)，另一端連接開關(guān)(Kl)，芯片(U4)的第13腳連接電 阻(R30)、開關(guān)(K2)，電容(C10) —端連接電阻(R30)，另一端連接開關(guān)
(K2)，芯片(U4)的第18、 19腳分別與電容(C7、 C8)的一端、振蕩器的 兩端連接，電容(C7、 C8)的另一端相互連接并接地，芯片(U4)的第26-40 腳與顯示數(shù)碼管塊(16)連接，芯片(U4)的第22-25腳與撥碼開關(guān)(Sl) 的第5-8腳連接，并依次與電阻(R28、 R27、 R26、 R25)連接。
所述的溫度轉(zhuǎn)電壓模塊(20)的電路是芯片(Ul)的第2腳連接電阻
(R4)的一端，另一端與滑動(dòng)電阻(VR2)的一端并接與芯片(Ul)的第14 腳，滑動(dòng)電阻(VR2)的另一端與電阻(R3)的一端并接與芯片(Ul)的第13 腳，電阻(R3)的另一端接地，芯片(Ul)的第1腳與第2腳并聯(lián)一個(gè)電阻
(R5)，芯片(Ul)的第3腳并接與電阻(R6、 R7)的一端，其另一端依次接 地和并接與芯片(Ul)的第8、 9腳，芯片(Ul)的第5腳連接電阻(RIO)、 電阻(R8)、 二極管(D2)，芯片(Ul)的第12腳連接電阻(R2)、 二極管(Dl)， 芯片(Ul)的第ll腳接地，第4腳接電源，第10腳接電阻(Rl)、滑動(dòng)電阻
(VR1)、光照傳感器(1)、溫度傳感器(2)。
芯片(U2)的第l引腳分別與電阻(R12)、電阻(R14)、電位器(VR5) 的一端連接，R12的另一端連接電阻(Rll)、濕敏電阻(RW)的一端，另一端 連接二極管(D3)、 二極管(D4)、 Rll和芯片(U2)的第13引腳；芯片(U2) 的第2引腳與電容(Cl)、電阻(R15)的一端連接，R15另一端接VR5的一端， Cl的另一端與電容(C2)、電阻(R16)的一端連接，C2另一端接地；芯片(U2) 的第3引腳連接R14、R16的一端，第4引腳接5伏電源;第5引腳接電阻(R17)、 電阻(R18)的一端，R17另一端接5伏，R18另一端接地；第6、 7、 10、 12引腳接電容(C3)的一端，C3另一端接電阻(R19)、 二極管(D5)、電阻(R13)， R13的另一端接D3的一端；第8引腳接電阻(R20)、電阻(R21)的一端，R21 的另一端接電解電容(C4)和芯片(U3)的第2引腳，C4另一端接地，芯片 (U2)的第9引腳接R20、 R19、電阻(R22)的一端，R22另一端接電位器(VR6) 的一端，VR6的另一端接5伏；第11引腳接地；第14引腳接D4、 D5的一端。 芯片(U5)所在的是電源電路，芯片(U5)的第l引腳連接二極管(D6)、 電容(C11)的一端和9伏電源(VCC)， Cll的另一端接地；第2引腳接地； 第3引腳與D6、電容(C12)、 5伏連接，C12另一端接地；鎖定開關(guān)(SW)的 第2引腳接9伏電源；第4、 5引腳接地。
本實(shí)用新型檢測儀的動(dòng)態(tài)工作原理
參照?qǐng)D4所示，顯示說明光照傳感器l、溫度傳感器2、濕度傳感器3、
液晶顯示器4;左上角表示顯示數(shù)據(jù)的類型"DATA"表示當(dāng)前采集數(shù)據(jù)，
"MAX"表示上限值，"MIN"表示下限值;左下角顯示數(shù)據(jù)，如40.2，右下角
顯示單位；光照警報(bào)燈(綠)5:燈亮表示當(dāng)前光照值超出上下限范圍；濕度 警報(bào)燈(黃)6:燈亮表示當(dāng)前濕度值超出上下限范圍；溫度警報(bào)燈(紅)7: 燈亮表示當(dāng)前溫度值超出上下限范圍；顯示/設(shè)置工作模式切換開關(guān)8:當(dāng)開 關(guān)8為"ON"時(shí)為設(shè)置狀態(tài)，可以設(shè)置當(dāng)前參數(shù)(溫度、濕度、光照)的上 下限值(只有開關(guān)8為"ON"時(shí)才能設(shè)置各上下限值)，否則，為顯示狀態(tài)； MAX/MIN切換開關(guān)9:當(dāng)開關(guān)8為"設(shè)置"狀態(tài)時(shí)，開關(guān)9為"ON"時(shí)表示設(shè) 置下限值，否則表示設(shè)置上限值(當(dāng)開關(guān)8為"顯示"狀態(tài)時(shí)，撥動(dòng)MAX/MIN 開關(guān) 不起作用)；鎖定開關(guān)10:當(dāng)開關(guān)10為"0N"時(shí)表示固定顯示一個(gè)值， 顯示不再變化，否則，解除鎖定；備用開關(guān)11 (未用)；調(diào)位按鈕12:當(dāng)進(jìn)入"設(shè)置"模式，設(shè)置上、下限時(shí)，調(diào)位按鈕用來選擇要改動(dòng)的位置，每按 動(dòng)一次將循環(huán)右移一位；調(diào)值按鈕13: A:當(dāng)為"顯示"模式時(shí)，用來進(jìn)行當(dāng) 前參數(shù)(溫度、濕度、光照)的切換，按動(dòng)一次循環(huán)切換一次，切換順序?yàn)?溫度一〉濕度一〉光照B:當(dāng)為"設(shè)置"狀態(tài)時(shí)，用來調(diào)整各位數(shù)值(0-9)，按 動(dòng)一次，當(dāng)前位數(shù)值增l;電源按鈕14:按下為接通電源。 本實(shí)用新型的記錄儀的其性能指標(biāo)為-
溫度值量程_20攝氏度——80攝氏度；誤差±0.1攝氏度 濕度值量程0% RH~~100% RH ; 誤差±0.1o/0 RH
光照值量程0 ，ol*m-2*s_1-2000//11101*111_2 *s_1
誤差.±5 〃mol*m-2 *s_l
注意事項(xiàng)
1. 電源要求2節(jié)9V電池(電池更換打開上蓋時(shí)請(qǐng)勿太用力，注意液晶 顯示器的排線；擰電池扣時(shí)也要用力適中，以免損壞扣子。)
2. 常見問題處理使用時(shí)間長了可能出現(xiàn)微小的顯示漂移，有必要的話 可進(jìn)行微調(diào)，各參數(shù)微調(diào)電阻器為電位器VR2為溫度微調(diào)電阻；電位器VR6 為濕度微調(diào)電阻；電位器VR3為光照微調(diào)電阻。
權(quán)利要求1.一種檢測大棚溫濕度光照的記錄儀，包括單片機(jī)(15)，及與其連接的LED數(shù)碼管組(16)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(17)、RS232串行接口(18)、鍵盤(19)，其特征在于，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(17)還連接有溫度轉(zhuǎn)電壓模塊(20)和用于檢測濕度和光度的擴(kuò)展模塊(21)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測大棚溫濕度光照的記錄儀，其特征 在于所述的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(17)的電路是芯片(U3)的第1腳與芯片(Ul) 的第1腳連接，第3腳與滑動(dòng)電阻(VR4)、滑動(dòng)電阻(VR3)、電阻(R9)串 聯(lián)連接，電阻(R9)與滑動(dòng)電阻(VR4)的一端均接地，滑動(dòng)電阻(VR3) — 端與滑動(dòng)電阻(VR4)的一端并接與芯片(U2)的第7腳，滑動(dòng)電阻(VR3) 的另一端連接芯片(Ul)的第6腳，芯片(U3)的第2腳串聯(lián)電阻(R21)并 連接芯片(U2)的第8腳，電容(C4)的正極連接電阻(R21)的一端，負(fù)極 接地，芯片(U3)的第15腳、第16腳、第17腳、第18腳分別依次連接芯 片(U4)的第1腳、第4腳、第3腳、第2腳，芯片(U3)的第14腳串聯(lián)電 阻(R23)后接電源，電容(C5)的一端連接電阻(R23)，另一端接地，芯片(U3)的第10腳、第13腳接地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測大棚溫濕度光照的記錄儀，其特征所 述的單片機(jī)(15)的電路是芯片(U4)的第6腳連接三極管(Q3)、電阻(R36)、 LED數(shù)碼管(L3)，第7腳連接三極管(Q2)、電阻(R35)、 LED數(shù)碼管(L2)， 第8腳連接三極管(Ql)、電阻(R34)、 LED數(shù)碼管(Ll)，三極管(Ql、 Q2、 Q3)的集電極分別連接電阻(R31、 R32、 R33)，電阻(R31、 R32、 R33)并聯(lián) 接電源，LED數(shù)碼管(Ll、 L2、 L3)并聯(lián)接地，芯片(U4)的第9腳串聯(lián)電阻(R24)后接地，電容(C6)的負(fù)極連接電阻(R24)的一端，正極接電源， 芯片(U4)的第12腳連接電阻(R29)、開關(guān)(Kl)，電容(C9) 一端連接電 阻(R29)，另一端連接開關(guān)(Kl),芯片(U4)的第13腳連接電阻(R30)、 開關(guān)(K2)，電容(C10) —端連接電阻(R30)，另一端連接開關(guān)(K2)，芯片(U4)的第18、 19腳分別與電容(C7、 C8)的一端、振蕩器的兩端連接，電 容(C7、 C8)的另一端相互連接并接地，芯片(U4)的第26-40腳與顯示數(shù) 碼管塊(16)連接，芯片(U4)的第22-25腳與撥碼開關(guān)(Sl)的第5-8腳 連接，并依次與電阻(R28、 R27、 R26、 R25)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測大棚溫濕度光照的記錄儀，其特征在 于所述的溫度轉(zhuǎn)電壓模塊(20)的電路是芯片(Ul)的第2腳連接電阻(R4) 的一端，另一端與滑動(dòng)電阻(VR2)的一端并接與芯片(Ul)的第14腳，滑 動(dòng)電阻(VR2)的另一端與電阻(R3)的一端并接與芯片(Ul)的第13腳， 電阻(R3)的另一端接地，芯片(Ul)的第1腳與第2腳并聯(lián)一個(gè)電阻(R5)， 芯片(Ul)的第3腳并接與電阻(R6、 R7)的一端，其另一端依次接地和并 接與芯片(Ul)的第8、 9腳，芯片(Ul)的第5腳連接電阻(R10)、電阻(R8)、 二極管(D2)，芯片(Ul)的第12腳連接電阻(R2)、 二極管(Dl)，芯片(Ul) 的第ll腳接地，第4腳接電源，第10腳接電阻(Rl)、滑動(dòng)電阻(VR1)、光 照傳感器(1)、溫度傳感器(2)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種檢測大棚溫濕度光照的記錄儀，包括單片機(jī)，及與其連接的LED數(shù)碼管組、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、RS232串行接口、鍵盤，其特征在于，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器還連接有溫度轉(zhuǎn)電壓模塊和用于檢測濕度和光度的擴(kuò)展模塊。該記錄儀不僅能夠精確的檢測到大棚里的溫度、濕度和光照度，為實(shí)施農(nóng)業(yè)提供了方便，而且設(shè)計(jì)簡單、科學(xué)、實(shí)用，器件選擇合理，成本相對(duì)較低，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01D9/32GK201387338SQ200920032120
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者楊振超, 趙慶玲, 鄒志榮, 陳章明, 黃鋁文 申請(qǐng)人:楊振超