溫室智能控制器硬件設(shè)計(jì)

　　1.3.2 控制器選擇

　　下位控制器選用C8051F310，理由如下：

　?。?1） C8051F310 具有17 個(gè)端口I /O; 均耐5V 電壓，大灌電流。被選擇作為數(shù)字I /O 的引腳還可以被配置為推挽或漏極開路輸出。有4 個(gè)通用16 位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，與標(biāo)準(zhǔn)8051 的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器相比，它具有更強(qiáng)的功能并且需要較少的CPU 干預(yù)。每個(gè)捕捉/比較模塊都可以高速輸出或者8 位或16 位脈沖寬度調(diào)制器。這些功能保證了作為控制器的有效輸出控制繼電器［4］。C8051F310 擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)向CIP － 51 提供14 個(gè)中斷源，允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器。C8051F310 包含16KB 的FLASH 程序存儲(chǔ)器，滿足使用。

　?。?2） C8051F310 系列MCU 內(nèi)部有一個(gè)SMBus /I2C 接口、一個(gè)具有增強(qiáng)型波特率配置的全雙工UART 和一個(gè)增強(qiáng)型SPI 接口。每種串行總線都完全用硬件實(shí)現(xiàn)，都能向CIP － 51 產(chǎn)生中斷，需要很少的CPU 干預(yù)，便于和RS485 總線接口通信。

　?。?3） C8051F310 擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)允許大量的模擬和數(shù)字獨(dú)立工作，在需要時(shí)才中斷控制器。一個(gè)中斷驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)需要較少的MCU 干預(yù)，有更高的執(zhí)行效率。它包含8KB 的FLASH 程序存儲(chǔ)器，滿足使用。

　2 溫室控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法，為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好基礎(chǔ)。硬件結(jié)構(gòu)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮，硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是： 軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件來實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的功能，其響應(yīng)時(shí)間要比直接用硬件實(shí)現(xiàn)來得長(zhǎng)，而且占用CPU 時(shí)間。因此，選擇方案時(shí)，要考慮到這些因素，整個(gè)系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到匹配。

　　2. 1 電源電路設(shè)計(jì)

　　電源電路的主要功能是提供采集模塊和控制模塊的芯片電能供給。需求有單片機(jī)所需數(shù)字電壓3. 3v，傳感器所需電壓5v、12v。以及模擬保護(hù)電壓3. 3av。具體電路如圖2 所示。

圖2 電源設(shè)計(jì)電路圖

　　2. 2 RS －485 通信接口電路設(shè)計(jì)

　　RS － 485 接口電路的主要功能是將來自微處理器的發(fā)送信號(hào)TXD 通過“發(fā)送器”轉(zhuǎn)換成通訊網(wǎng)絡(luò)中的差分信號(hào)，也可以將通訊網(wǎng)絡(luò)中的差分信號(hào)通過“接收器”轉(zhuǎn)換成被微處理器接收的RXD 信號(hào)。任一時(shí)刻，RS － 485 收發(fā)器只能夠工作在“接收”或“發(fā)送”兩種模式之一，因此，必須為RS － 485 接口電路增加一個(gè)收/發(fā)邏輯控制電路。在實(shí)際應(yīng)用中，電路中光耦器件的響應(yīng)速率將會(huì)影響RS － 485 電路的通訊速率。因而，可根據(jù)具體需要選用響應(yīng)速度較快的光耦器件6N136。6N136 是日本東芝公司生產(chǎn)的具有優(yōu)良特性的光電耦合器件，封裝了一個(gè)高度紅外發(fā)光管和光敏三極管。6N136 具有體積小、壽命長(zhǎng)、抗干擾性強(qiáng)、隔離電壓高、高速度、與TTL 邏輯電平兼容等優(yōu)點(diǎn)。具體電路如圖3 所示。

圖3 RS － 485 接口電路圖