基于单片机的温室智能控制器硬件电路设计

近年来，温室环境控制在国内外得到了相应的研究和应用。国内现有的智能温室系统硬件大部分从国外引进，国外的系统是经过多年的发展和完善，在技术上是比较成熟与先进的。但在我国的应用中出现了一些问题，如体积大、能耗大、温室降温较差、在我国使用不适应。从经济效益上看，因其设备投资大，运行费用高，普遍亏损。“林木种苗工厂化生产环境控制设备与自动化控制集成应用研究示范”是我们自主开发的智能温室监控系统，该系统对于实现农业精细化、自动化生产，提高农业生产的效率与农产品的质量有一定的促进作用。

温室控制系统硬件设计

硬件系统设计尽可能选择典型电路，并符合单片机的常规用法，为硬件系统的标准化、模块化打下良好基础。硬件结构结合应用软件方案一并考虑，硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件来实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的功能，其响应时间要比直接用硬件实现来得长，而且占用CPU 时间。因此，选择方案时，要考虑到这些因素，整个系统中相关的器件要尽可能做到匹配。

电源电路设计

电源电路的主要功能是提供采集模块和控制模块的芯片电能供给。需求有单片机所需数字电压3. 3v，传感器所需电压5v、12v。以及模拟保护电压3. 3av。具体电路如图1所示。

图1 电源设计电路图

RS485 通信接口电路设计

RS 485 接口电路的主要功能是将来自微处理器的发送信号TXD 通过“发送器”转换成通讯网络中的差分信号，也可以将通讯网络中的差分信号通过“接收器”转换成被微处理器接收的RXD 信号。任一时刻，RS - 485 收发器只能够工作在“接收”或“发送”两种模式之一，因此，必须为RS - 485 接口电路增加一个收/发逻辑控制电路。在实际应用中，电路中光耦器件的响应速率将会影响RS - 485 电路的通讯速率。因而，可根据具体需要选用响应速度较快的光耦器件6N136。6N136 是日本东芝公司生产的具有优良特性的光电耦合器件，封装了一个高度红外发光管和光敏三极管。6N136 具有体积小、寿命长、抗干扰性强、隔离电压高、高速度、与TTL 逻辑电平兼容等优点。具体电路如图2所示。

图2 RS - 485 接口电路图