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日光温室智能控制系统实现硬件系统实现

发布日期:2019-03-20
  下位机以MSP430F5438A微处理器为核心,这款微处理器采用了精简指令集(RISC)结构,具有丰富的寻址方式(7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址)、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令;在降低芯片的电源电压、具备超低功耗和灵活可控的运行时钟方面比较适合农业生产。同时,下位机还集成了DS3231时钟芯片、2个5 V固态继电器、2个TTL电平转485芯片、USB通用串行接口等一系列功能强大的外围芯片,保证智能终端功能的强大性、低功耗性和可靠性[5-7]。 
  感知终端设计中,空气温湿度测量选用了SHT11传感器,该传感器传感元件和处理电路集成在一块微型电路板上,工作电压为3 V,输出完全标定的两线数字信号[8]。其中温度测量范围是-40.00~123.80 ℃,测量精度是±0.50 ℃;湿度测量范围是0~100%RH,测量精度是±4.5%RH。光照强度测量选用的是ARN-GZ光照强度传感器,其输出信号为4~20 mA,测量范围是0~200 klx,精度为±3%。土壤温度传感器型号选用TW型,它是一种插入式测量温度的仪器,可长期埋设于土壤内使用,其测量范围为-30.00~70.00 ℃,测量精度为±0.15 ℃。土壤湿度传感器型号为FDS-100,测量值为土壤容积含水量(%,m3/m3),输出信号为4~20 mA,其测量范围是 0~100%,非饱和范围内精度为±3%;土壤电导率传感器选用的是TDR-4,可测量土壤水分的体积百分比,输出信号为4~20 mA,其测量范围是 0~100%,精度为±3%;二氧化碳传感器选用的是中科能慧的NHEY62,输出信号为4~20 mA,其测量范围是 0~2 000 μg/g,精度为±2%。 
  温湿度传感器输出为数字量信号,其接线如图3所示。SHT11连接MSP430F5438A控制中心的5 V输出引脚上,GND与板子共地,SHT11采用串行接口,利用I2C总线协议进行通讯,不过此传感器不能按照I2C协议编制,如果I2C总线上没有挂别的元件,传感器可以连接到I2C总线上。其余传感器均为模拟量传感器,通过标准插座连接到CPU的AD转换输入引脚上(图4)。采集卡和MSP430F5438A通过RS485通信协议进行通信,因为核心电路板集成了UART转485模块,只需要把核心电路板的串口0的A线和B线分别和采集卡的A线和B线连接起来就可以进行数据的传输。采集命令为一串指令码,分别为ADDR、0x03、0xff、0xff、0x00、0x01、0xff、0xff。