1. 1.3主控制器功能
( 1) 测量数据采集和监测
通过485 串口与测量终端通信,收集测量终端监测的温室环境指标。如果终端测量到的数据超出了预设的环境参数指标,由主控制器实现监测报警,提醒观测人员注意温室环境超出指标范围。
( 2) 测量数据存储和传送
把各终端的数据存储于主控制器的外插的SD 卡中,要求能够存储一个月以上的各终端测量数据。也可以通过以太网与任意联入局域网的PC 机通讯,将存储数据传送到PC 机上保存。
( 3) 以太网通信
主控制器与服务器之间利用以太网通信,选择的主控制器上需要带有以太网接口,实现以太网通信,系统具备TCP /IP 协议栈,能够在TCP 和UDP 协议层上构建应用层网络通信,HTTP 网页服务器功能,TFTP、FTP 文件传输功能。
( 4) 终端控制
主控制器控制测量终端的测量特性,设置环境参数采样间隔,参数指标阈值等。根据检测数据和控制目标及时的完成控制理论计算。向下位控制器发送控制指令。要求主控制器具备现场操控,和远程操控两种操作方式。既可以由现场操作主控制器查看终端测量数据,又可以以主控制器作为WEB 服务器,在服务器提供的网页中显示测量数据,并在网页中加入CGI 功能,用户可以通过网页实现远程控制。
1. 1.4 服务器功能
( 1) 网络示范网站服务器,存储下位采集控制数据炼化完善专家控制系统。
( 2) 与各主控制器的网络通信。
1. 2 传感器选型
依据技术指标需求,选取各传感器件如下所示。
( 1) PTS - 2 环境湿度传感器
供电电压4VDC; 湿度范围0 ~ 100%; 湿度分辨率0. 1% RH; 输出范围1 ~ 4VDC; 准确度± 2% ( T >0℃) ; 稳定性小于1%RH/年工作电压:
( 2) 环境、土壤温度传感器DS18B20
支持“一线总线”接口,测量温度范围为- 55°C ~ + 125°C,在- 10 ~ + 85°C 范围内,精度为± 0. 5°C。
DS18B20 的精度误差为± 2°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量,如: 环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
( 3) TDR - 3 型土壤水分传感器
TDR - 3 型土壤水分传感器是一款高精度、高灵敏度的测量土壤湿度的传感器。
其技术参数为: 量程: 0 ~ 100% ( m3 /m3 ) ; 精度: 0 ~ 50% ( m3 /m3 ) 范围内为± 2% ( m3 /m3 ) ; 测量区域:
90%的影响在围绕中央探针的直径3cm、长为6cm 的圆柱体内; 稳定时间: 通电后约10 秒; 响应时间: 响应在1 秒内进入稳态过程; 工作电压: 4. 5 ~ 5. 5 VDC,典型值5. 0 VDC; 工作电流: 50 ~ 70mA,典型值60 mA; 输出信号: 0 ~ 2. 5V; 密封材料: ABS 工程塑料; 探针材料: 不锈钢; 电缆长度: 标准长度5m,最大长度20m。
( 4) TBQ - 6 型光照强度传感器
TBQ - 6 型室内光强度传感器采用先进的电路模块技术开发变送器,用于实现对环境光照度的测量,输出标准的电压及电流信号,体积小,安装方便,线性度好,传输距离长,抗干扰能力强。可广泛用于环境、养殖、建筑、楼宇等的光照度测量,量程可调。
其技术参数为: 量程: 0 - 200Klux; 供电电压: 24VDC /12VDC; 波长测量范围: 380nm - 730nm; 输出信号:
4 - 20mA; 精度: ± 5%; 工作环境: 温度﹣30 - 60℃,湿度0 - 90% RH。
1. 3 控制器选型
1.3.1 采集器选择
下位采集器选用C8051F350,理由如下:
( 1) C8051F350 器件是完全集成的混合信号片上MCU 芯片。内部有一个具有在片校准功能的全差分24 位模/数转换器( ADC) 。两个独立的抽取滤波器可被编程到1KHz 的采样率; 可以使用内部的2. 5V 电压基准,也可以用差分外部基准进行比率测量[3]。
( 2) C8051F350 包含一个扩展的中断系统,支持12 个中断源,每个中断源有两个优先级。中断源在片内外设与外部输入引脚之间的分配随器件的不同而变化。每个中断源可以在一个SFR 中有一个或多个中断标志。
( 3) C8051F350 系列MCU 内部有一个SMBus /I2C 接口、一个具有增强型波特率配置的全双工UART 和一个增强型SPI 接口。每种串行总线都完全用硬件实现,都能向CIP - 51 产生中断,因此需要很少的CPU干预。便于和RS485 总线接口通信。