专利名称：一种温室CO₂浓度监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及温室(X)2浓度监测装置，尤其涉及一种智能(X)2浓度监测装置。
背景技术：
着现代农业的飞速发展，新技术在现代农业中不断的发展投入，我国温室农业的 栽培面积也在迅速发展。由于在温室中可以人工调节温度和湿度，主要用于蔬菜的超季节 栽培，使冬春两季也能生产供应，而在温室中(X)2是必不可少的原料，它的浓度大小直接影 响产量的高低、品质的好坏。温室大棚是一个相对封闭的环境，导致空气流通不畅，白天植 物的光合作用消耗CO2,而晚上植物的呼吸作用又会增加(X)2的浓度，使得温室大棚里的CO2 浓度不足并且日夜变化大，影响了植物的生长发育。虽然目前也有一些关于CO2浓度检测 的设备，但是由于其测量精度低，以及成本高等原因而没有被广泛应用。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种成本低，测量精度高的智能(X)2浓度监测装置。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现一种基于单片机的温室(X)2浓度监测装置，其特征在于，该装置至少包括有(X)2浓 度检测单元、CO2浓度显示单元、自动控制单元和状态报警单元；所述的(X)2浓度检测单元、 CO2浓度显示单元、状态报警单元分别与自动控制单元相连接。本实用新型的其他特点是所述的(X)2浓度检测单元包括(X)2传感器、探测器和运算放大器，其中，CO2传感器 的型号选择B-530红外二氧化碳传感器，运算放大器选择LM3M四路运算放大器，探测器的 型号选择 TPS2534G2/G20。所述的自动控制单元选择AVR单片机ATMEGA16。所述的(X)2浓度显示单元由串行接口 8位LED显示驱动器和4个8位数字的7段 数字LED显示器组成。所述的状态报警单元由LED发光二极管和压电式蜂鸣器组成。本实用新型的温室C02浓度监测装置，根据(X)2浓度检测单元所检测到温室大棚 中(X)2的浓度信息，经过自动控制单元运算处理后，在(X)2浓度显示单元上显示出当前(X)2浓 度的数值，从而可以直观的看到此时温室大棚内(X)2的浓度，以方便控制温室大棚内的CO2 浓度维持在一个适当的范围内，并且当CO2浓度不在指定范围内的时候，由自动控制单元发 出信号驱动LED发光二极管及压电式蜂鸣器工作。具有制作方便，电路简单，成本低廉等特 点ο

图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的电路连接原理图。[0014]图3为本实用新型的压电式蜂鸣器电路连接示意图。图4为本实用新型的工作流程图。
以下结合附图和实施例对本实用新型的内同作进一步详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实用新型温室CO2浓度监测装置，至少包括0)2浓度检测单元、0)2浓 度显示单元、自动控制单元和状态报警单元，CO2浓度检测单元、CO2浓度显示单元、状态报 警单元分别与自动控制单元相连接；采用6节5号碱性电池组成9V直流电源进行供电，其 中(X)2浓度检测单元由9V直流电源直接供给，其他单元将9V直流电源经过降压成5V后进 行供给。CO2浓度检测单元主要包括CO2传感器和运算放大器，其中CO2传感器的型号选择 B-530红外二氧化碳传感器(红外C02传感器)，运算放大器的型号选择LM324四路运算放 大器，CO2浓度检测单元能实时的检测温室大棚中(X)2的浓度，B-530红外(X)2传感器是用一 个红外光源(IRL715)，当气体分子扩散进传感气室时，红外光直接穿过气室照在探测器上， 探测器上有一个滤光片，只有C02分子能够吸收的4.沈μ m波长的光能通过，CO2气体将吸 收4. ^ym特定波长的红外光，通过使用专门的探测器(TPS2534G2/G20)将光信号转换为 相应的电信号，并将检测到的CO2浓度信息以模拟电压信号经过放大整形后传送给自动控 制单元，以进行进一步的处理。自动控制单元采用Atmel公司生产的AVR单片机ATMEGA16予以实现，其能实时的 接收(X)2浓度检测单元所传送过来的温室大棚内(X)2浓度的信息，并对这些信息进行快速准 确的处理，根据不同农作物不同发育阶段所设定的CO2浓度范围，然后向CO2浓度显示单元 和报警单元输出处理后的控制信号。AVR单片ATMEGA16其包含高性能、低功耗的8位微处 理器，先进的RISC结构，512字节的EEPROM可擦写10，000次，四通道P丽，8路10位ADC。 自动控制单元主要接收并处理CO2浓度检测单元所传送的信息，并向CO2浓度显示单元和报 警单元输出控制信号。CO2浓度显示单元采用Maxim公司生产的串行接口 8位LED显示驱动器和4个8 位数字的7段数字LED显示器，其能实时的接收自动控制单元所输出的处理后的控制信号， 并在显示器上显示出当前相应的(X)2浓度信息。根据传感器的测量范围和精度参数，(X)2浓 度信息直接以PPm为单位直接显示。LED显示驱动器采用MAX7219。MAX7219是一种集成化 的串行输入/输出共阴极显示驱动器，它连接单片机与8位数字的7段数字LED显示，也可 以连接条线图显示器或者64个独立的LED。参照图2，B-530红外二氧化碳传感器的模拟电压信号输出端与LM3M的IIN+引 脚相连接，将(X)2浓度信息的电压信号送入LM324中进行整流放大。LM324的IOUT引脚与 单片机ATMEGA16的PAO引脚相连接，将经过5倍放大后的模拟电压信号送入单片机进行模 拟数字转换。单片机的PB5引脚用作串行数据输出与LED显示驱动器MAX 7219的DIN引 脚相连接，将数据通过DIN引脚输入到MAX7219中。PB7引脚与时钟脉冲CLK引脚相连接， PDO引脚与数据加载LOAD引脚相连接，将单片机经过运算处理后的(X)2浓度信息控制信号 传送给LED显示驱动器。MAX7219的7段驱动输出端SEGA-SEGF分别与8段式LED显示器 的a, b, c, d, e, f, g7个段相连接，用于驱动这7个段的亮灭；DIG0—DIG7分别与LED显示器的地相连接，用于MAX 7219根据单片机所传送的控制信号驱动LED显示器进行相应的CO2 浓度数值显示。状态报警单元包括LED指示灯和压电式蜂鸣器。其中LED指示灯采用三支LED发 光二极管，并且采用红、橙、绿三种不同的颜色分别连接单片机ATMEGA16的PB0、PB1、PB2引 脚，红色灯亮是表示(X)2浓度过高，橙色灯亮表示(X)2浓度过低，绿色灯亮表示(X)2浓度在正 常范围内。参照图3JR2304半桥驱动集成芯片的LIN脚与单片机的PBO相连，HIN、C0M脚 接地，VCC为电源输入，VB和VS间接一个0. 1 μ F的电容，并且VB和VCC间接一个ΙΝ5819 二极管，当(X)2浓度值不再正常范围内时通过顶2304的LO接口连接场效应管IRL3803来 推动压电式蜂鸣器工作。参照图4，本实用新型的工作流程如下所示当系统供电并且程序初始化之后， Β-530红外二氧化碳传感器开始检测温室大棚中(X)2的浓度，并将检测到的(X)2浓度信息以 模拟电压的形式输出。由于Β-530红外二氧化碳传感器所输出的电压信号太弱，ATMEGA16 单片机检测不到，故将Β-530红外二氧化碳传感器输出的模拟电压信号送入由LM3M组成 的放大整流电路，将该信号放大5倍并进行整形后送入单片机的A/D 口，进行模拟数字转换 后，根据程序中所设定的电压与CO2浓度的曲线函数，计算得出温室中CO2的浓度，并将该 CO2浓度信息传送给由4个8位LED显示数码管组成的显示器，在该显示器上显示当前CO2 的浓度。若(X)2的浓度超过了所设定的范围，则自动控制单元发出对LED发光二极管和压 电式蜂鸣器的控制信号使其报警。如此往复循环的检测，从而实现对CO2浓度的实时检测、 状态显示以及报警。
权利要求1.一种温室(X)2浓度监测装置，其特征在于，该装置至少包括有(X)2浓度检测单元、CO2 浓度显示单元、自动控制单元和状态报警单元，所述的CO2浓度检测单元、CO2浓度显示单元 和状态报警单元分别与自动控制单元相连接。
2.如权利要求1所述的温室(X)2浓度监测装置，其特征在于，所述的(X)2浓度检测单元 包括(X)2传感器、探测器和运算放大器，其中，CO2传感器的型号选择B-530红外二氧化碳传 感器，运算放大器选择LM324四路运算放大器，探测器的型号选择TPS2534G2/G20。
3.如权利要求1所述的温室(X)2浓度监测装置，其特征在于，所述的自动控制单元选择 ATMEGA16单片机。
4.如权利要求1所述的温室C02浓度监测装置，其特征在于，所述的C02浓度显示单元 由串行接口 8位LED显示驱动器和4个8位数字的7段数字LED显示器组成。
5.如权利要求1所述的温室C02浓度监测装置，其特征在于，所述的状态报警单元由 LED发光二极管和压电式蜂鸣器组成。
专利摘要本实用新型公开了一种温室CO2浓度监测装置，至少包括有CO2浓度检测单元、CO2浓度显示单元、自动控制单元和状态报警单元，CO2浓度检测单元、CO2浓度显示单元、状态报警单元分别与自动控制单元相连接。本实用新型根据CO2浓度检测单元所检测到的温室大棚中CO2的浓度，经过单片机运算处理后，在CO2浓度显示单元上进行显示，从而人们可以直观的看到此刻温室大棚中CO2的浓度，以方便控制温室大棚内的CO2浓度维持在一个适当的范围内，并且当CO2浓度不在指定范围内的时候，由自动控制单元发出信号驱动LED发光二极管及压电式蜂鸣器工作。具有制作方便，电路简单，成本低廉等特点。
文档编号G01N21/35GK201844975SQ201020595348
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月8日 优先权日2010年11月8日
发明者刘伟, 张双喜, 谢昊原, 赵康, 韩毅 申请人:长安大学