温室智能控制器硬件设计
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1.3.2 控制器选择
下位控制器选用C8051F310，理由如下：
（ 1） C8051F310 具有17 个端口I /O; 均耐5V 电压，大灌电流。被选择作为数字I /O 的引脚还可以被配置为推挽或漏极开路输出。有4 个通用16 位计数器/定时器，与标准8051 的计数器/定时器相比，它具有更强的功能并且需要较少的CPU 干预。每个捕捉/比较模块都可以高速输出或者8 位或16 位脉冲宽度调制器。这些功能保证了作为控制器的有效输出控制继电器［4］。C8051F310 扩展的中断系统向CIP － 51 提供14 个中断源，允许大量的模拟和数字外设中断微控制器。C8051F310 包含16KB 的FLASH 程序存储器，满足使用。
（ 2） C8051F310 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，需要很少的CPU 干预，便于和RS485 总线接口通信。
（ 3） C8051F310 扩展的中断系统允许大量的模拟和数字独立工作，在需要时才中断控制器。一个中断驱动的系统需要较少的MCU 干预，有更高的执行效率。它包含8KB 的FLASH 程序存储器，满足使用。
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。
2. 1 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2 所示。
图2 电源设计电路图
2. 2 RS －485 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3 所示。
图3 RS － 485 接口电路图
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