人工氣候箱的硬件設計過程

人工氣候箱是模擬各種小氣候環境，在生物學、農業、醫療衛生等生產科研領域，為保證某些生物的必要生活條件，滿足生物生長發育的室內觀察需要。當前主流的人工氣候箱基本都屬于智能型，能夠控制溫度、濕度和光照度等參數，同時對于運行的時間，我們也能夠自己設定，因此，又被叫做智能人工氣候箱。那么，下面，我們主要從人工氣候箱的硬件構成上分析下人工氣候箱時如何做到模擬自然環境參數的。

人工氣候箱系統硬件由三部分組成，即由AT89C52單片機及外圍電路構成的微機系統、鍵盤顯示電路和輸入輸出電路。單片機系統及外圍電路由AT89C52，AT24C02，看門狗電路及掉電保護電路組成。AT89C52內含256字節的內部RAM，8kb的閃爍存儲器及三個定時/計數器等，能滿足編程的需要。AT24C02用于系統參數的讀寫，系統參數包括白天運行時間、黑夜運行時間、白天溫度、黑夜溫度、白天濕度、黑夜濕度、光照度。看門狗電路由IMP706及其外圍電路組成，IMP706內部有一個1.6s的看門狗定時器，若在1.6s內未檢測到其工作，看門狗輸出WPO處于低電平狀態，使CPU復位。IMP706還有電壓監視功能，當電源電壓降至復位門限1.25V以下時,亦使WPO處于低電平狀態。掉電保護電路完成掉電瞬間運行參數（包括所處天數、白天/黑夜運行時間等）寫入AT24C02，主要由電壓比較器構成，比較器的兩輸入端分別來自電源電路中集成穩壓塊L7805的輸入、輸出端。由于系統掉電時L7805端入端的電壓V1下降速度總比輸出端電壓V2快，經比較器輸出一個電壓下降沿就用來觸發CPU的外部中斷輸入端，需要注意的是，為了保證掉電瞬間運行參數可靠地寫入AT24C02，該外部中斷的優先級必須最高。

人工氣候培養箱鍵盤及顯示電路：本系統需處理的參數比較多，共需10個LED數碼管、10個按鍵和8個指示燈。使用2片8D鎖存器74LS373，通過鎖存控制信號P2.0和P2.1分別控制74LS373的CLK端，分時鎖存P0口顯示數據，完成數碼管段碼和指示燈的數據刷新。數碼管顯示采取動態顯示，由4-10譯碼器74LS154分別選擇所要選通的數碼管。鍵盤的輸入判斷時機是與74LS154的輸出端通道號選通時機相結合的，當74LS154選通某一位時，若對應該位的按鍵按下了，則P1.3口輸入為低電平，否則為高電平。

輸入輸出電路:輸入信號由箱內溫度、箱內濕度組成，箱內溫度的測量傳感器為Pt100鉑電阻，其線性和精度較高，溫度由0-50℃間變化時，鉑電阻信號經橋路放大后轉換成0.5-2.5V的電壓信號。濕度傳感器選用S201B型濕度變送模塊，模塊內含高分子薄膜型濕敏電容感濕元件，輸出為電壓信號，0-100%RH變化的濕度對應于0-1V（線性）電壓，該電壓上拉后轉換成0.5-1.5V電壓信號。上述兩路電壓輸出信號與一路基準電壓信號(-2.5V)分別作為多路選擇開關4051的輸入端。經89C52單片機控制自動切換，作為雙積分模/數轉換電路的輸入信號，滿足89C52信號采樣需要。雙積分電路主要由LM324和電阻R(220千歐)、電容（0.22μF）組成，該電路具有消除干擾和電源噪聲的能力強、精度高的特點。輸出電路中的一片&8D鎖存器74LS373，通過鎖存控制信號P2.2控制74LS373的CLK端，分時鎖存數據，完成輸出開關量的刷新。輸出參數為加熱、制冷、加濕、光照、報警等。

以上就是人工氣候箱的整個硬件構成，然后再配以合適的軟件，就構成了一款性能優異的人工氣候培養箱。智能人工氣候箱控制系統外圍線路簡單，設定界面簡潔明了，且性能價格比較高，具有一定的經濟意義和推廣價值。