摘 要 介紹了一種基于AT89S52單片機(jī)的太陽能環(huán)境參數(shù)測試儀琼讽，詳細(xì)闡明了環(huán)境參數(shù)測試儀的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。該測試儀能對溫度洪唐、濕度和照度進(jìn)行實(shí)時測量顯示钻蹬，并通過RS485工業(yè)總線將采集數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)端上位機(jī)。

　　關(guān)鍵詞 AT89S52 太陽能 環(huán)境參數(shù) I2C總線 Rs485 TSL2561 SHTll

　　引 言

　　為了確保太陽能發(fā)電系統(tǒng)能夠正常的工作凭需，需要對太陽能發(fā)電系統(tǒng)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量问欠，從而有效地控制其運(yùn)行。本文介紹了一種基于單片機(jī)的太陽能參數(shù)測試儀粒蜈，提供了3種參數(shù)的測量功能和通信接口顺献，以及2種供電方式，既可作為手持設(shè)備使用枯怖，又能安裝在發(fā)電系統(tǒng)中灭西，具有較高的實(shí)用價值。

1 硬件電路設(shè)計(jì)

1．1 總體結(jié)構(gòu)

　　該測試儀以AT89S52單片機(jī)為核心掘楔，外接溫濕度傳感器SHTll弹爱、照度傳感器TSL2561、四位共陰數(shù)碼管骚美、RS485總線通信接口以及顯示切換按鍵扬骑。單片機(jī)上電工作后，對當(dāng)前溫度氨鹤、濕度威脯、光強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)時測量，通過按鍵切換將測得的3種參數(shù)通過LED數(shù)碼管進(jìn)行輪流顯示何煞；此外跨略，還可以通過RS485總線與PC機(jī)進(jìn)行通信，將參數(shù)值傳送到上位機(jī)，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測的目的烁犀。該測試儀的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示码日。

1．2 測量模塊

　　溫度和濕度測量采用的是瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的SHTll傳感器。該傳感器采用獨(dú)特的CMOsens TM技術(shù)视搏，將溫濕度傳感器审孽、信號放大處理、A／D轉(zhuǎn)換浑娜、I2C總線全部集成在一塊芯片上佑力，可直接與單片機(jī)接口。該芯片采用數(shù)字式輸出筋遭，為編程提供了方便打颤。

　　光照度測量選用的是TAOS公司生產(chǎn)的TSL2561光強(qiáng)度傳感器。它具有數(shù)字式輸出端口和標(biāo)準(zhǔn)I2C總線接口漓滔，涵蓋1～70 000 lx的寬照度范圍编饺，非常適合戶外環(huán)境下光照強(qiáng)度的測量，適用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)响驴。圖2為傳感器與AT89S52單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)透且。

1．3 電源模塊

　　電源模塊提供了2種供電方式：

　　①當(dāng)測試儀作為手持設(shè)備使用時豁鲤，可直接使用3．6V鋰電池秽誊，經(jīng)過DC—DC電壓轉(zhuǎn)換芯片MAX756將電壓升至5 V后為單片機(jī)和外設(shè)供電。
　⊥匠②當(dāng)測試儀作為固定設(shè)備安裝在太陽能發(fā)電現(xiàn)場時轮拼，可以采用太陽能供電羹卷。太陽能電池產(chǎn)生的12 V電壓通過穩(wěn)壓芯片LM7805后安芋，得到穩(wěn)定的5 V電壓輸出，輸出電壓既可以為測試模塊供電還可以通過充電電路為鋰電池充電淀胞。圖3是電源模塊的硬件原理圖售芳。

1．4 充電電路

　　充電電路的核心器件采用的是上海如韻公司生產(chǎn)的專用充電芯片CN3058，它可以對單節(jié)磷酸鐵鋰可充電電池進(jìn)行恒流／恒壓充電两军。該器件內(nèi)部集成有功率晶體管肿犁，使用時不需要設(shè)計(jì)外圍電流檢測和保護(hù)電路，適用于便攜式的應(yīng)用領(lǐng)域备秋。

　　圖4為鋰電池充電電路整空。其中LEDl和LED2分別作為充電中和充電飽和兩種狀態(tài)的指示燈，R1在充電時起限流保護(hù)的作用聂祈；電容C1和C2采用的是多層陶瓷電容器(MLCC)偶凝，能保證充電電路穩(wěn)定工作。

1．5 通信模塊

　　測試儀通過RS485工業(yè)總線與PC機(jī)進(jìn)行通信，其硬件接口電路如圖5所示什往。

2 軟件設(shè)計(jì)

2．1 總體設(shè)計(jì)

　　測試儀的軟件開發(fā)環(huán)境采用的是Keil C扳缕，所有代碼采用C語言編寫。為了方便程序調(diào)試和提高可靠性别威，軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)躯舔，主要由初始化程序、主程序省古、子程序粥庄、中斷服務(wù)程序等組成。單片機(jī)上電后即開始循環(huán)執(zhí)行溫濕度豺妓、照度測量程序飒赃，并以設(shè)定的時間間隔在數(shù)碼管上輪流動態(tài)顯示；按鍵切換和通信功能部分由于使用頻率相對較低科侈，為降低設(shè)備功耗载佳，其程序以中斷響應(yīng)的方式執(zhí)行。在此要注意中斷優(yōu)先級的設(shè)置：按鍵中斷優(yōu)先級應(yīng)高于串口中斷臀栈，否則將無法進(jìn)行顯示切換。主程序流程如圖6所示岭蚜。

2．2 傳感器驅(qū)動程序

　　本系統(tǒng)采用的傳感器均為集成數(shù)字芯片且都具有I2C總線接口，故其驅(qū)動程序的編寫要嚴(yán)格遵循I2C總線的時序孝揉。主程序?yàn)槊恳粋€參數(shù)開辟了一個8位的存儲空間摇值，傳感器將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)SDA引腳串行輸出垃批，驅(qū)動程序?qū)DA線上輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換茫步，并存儲到相應(yīng)空間中枢竟，以方便其他功能程序調(diào)用拿豺。以下是照度傳感器數(shù)據(jù)采集程序的部分代碼坤搂。

　　(1)TSL2561初始化

2．3 RS485通信程序

　　測試儀與上位機(jī)的通信采用RS485協(xié)議。串口參數(shù)為：波特率9600戒蟆，數(shù)據(jù)位8位俊戳，1個校驗(yàn)位馆匿，1個停止位抑胎。其數(shù)據(jù)格式如圖7所示。

　　由于RS485總線協(xié)議與RS232串口協(xié)議只是接口電平上有區(qū)別圆恤，其軟件編程完全按照串口通信協(xié)議進(jìn)行，此處不再詳述盆昙。

結(jié) 語

　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試羽历，該環(huán)境參數(shù)測試儀溫度測量顯示精度可以達(dá)到0．1℃淡喜，濕度精確到O．1％秕磷，照度可以精確到11x炼团。由于主要器件均為I2C數(shù)字接口澎嚣，故本測試儀還有結(jié)構(gòu)簡單存妇、易維護(hù)男软、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)唉奇，具有很高的實(shí)用價值灯烤；另外闻街，獨(dú)特的雙電源供電方式更擴(kuò)展了它的適用范圍欧蠢。