蔬菜大棚温湿控制器设计（毕业设计完整版）(4)

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当温度在20～25℃范围内。加热、换气电路不工作，当温度低于或高于这个规定值时，电路动作。调节RP501可粗调加热的跳变温度。加热装置可用壁挂式电热毯或电炉子，换气装置可选用换气扇。电路如下图13:

图13 加热、换气电路

4.2 温度报警电路组成与原理

温度报警电路主要由或门电路、振荡电路2、功率放大电路三部分组成。在本设计中三部分电路原理如下所示：

(1) 或门电路：或门电路图如下图14所示：

图14 或门电路

或门电路由R401、R402、VD401、R403、R404、VD402几个器件组成，在电路中用到了稳压管,稳压管VD403的作用是提供一个基准电压,

我们设定电路中稳压管部分的基准电压在温度为35℃时候为2.3V；在温度为21℃时候电压为0V,通过设计我们可以知道利用电阻R404与R402来对二极管进行分压，计算得

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到R404与R402均可采用10K的电阻来完成。

同时在活门电路中稳压管还能对电压进行有效的补偿,此电路中VD403就是对或门输出的信号电压进行稳压，当温度检测电路中检测到温室内的温度超过30℃或温度低于15℃的时候，温度检测电路会输出一个跳变的信号到或门电路中，在A点输出一个12V的电压，同时将电压信号传到振荡电路2中去，从而使振荡电路继续工作。

(2) 振荡电路2：电路原理图如图15所示：

图15振荡电路2

设计出功率放大器中扬声器的工作频率在4500HZ左右，然后利用功率放大器的作用发出信号，从而是扬声器工作。从或门电路中输入的信号在振荡电路的工作的过程中可以设定电容器C402的阻值为0.22u,

根据公式可以得到NE555芯片的振荡频率fr2 fr2=1.44/R*C402

得到电阻R的阻值在2K左右所以当我们设定电阻R406的阻值为0.5K时得到电阻RP401的阻值为1K,从得到了频率为4363HZ的频率，在这个频率范围内，放大电路中的扬声器可以工作，在时钟电路中为了控制扬声器中音量的大小可以利用，芯片NE555中③脚输出高电平的占空比，可以通过调节变阻器RP401来决定扬声器的音调的大小。

此振荡电路中用到了芯片NE555，或门电路中输出的12V电压，该电压经可变电阻RP401、电阻R406时对电容C402进行充电，由于NE555的芯片功能所决定可以知道，当电位上升至2／3VCC时，NE555芯片开始复位。

在NE555振荡电路中，芯片NE555的③脚输出低电平，同时内部放电管与①脚相

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连通，在电路工作过程中电容C402通过电阻R406向芯片⑦脚放电，由于电容放电可以得知电容的电压VC402开始下降，当电容C402的电压VC402下降至l／3VCC时，芯片NE555的③脚输出高电平，此时芯片NE555中的放电管截止，从而当放电结束。当第一轮工作结束后电容C402又开始放电充电，不断的使电路继续工作，从而形成的振荡电路。

（3）功率放大电路：原理图如图17所示：

图16功率放大电路

功率放大电路,其工作原理如下：通过振荡电路2中输出的脉冲,经过电容C403滤波后,传到功率放大芯片TDA2040,在频率4500HZ左右的工作频率下，我集成功率放大器TDA2040,通过R412、R411电阻构成交流负反馈,们在功率放大电路中经过反馈放大的电路信号经过输出电容C408传输到扬声器中,其中我们设定扬声器的电阻值为4Ω,从而实现电路的报警功能。

5 湿度自动控制电路

湿度自动控制系统由振荡电路2、湿度检测电路、比较电路、继电器控制的浇水电路组成。湿度自动控制系统框图如下17所示：

图17 系统原理框图

5.1湿度检测电路

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湿度检测电路由振荡电路1、湿度传感器RH（MSO-1型）和检波网络VD301，C304，R305组成的。振荡电路l的工作原理和振荡电路2的工作原理相同。

在振荡电路1中，电路的振荡频率为fr1，由于湿敏电阻大都工作在交流状态下，而且要求频率不能超过lkHz，所以振荡电路1用来产生约200H左右的的振荡方波，200HZ的方波利用NE555来产生,通过NE555振荡电路的特性,我们可以利用以下的公式

fr1=1.44/(RP301+2R301)*C304

来确定频率.在电路中我们选择RP301来调节频率的多少,我们可以假设一个特定的值来带如电路中可以得到172HZ的频率,通过不断的调节我们来确定R301大约在1K左右,所以我们确定电阻R301的阻值为1K然后通过电容的充电放电特性算出电容,在电路中可以调节可变电阻器RP301来改变振荡频率使湿敏电阻工作在200HZ左右的频率下。设计好了工作频率振荡电路1中由于芯片NE555③脚为输出脚，所以输出的振荡波加在湿度传感器RH上，经VD301，C304，R305检波网络接入比较器HA17902的正相输入端。

5.2、比较电路、浇水系统

比较器是采用单运放集成电路M5249，它的反相输入端接有基准电压网络，正相输入端接有温度检测信号。调节RP302可设定比较电路的基准电压值U-=4.5V，即设定控制的相对湿度。当环境中的湿度发生变化时，由于RH呈现的电阻值的起伏变化使比较器的同相输入端的信号电平也随之发生变化。当相对湿度达到70%以下时，正相输入端的信号高于比较电路的反相输入端的基准电压值，即U+大于4.5V，比较器输出转成高电平，使VT饱和导通，继电器K通电吸合，电磁阀自动打开，浇水开始。当相对湿度达到70%以上时，正相输入端的信号低于比较电路的反相输入端的基准电压值，即高于设定的相对湿度时，比较器输出转成低电平，使VT截止，继电器K断电，电磁阀自动关阀，浇水停止。

5.3 、湿度自动控制系统原理电路图 湿度自动控制系统原理电路图如下图18所示：

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图18 湿度自动控制系统电路图

集成稳压器CW7812的3脚输出12V的直流电压，该电压加入NE555振荡器，产生约200Hz的振荡波，由NE555③脚输出，输出的振荡波加在湿度传感器RH上。由于RH呈现的电阻值是随环境的湿度变化的起伏变化，即RH上分得的电压也随之发生变化。此电压经VD301，C304，R305检波网络接入比较器的正相输入端，与基准电压进行比较。当相对湿度达到70%以下时，正相输入端的信号高于比较电路的反相输入端的基准电压值，比较器输出转成高电平，使VT饱和导通，继电器K通电吸合，电磁阀自动打开，浇水开始。当相对湿度达到70%以上时，正相输入端的信号低于比较电路的反相输入端的基准电压值，即高于设定的相对湿度时，比较器输出转成低电平，使VT截止，继电器K断电，电磁阀自动关阀，浇水停止。

6 电源电路设计与论证

电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高,一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。如何把交流电源变换为直流稳压电源，选用哪种电源接下来是我们要讨论的。一般直流电源由如下部分组成:

整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。

滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳压电路采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。 直流电源的方框图如图图19示。

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