1、基于AT89S52單片機的太陽能環境參數測試儀設計· 摘 要 介紹了一種基于AT89S52單片機的太陽能環境參數測試儀，詳細闡明了環境參數測試儀的軟硬件設計與實現方法。該測試儀能對溫度、濕度和照度進行實時測量顯示，并通過RS485工業總線將采集數據傳送至遠端上位機。關鍵詞 AT89S52 太陽能 環境參數 I2C總線 Rs485 TSL2561 SHTll引 言為了確保太陽能發電系統能夠正常的工作，需要對太陽能發電系統的各項環境參數進行測量，從而有效地控制其運行。本文介紹了一種基于單片機的太陽能參數測試儀，提供了3種參數的測量功能和通信接口，以及2種供電方式，既可作為手持設備使用，又

2、能安裝在發電系統中，具有較高的實用價值。1 硬件電路設計11 總體結構該測試儀以AT89S52單片機為核心，外接溫濕度傳感器SHTll、照度傳感器TSL2561、四位共陰數碼管、RS485總線通信接口以及顯示切換按鍵。單片機上電工作后，對當前溫度、濕度、光強度進行實時測量，通過按鍵切換將測得的3種參數通過LED數碼管進行輪流顯示；此外，還可以通過RS485總線與PC機進行通信，將參數值傳送到上位機，以達到遠程監測的目的。該測試儀的結構框圖如圖1所示。12 測量模塊溫度和濕度測量采用的是瑞士Sensirion公司生產的SHTll傳感器。該傳感器采用獨特的CMOsens TM技術，將溫濕度傳感器、

3、信號放大處理、AD轉換、I2C總線全部集成在一塊芯片上，可直接與單片機接口。該芯片采用數字式輸出，為編程提供了方便。光照度測量選用的是TAOS公司生產的TSL2561光強度傳感器。它具有數字式輸出端口和標準I2C總線接口，涵蓋170 000 lx的寬照度范圍，非常適合戶外環境下光照強度的測量，適用于太陽能發電系統。圖2為傳感器與AT89S52單片機的接口電路設計。13 電源模塊電源模塊提供了2種供電方式：當測試儀作為手持設備使用時，可直接使用36V鋰電池，經過DCDC電壓轉換芯片MAX756將電壓升至5 V后為單片機和外設供電。當測試儀作為固定設備安裝在太陽能發電現場時，可以采用太陽能供電。太

4、陽能電池產生的12 V電壓通過穩壓芯片LM7805后，得到穩定的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。圖3是電源模塊的硬件原理圖。14 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的專用充電芯片CN3058，它可以對單節磷酸鐵鋰可充電電池進行恒流恒壓充電。該器件內部集成有功率晶體管，使用時不需要設計外圍電流檢測和保護電路，適用于便攜式的應用領域。圖4為鋰電池充電電路。其中LEDl和LED2分別作為充電中和充電飽和兩種狀態的指示燈，R1在充電時起限流保護的作用；電容C1和C2采用的是多層陶瓷電容器(MLCC)，能保證充電電路穩定工作。15 通信模塊測試

5、儀通過RS485工業總線與PC機進行通信，其硬件接口電路如圖5所示。2 軟件設計21 總體設計測試儀的軟件開發環境采用的是Keil C，所有代碼采用C語言編寫。為了方便程序調試和提高可靠性，軟件采用模塊化結構設計，主要由初始化程序、主程序、子程序、中斷服務程序等組成。單片機上電后即開始循環執行溫濕度、照度測量程序，并以設定的時間間隔在數碼管上輪流動態顯示；按鍵切換和通信功能部分由于使用頻率相對較低，為降低設備功耗，其程序以中斷響應的方式執行。在此要注意中斷優先級的設置：按鍵中斷優先級應高于串口中斷，否則將無法進行顯示切換。主程序流程如圖6所示。22 傳感器驅動程序本系統采用的傳感器均為集成數字

6、芯片且都具有I2C總線接口，故其驅動程序的編寫要嚴格遵循I2C總線的時序。主程序為每一個參數開辟了一個8位的存儲空間，傳感器將采集到的數據經SDA引腳串行輸出，驅動程序將SDA線上輸出的數據進行串并轉換，并存儲到相應空間中，以方便其他功能程序調用。以下是照度傳感器數據采集程序的部分代碼。(1)TSL2561初始化23 RS485通信程序測試儀與上位機的通信采用RS485協議。串口參數為：波特率9600，數據位8位，1個校驗位，1個停止位。其數據格式如圖7所示。由于RS485總線協議與RS232串口協議只是接口電平上有區別，其軟件編程完全按照串口通信協議進行，此處不再詳述。結 語經實驗測試，該環境參數測試儀溫度測量顯示精度可以達到01