人工气候箱的硬件设计过程

人工气候箱是模拟各种小气候环境，在生物学、农业、医疗卫生等生产科研领域，为保证某些生物的必要生活条件，满足生物生长发育的室内观察需要。当前主流的人工气候箱基本都属于智能型，能够控制温度、湿度和光照度等参数，同时对于运行的时间，我们也能够自己设定，因此，又被叫做智能人工气候箱。那么，下面，我们主要从人工气候箱的硬件构成上分析下人工气候箱时如何做到模拟自然环境参数的。

人工气候箱系统硬件由三部分组成，即由AT89C52单片机及外围电路构成的微机系统、键盘显示电路和输入输出电路。单片机系统及外围电路由AT89C52，AT24C02，看门狗电路及掉电保护电路组成。AT89C52内含256字节的内部RAM，8kb的闪烁存储器及三个定时/计数器等，能满足编程的需要。AT24C02用于系统参数的读写，系统参数包括白天运行时间、黑夜运行时间、白天温度、黑夜温度、白天湿度、黑夜湿度、光照度。看门狗电路由IMP706及其外围电路组成，IMP706内部有一个1.6s的看门狗定时器，若在1.6s内未检测到其工作，看门狗输出WPO处于低电平状态，使CPU复位。IMP706还有电压监视功能，当电源电压降至复位门限1.25V以下时,亦使WPO处于低电平状态。掉电保护电路完成掉电瞬间运行参数（包括所处天数、白天/黑夜运行时间等）写入AT24C02，主要由电压比较器构成，比较器的两输入端分别来自电源电路中集成稳压块L7805的输入、输出端。由于系统掉电时L7805端入端的电压V1下降速度总比输出端电压V2快，经比较器输出一个电压下降沿就用来触发CPU的外部中断输入端，需要注意的是，为了保证掉电瞬间运行参数可靠地写入AT24C02，该外部中断的优先级必须最高。

人工气候培养箱键盘及显示电路：本系统需处理的参数比较多，共需10个LED数码管、10个按键和8个指示灯。使用2片8D锁存器74LS373，通过锁存控制信号P2.0和P2.1分别控制74LS373的CLK端，分时锁存P0口显示数据，完成数码管段码和指示灯的数据刷新。数码管显示采取动态显示，由4-10译码器74LS154分别选择所要选通的数码管。键盘的输入判断时机是与74LS154的输出端通道号选通时机相结合的，当74LS154选通某一位时，若对应该位的按键按下了，则P1.3口输入为低电平，否则为高电平。

输入输出电路:输入信号由箱内温度、箱内湿度组成，箱内温度的测量传感器为Pt100铂电阻，其线性和精度较高，温度由0-50℃间变化时，铂电阻信号经桥路放大后转换成0.5-2.5V的电压信号。湿度传感器选用S201B型湿度变送模块，模块内含高分子薄膜型湿敏电容感湿元件，输出为电压信号，0-100%RH变化的湿度对应于0-1V（线性）电压，该电压上拉后转换成0.5-1.5V电压信号。上述两路电压输出信号与一路基准电压信号(-2.5V)分别作为多路选择开关4051的输入端。经89C52单片机控制自动切换，作为双积分模/数转换电路的输入信号，满足89C52信号采样需要。双积分电路主要由LM324和电阻R(220千欧)、电容（0.22μF）组成，该电路具有消除干扰和电源噪声的能力强、精度高的特点。输出电路中的一片&8D锁存器74LS373，通过锁存控制信号P2.2控制74LS373的CLK端，分时锁存数据，完成输出开关量的刷新。输出参数为加热、制冷、加湿、光照、报警等。

以上就是人工气候箱的整个硬件构成，然后再配以合适的软件，就构成了一款性能优异的人工气候培养箱。智能人工气候箱控制系统外围线路简单，设定界面简洁明了，且性能价格比较高，具有一定的经济意义和推广价值。