蔬菜溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計

精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------蔬菜溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)解決方案設(shè)計摘要闡述了基于單片機STC12C5A60S2控制和溫濕度傳感器DHT11感測數(shù)據(jù)的溫濕度控制系統(tǒng)工作原理及軟、硬件設(shè)計。關(guān)鍵詞溫室大棚；溫濕度控制；單片機；傳感器 DTH11隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大和大棚技術(shù)的不斷普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多。溫濕度控制是蔬菜大棚一個重要的控制環(huán)節(jié)。溫濕度太低，蔬菜會被凍死或停止生長，因此應(yīng)將溫濕度始終控制在適合蔬菜生長的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)懸掛溫度計，工人根據(jù)讀取的溫度值調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度；而濕度控制只能依據(jù)工人的經(jīng)驗做出判斷是否需要灌溉。這種靠人工控制溫濕度的方式方法，既耗人力，又不精確，傳統(tǒng)的溫濕度調(diào)控措施表現(xiàn)出極大的局限性。筆者設(shè)計了基于單片機STC12C5A60S2和溫濕度傳感器DHT11采集數(shù)據(jù)的溫濕度控制系統(tǒng)。溫濕度控制系統(tǒng)基本工作原理系統(tǒng)核心架構(gòu)如圖 1所示，單片機 STC12C5A60S2通過溫濕度傳感器 DHT11采集蔬菜溫室大棚里的溫度和濕度參數(shù)，并同時顯示于顯示模塊和上位機電腦上。操控者既可以通過上位機輸入控制指令實現(xiàn)當前和歷史溫濕度查詢， 也可以現(xiàn)場通過溫濕度顯示模塊觀察當前溫濕度讀數(shù)， 并通過上位機遠程設(shè)定和修改適合蔬菜生長期的溫濕度閥值。系統(tǒng)根據(jù)當前溫濕度閥值驅(qū)動繼電器， 控制執(zhí)行機構(gòu)進行相應(yīng)操作，達到控制蔬菜溫室大棚溫濕度的效果［ 1－2］--------------------------------------------------------- 精品 文檔---------------------------------------------------------------------精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------溫濕度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，方便系統(tǒng)的升級、功能擴展或根據(jù)用戶需求而定制和改造不同功能模塊，既方便了設(shè)計、調(diào)試和維修，也大大增強了系統(tǒng)的實用性。2．1溫濕度數(shù)據(jù)采集電路采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器采集溫室大棚的溫濕度。 它是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)快、抗干擾能力強、體積小、功耗低、性價比高等優(yōu)點，信號傳輸距離可達 20m以上，是各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。系統(tǒng)溫濕度數(shù)據(jù)采集電路如圖 2所示--------------------------------------------------------- 精品 文檔---------------------------------------------------------------------精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2．2溫濕度控制電路溫濕度控制電路利用單片機 P1口的P1．0～P1．4控制三極管的通斷電，繼而控制繼電器的通斷電，達到準確控制執(zhí)行機構(gòu)進行相應(yīng)操作的目的。由圖 3可知，通過繼電器控制大功率熱源燈或暖爐達到升溫目的。溫度控制和濕度控制電路的原理如圖 4所示，兩者原理圖相同，只是控制端輸入信號不同。圖中直流電機可以實現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，當 2個三極管基極分別接P1．0、P1．1時，實現(xiàn)對溫室內(nèi)部采暖、通風設(shè)備的控制，達到升溫或降溫的目的；當2個三極管基極分別接 P1．2、P1．3時，實現(xiàn)控制水閥開關(guān)以控制噴淋系統(tǒng)，達到控制蔬菜溫室大棚濕度的目的。另外，系統(tǒng)控制部分與執(zhí)行機構(gòu)部分供電系統(tǒng)采用分離式， 這樣既增加了系統(tǒng)的安全性，又為驅(qū)動大功率設(shè)備或高壓用電器提供方便。--------------------------------------------------------- 精品 文檔---------------------------------------------------------------------精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 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5所示。由圖5可知，RS-232接口只使用了3根信號線：地線、接收線、發(fā)送線。上位機通過RS-232接口發(fā)送信號經(jīng)由MAX232轉(zhuǎn)換后變成TTL電平信號，從而被單片機串口所接收。D24和D23分別是發(fā)送和接受的指示燈，上位機與單片機通訊時，它們會閃爍，以便系統(tǒng)調(diào)試維護。溫濕度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)采用C51語言進行模塊化編程，主要由主程序、串口中斷服務(wù)程序、DHT11編程應(yīng)用子程序（包括2個：一個為從DHT11讀取溫濕度數(shù)據(jù)子程序、一個為判讀DHT11數(shù)據(jù)線上電平子程序）等組成。在此，給出系統(tǒng)主程序流程圖和DHT11編程應(yīng)用流程圖。3．1系統(tǒng)主程序流程圖6為片上主程序流程，程序一直在這個流程中重復運行， 除非出現(xiàn)了串口中斷--------------------------------------------------------- 精品 文檔---------------------------------------------------------------------精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------或定時器中斷。串口中斷給主程序main（）發(fā)控制指令并修改check（）子函數(shù)里用到的溫濕度閥值。（由于中斷有專門的中斷服務(wù)程序處理，故主程序流程中并未出現(xiàn)中斷服務(wù)程序的流程）。溫濕度傳感器 DHT11技術(shù)參數(shù)及其各種時序圖網(wǎng)上有不少資料可供參考。由于DHT11數(shù)據(jù)讀取部分是系統(tǒng)軟件設(shè)計最關(guān)鍵部分，這里給出溫濕度讀取子函數(shù)read（）流程（圖7）及電平判斷子函數(shù) count（）流程（圖8）。其中，DA為總線電平。--------------------------------------------------------- 精品 文檔---------------------------------------------------------------------精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3．2串口中斷服務(wù)程序本系統(tǒng)中所有指令的發(fā)送和接收都是通過單片機的全雙工異步串行口完成，而對指令的處理則是由串口中斷服務(wù)程序完成。 每當串口通訊發(fā)生時，就會執(zhí)行串口中斷服務(wù)程序， 通過分析判斷控制指令，系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)操作。--------------------------------------------------------- 精品 文檔---------------------------------------------------------------------精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------結(jié)語實踐證明，蔬菜溫室溫濕度控制系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)準確， 運行穩(wěn)定。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，安裝、操作簡單，稍加改造即可滿足不同用戶的不同需求。它以先進的技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)施，控制蔬菜的生長環(huán)境，使蔬菜生長不受自然氣候影響， 實現(xiàn)高效--------------------------------------------------------- 精品 文檔---------------------------------------------------------------------精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------率、高產(chǎn)值和高效益的生產(chǎn)。運用該系統(tǒng)進行溫室改造升級成本低，適合中小規(guī)模菜農(nóng)蔬菜溫室大棚的升級改造的需求，在蔬菜溫室大棚乃至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。附錄—托普物聯(lián)網(wǎng)托普物聯(lián)網(wǎng)是浙江托普儀器有限公司旗下的重要項目。浙江托普儀器是國內(nèi)領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)儀器研發(fā)生產(chǎn)商，依據(jù)自身在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)實力，和自主研發(fā)的配套設(shè)備，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域嶄露頭角！托普物聯(lián)網(wǎng)以客戶需求為源頭，結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技、通信技術(shù)、計算機技術(shù)、GIS信息技術(shù)，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，竭誠為傳統(tǒng)行業(yè)提供信息化、智能化的產(chǎn)品與端到端的解決方案。主要有：大田種植智能解決方案、畜牧養(yǎng)殖管理解決方案、食品安全溯源解決方案、食用菌種植智能化管理解決方案、 水產(chǎn)養(yǎng)殖管理解決方案、溫室大棚智能控制解決方案等。托普物聯(lián)網(wǎng)三大系統(tǒng)產(chǎn)品我們知道物聯(lián)網(wǎng)主要包括三大層次， 即感知層、傳輸層和應(yīng)用層。因此托普物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品主要以這三個層次延伸，涵蓋了感知系統(tǒng)（環(huán)境監(jiān)測傳感設(shè)備） 、傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)傳輸處理網(wǎng)絡(luò)）、應(yīng)用系統(tǒng)（終端智能控制平臺。）托普物聯(lián)網(wǎng)模塊化智能集成系統(tǒng)托普物聯(lián)網(wǎng)依據(jù)自身研發(fā)優(yōu)勢，開發(fā)了多種模塊化智能集成系統(tǒng)。1、傳感模塊：即環(huán)境傳感監(jiān)測系統(tǒng)。它依據(jù)各類傳感設(shè)備可以完成整個園區(qū)或完成對異地園區(qū)所需數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能。2、終端模塊：即終端智能控制系統(tǒng)。它可以完成整個園區(qū)或遠程控制異地園區(qū)進行自動灌溉、自動降溫、自動開啟風機，自動補光及遮陽，自動卷簾，自動開窗關(guān)窗，自動液體肥料施肥、自動噴藥等各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的自動控制。--------------------------------------------------------- 精品 文檔---------------------------------------------------------------------精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3、視頻監(jiān)控模塊：即實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)。主要是通過監(jiān)控中心實時得到植物生長信息，在監(jiān)控中心或異地互