论文部分内容阅读
【摘要】主要介紹了对温室大棚自动控制系统的设计,阐述了温度,湿度,光照强度的测量原理和方法,并且通过步进电机,抽水机,电热片,植物生长灯等执行器对参数进行控制,达到智能调控的目的。实验证明该调控系统性能可靠,运行稳定,通用性强。
【关键词】智能控制系统;传感器;单片机
引言:
该系统的设计是基于我国现代温室大棚的特点,将嵌入式技术与传统温室技术相结合,既能满足个体农业的生产需要,又能满足企业大规模生产的需要,可以极大的节约劳动时间和劳动力。参数的测量采用256次测量求其平均值,提高了测量精度,并且通过执行机构实现对温室的温度,湿度,光照的自动调控,而且该调控系统具有价格便宜,操作简单等优点。

控制系统的硬件结构:
控制器部分:主控器主要完成信号处理,数据存储,执行机构的驱动,以及与上位机通讯等功能。主控器采用周立功公司生产的Easy2103ARM,该单片机具有一个10位8路A/D转换器,可以进行高精度的模数转换。内含通用异步收发器(UART)可以长距离与上位机进行通讯,实现集散控制系统。并且性能可靠,运行稳定,具有较高的性价比。
信号采集部分:根据温室面积较大,温湿度,光照分布不均的特点,对模拟信号采用多点采集,巡回检测的方法。
(1)光照采集:采用MJ3516光照传感器,光照条件下,亮电阻最小约0.9K(08年3月正午两点测量值),完全黑暗条件下得暗电阻 3300K。

将光照对应的电压测出,调节电压即可达到调节光照目的。
(2)温度采集;采用美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20。每一个DS18B20包括一个唯一的64位长的ROM编码,温度测量范围为-55?C~+125?C,可达12位的数字值,分辨率为0.0625?C,即有较高的精确度。

(3)湿度采集:采用湿敏电阻开发的一款低成本湿度模块BM-RH206A,该模块工作稳定,飘移小,响应时间快,输出电压线性度高。利用算法H=(V-1)*27.3+30即可求出湿度含量。
人机接口部分:键盘输入采用74HC165实现数据的并入/串出,可以极大的节约I/O口。七段数码管显示采用高速CMOS 8位串入/并出、移位/锁存寄存器74HC595。液晶显示采用128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块,该模块具有多种功能:光标显示、画面移位、睡眠模式等

执行器部分:操作人员可以通过键盘设定温度,湿度,光照,当单片机测量的值与设定的参数不一致时,将会有单片机发出驱动信号驱动步进电机(控制窗帘开度),喷雾器(控制空气湿度),日光灯和电热片(控制温度)。并且可以根据不同植物生长习性,设定浇水周期和时间以控制土壤湿度,继电器采用XH4123型利用三极管进行驱动,并且加二极管对三极管进行保护。
软件设计:Easy2103ARM采用高级C 语言编程,模拟量采用模块化分时采集,主要模块有温度采集模块,湿度采集模块,光照采集模块,键盘输入模块,显示模块,执行器驱动模块,数据处理模块以及与上位机通讯模块,完成参数的输入,数据的实时处理与显示,实现温室自动控制系统。
主程序流程图如下:


结束语:该系统已经调试运行,性能可靠,运行稳定,智能性好,对湿度,温度的测量与实际基本稳合。并且还可以通过串行口与上位机通讯,把数据及时准确的反馈到上位机。该系统的实现可以节约劳动力,提高生产效率,具有很高的应用价值。
【参考文献】
[1].周立功.《周立功嵌入式系统试验教程》.2005.11
[2].张宏建,孙志强.《现代检测技术》.2007.09
The IntelligentGreenhouse Control System
HaoQuanFeng
(05 Automation ,Ocean University of ChinaQingDao ShanDong)
Abstract: Mainly on the automatic control system for greenhouse design, On the temperature, humidity, light intensity of the principles and methods of measurement. And through the stepper motor, pumps, electric films, such as plant growth lights for the implementation of the parameters of control, intelligent control to achieve the objective. Experiments show that the control system of reliable, stable operation, high universality.
Key words: Intelligent Control System SCM sensor
【关键词】智能控制系统;传感器;单片机
引言:
该系统的设计是基于我国现代温室大棚的特点,将嵌入式技术与传统温室技术相结合,既能满足个体农业的生产需要,又能满足企业大规模生产的需要,可以极大的节约劳动时间和劳动力。参数的测量采用256次测量求其平均值,提高了测量精度,并且通过执行机构实现对温室的温度,湿度,光照的自动调控,而且该调控系统具有价格便宜,操作简单等优点。

控制系统的硬件结构:
控制器部分:主控器主要完成信号处理,数据存储,执行机构的驱动,以及与上位机通讯等功能。主控器采用周立功公司生产的Easy2103ARM,该单片机具有一个10位8路A/D转换器,可以进行高精度的模数转换。内含通用异步收发器(UART)可以长距离与上位机进行通讯,实现集散控制系统。并且性能可靠,运行稳定,具有较高的性价比。
信号采集部分:根据温室面积较大,温湿度,光照分布不均的特点,对模拟信号采用多点采集,巡回检测的方法。
(1)光照采集:采用MJ3516光照传感器,光照条件下,亮电阻最小约0.9K(08年3月正午两点测量值),完全黑暗条件下得暗电阻 3300K。

将光照对应的电压测出,调节电压即可达到调节光照目的。
(2)温度采集;采用美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20。每一个DS18B20包括一个唯一的64位长的ROM编码,温度测量范围为-55?C~+125?C,可达12位的数字值,分辨率为0.0625?C,即有较高的精确度。

(3)湿度采集:采用湿敏电阻开发的一款低成本湿度模块BM-RH206A,该模块工作稳定,飘移小,响应时间快,输出电压线性度高。利用算法H=(V-1)*27.3+30即可求出湿度含量。
人机接口部分:键盘输入采用74HC165实现数据的并入/串出,可以极大的节约I/O口。七段数码管显示采用高速CMOS 8位串入/并出、移位/锁存寄存器74HC595。液晶显示采用128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块,该模块具有多种功能:光标显示、画面移位、睡眠模式等

执行器部分:操作人员可以通过键盘设定温度,湿度,光照,当单片机测量的值与设定的参数不一致时,将会有单片机发出驱动信号驱动步进电机(控制窗帘开度),喷雾器(控制空气湿度),日光灯和电热片(控制温度)。并且可以根据不同植物生长习性,设定浇水周期和时间以控制土壤湿度,继电器采用XH4123型利用三极管进行驱动,并且加二极管对三极管进行保护。
软件设计:Easy2103ARM采用高级C 语言编程,模拟量采用模块化分时采集,主要模块有温度采集模块,湿度采集模块,光照采集模块,键盘输入模块,显示模块,执行器驱动模块,数据处理模块以及与上位机通讯模块,完成参数的输入,数据的实时处理与显示,实现温室自动控制系统。
主程序流程图如下:


结束语:该系统已经调试运行,性能可靠,运行稳定,智能性好,对湿度,温度的测量与实际基本稳合。并且还可以通过串行口与上位机通讯,把数据及时准确的反馈到上位机。该系统的实现可以节约劳动力,提高生产效率,具有很高的应用价值。
【参考文献】
[1].周立功.《周立功嵌入式系统试验教程》.2005.11
[2].张宏建,孙志强.《现代检测技术》.2007.09
The IntelligentGreenhouse Control System
HaoQuanFeng
(05 Automation ,Ocean University of ChinaQingDao ShanDong)
Abstract: Mainly on the automatic control system for greenhouse design, On the temperature, humidity, light intensity of the principles and methods of measurement. And through the stepper motor, pumps, electric films, such as plant growth lights for the implementation of the parameters of control, intelligent control to achieve the objective. Experiments show that the control system of reliable, stable operation, high universality.
Key words: Intelligent Control System SCM sensor