浅谈蔬菜大棚自动化控制系统中检测环节硬件电路的设计

合集下载

单片机的蔬菜大棚控制系统的硬件设计 精品

单片机的蔬菜大棚控制系统的硬件设计 精品

1 绪论1.1 引言在我国,利用塑料大棚种植蔬菜技术在各地区已广泛流行,尤其是种植蔬菜大棚在北部地区已成为农民致富的途径之一。

温室对农作物生长的的影响是好是坏,产品质量的高低,关键在于温室环境条件对作物生长和发展需要的适宜性。

因此,准确地监测温室中的环境因素才能确保高效率、高产量、高质量和低消耗。

无线传感器网络是一种包含了传感器、智能控制、无线通讯、嵌入式等多门学科于一体的综合技术,这一新兴的学科从诞生之日起就因为其潜在的广阔应用前景而受到了许多学者与研究者的青睐,很有引发一场新技术革命的势头。

众多随机分布的微小节点组成了无线传感器网络,无线传感器网络节点不需要任何的网络基础设施,它自带数据处理、传感器、无线通信等多个模块,借助它的传感器模块并通过自组织方式构成网络,有效地与物理环境融合。

无线传感网可以实时监测、感知和采集网络分布区域里的各种环境以及监测对象的信息,然后把这些信息通过无线网络传输到数据处理中心。

1.2 研究背景及意义近十多年以来,我国发展农业信息化的核心已经趋向于发展精准农业,首先它要求采用先进的信息采集技术进行实时、快速、并较低成本地获取农业数据,从众多获取的数据中提取有用的信息来制定农业管理以及生产的科学决策,最后通过人工控制或者种种智能农业机械等措施来达到预期的农作物生产技术经济目标。

迅速发展的无线传感器网络符合上述的要求并且能够极大地扩展现有监控网络的覆盖范围,因此,我们可以预见,无线传感器网络在蔬菜大棚环境控制中具有一片光明的应用前景。

随着快速发展以及日趋成熟的无线技术,无线通信技术也发展到了一定的阶段,其发展技术越来越成熟,方向也越来越多样化,众多的采用方案也开始应用无线技术进行数据通信和采集。

低功耗高集成数字设备以及微机电系统的发展,实现了小体积、低功耗、低成本的传感器节点。

这样的节点配合各种类型的传感器,能够组合成无线传感器网络,广泛应用于战场监控、大规模环境监测以及大区域内部的目标追踪等领域的无线传感器网络是一种开创了新应用领域的新兴概念和技术。

蔬菜大棚温度控制系统设计

蔬菜大棚温度控制系统设计

蔬菜大棚温度控制系统设计一、概述随着人们对健康饮食的关注不断加强,蔬菜的种植需求也在不断增加。

特别是在一些家庭农场和大型农业生产基地中,蔬菜大棚的种植已经成为了常见的生产模式。

在这种大棚环境下,蔬菜的种植需要稳定的温度环境,但是不同的蔬菜对温度的要求也不同,为了达到最佳种植效果,对大棚温度进行精确控制非常重要。

因此,本文主要针对蔬菜大棚的温度控制需求,设计了一种基于单片机的控制系统。

二、系统设计1. 硬件设计控制系统的硬件主要由传感器、执行器、控制模块等部分组成。

(1)传感器传感器用于监测大棚内部的温度。

在本系统中,采用数字温度传感器DS18B20来实现温度采集。

该传感器具有精确、稳定、抗干扰等特点。

(2)执行器执行器用于对大棚内部进行温度调节。

在本系统中,采用继电器作为执行器,通过控制电路开关,实现对温度设备的开关控制。

(3)控制模块控制模块是系统的核心部件,它负责数据的采集、处理和控制信号的输出。

在本系统中,采用STM32F103C8T6单片机作为控制模块。

该单片机运行速度快,集成了丰富的模块和接口,可以满足本系统的需求。

2. 软件设计系统的软件主要由采集程序和控制程序组成。

(1)采集程序采集程序主要用于读取传感器数据,并通过串口传输到控制程序中。

在采集过程中,设置一定的采样周期,来保证数据的准确性和稳定性。

(2)控制程序控制程序主要用于对采集的数据进行处理,并根据设定的温度值,控制继电器的开关状态,达到控制温度的目的。

在控制程序中,设置一定的控制算法和控制策略,来保证控制系统的性能和稳定性。

三、系统实现在硬件和软件设计完成之后,进行系统实现。

对于本系统,可以将传感器和执行器采用模块化设计,使得系统更加灵活和易于维护。

在系统实现过程中,需要进行测试和调试,来验证系统的性能和稳定性。

在测试和调试过程中,需要注意保证系统的安全性和可靠性,避免不必要的损失。

四、本文主要介绍了一种基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统设计。

蔬菜大棚温度自动测试系统的设计

蔬菜大棚温度自动测试系统的设计

蔬菜大棚温度自动测试系统的设计摘要温度控制是蔬菜大棚最重要的一个管理因素,温度过高或过低,都会影响蔬菜的生长。

传统的温度控制是用温度计来测量,并根据此温度人工来调节其温度。

但仅靠人工控制既耗人力,又容易发生差错。

为此,现代的蔬菜大棚管理中通常需要温度自动控制系统,以简单方便、快速的的控制大棚内的温度。

本设计以AT89C51单片机为控制中心,用AD590为温度检测元件,由温度测量控制电路、键盘、显示电路、报警电路等组成,实现对大棚环境温度测量与控制,用户可通过键盘设置需要报警的上下限值。

文中从硬件和软件两方面介绍了温度控制系统,对硬件原理图和程序流程图进行了系统的描述。

并用Keil作为软件调试界面,PROTEUS作为硬件仿真界面,实现了系统的总体调试,结果表明该系统能实现温度的自动测量和自动控制功能,可将棚内的温度始终控制在适合蔬菜生长的温度范围内。

该系统可扩展性强,配置简单,操作方便,具有通用性,有效地节省了人力物力。

关键词AT89C51单片机AD590温度传感器越限报警自动测控The Design of the Automatic temperaturecontrol system in vegetable greenhouseABSTRACTFor the vegetable greenhouse, the most important management factor is the temperature control.If the temperature is too high or too low, the vegetables will be killed or stopped growing.Traditional temperature control is suspended a thermometer in greenhouse internal, the workers can regulate the temperature inside the greenhouse based on the temperature value. Now, the modern management of vegetable greenhouses usually uses automatic temperature to control system.The design use the AT89C51 microcontroller as the control center, within AD590 for temperature detection element, including the temperature control circuit, keyboard, display circuit, alarm circuit, achieving the greenhouse environment, temperature measurement and control, the user can set the desired alarm through the keyboard.And using Keil as a software debugging interface, PROTEUS as hardware emulation and debugging interface to achieve the overall system debugging, the results show that the system can realize automatic temperature measurement and automatic control, So can always control the temperature of greenhouse for vegetable growth’s temperature range.This system can effectively save human and material resources with strong scalability, simple configuration, operability and universal.KEY WORDS AT89C51 microcontroller AD590 temperature sensorcontrol automatically目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................................................................................... I I 1 绪论 . (1)1.1 背景及意义 (1)1.2 方案论证 (2)1.3 方案组成 (2)2 硬件电路设计 (4)2.1 AT89C51单片机 (4)2.1.1 AT89C51内部结构 (4)2.1.2 AT89C51单片机的引脚 (5)2.1.3 AT89C51的最小系统 (7)2.2 温度采集电路 (9)2.2.1 AD590温度传感器 (9)2.2.2 温度采集工作原理 (10)2.2.3 低通滤波电路 (11)2.3 A/D转换电路 (12)2.3.1 A/D转换器分类 (12)2.3.2 ADC0809芯片 (12)2.3.3 ADC0809与单片机的接口方式 (15)2.3.4 A/D转换电路的工作原理 (16)2.4 按键电路设计 (16)2.4.1 键盘的结构和工作方式 (16)2.4.2 按键电路 (17)2.4.3 按键电路的消抖 (18)2.5 温度显示电路 (18)2.5.1 LED数码管 (19)2.5.2 LED驱动电路 (20)2.6 其它电路 (21)2.6.1 电源电路 (21)2.6.2 声音报警电路 (21)2.6.3 光报警电路 (22)3 软件系统设计 (23)3.1程序流程图及分析 (23)4 仿真与分析 (27)4.1 电路图绘制 (27)4.2 PROTEUS与KEIL整合后的电路仿真 (28)4.3 PROTEUS仿真结果 (29)5 结论 (32)致谢 (34)参考文献 (35)附录......................................................................................................... 错误!未定义书签。

基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述

基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述

基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计简述随着科技的不断发展和智能化的趋势,智能农业作为现代农业发展的一个重要方向,受到了越来越多人的关注。

智能农业通过应用先进的技术和设备,实现对农业生产过程的智能监测与控制,提高生产效率、节约资源、减少环境污染,为农业生产注入新的生机与活力。

而智能蔬菜大棚作为智能农业的重要组成部分,其控制系统设计显得尤为重要。

本文将以基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计为例,简述其相关内容,以期能够为读者提供一定的参考价值。

1. 智能蔬菜大棚的特点智能蔬菜大棚是指将先进的自动化、信息化、智能化技术应用于蔬菜大棚生产中,实现对大棚内环境、光照、温度、湿度、CO2浓度等因素的精细调控和监测。

智能蔬菜大棚的特点主要有以下几个方面:(1)智能化控制:实现自动化控制和智能化管理,提高生产效率和产品质量。

(2)环境监测:对大棚内部环境进行实时监测,及时调整环境参数,保障植物生长需要。

(3)能耗节约:通过精准控制,合理利用资源,降低能耗,实现节能减排。

(4)数据采集与分析:实现对大棚内环境和作物生长数据的采集和分析,为农业生产决策提供科学依据。

基于PLC的智能蔬菜大棚控制系统设计,主要包括硬件设计和软件设计两个方面。

(1)硬件设计硬件设计主要包括传感器、执行器、PLC控制器等设备的选择与布置。

传感器用于监测大棚内的温度、湿度、光照强度、CO2浓度等环境参数,执行器用于执行控制命令,PLC 控制器作为系统的核心控制设备,用于数据采集、逻辑控制、信号输出等功能。

在硬件设计中,需要根据大棚的具体情况和需求,选择适合的传感器和执行器,确保其稳定可靠、精度高、抗干扰能力强。

PLC控制器的选择也至关重要,需要考虑其性能稳定性、可靠性、扩展性等方面的要求,确保其能够满足大棚控制系统的需求。

(2)软件设计软件设计主要包括控制系统的逻辑设计、程序编写、界面设计等内容。

在软件设计中,需要根据大棚控制系统的功能要求,设计合理的控制逻辑,编写相应的程序,并设计用户友好的操作界面,以方便用户对控制系统进行操作和监测。

蔬菜大棚智能温度控制系统

蔬菜大棚智能温度控制系统

Automatic Control •自动化控制Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 115【关键词】蔬菜大棚 智能 温度控制系统 设计智能温度控制系统设计难度比较大,一方面会因为系统的综合性与复杂性很强,其集成了多种软件技术,所以系统的温控功能很强,另一方面系统智能化要求比较高,相关人员还要从系统结构、模块等方面设计出发,使系统具有智能化特点。

在系统设计中,相关人员设计内容主要有硬件、上位机以及下位机的相关软件等,在设计完毕,相关人员还要做好系统调试工作。

本文主要针对蔬菜大棚智能温度控制系统进行研究。

1 蔬菜大棚智能温度控制系统硬件设计智能温度控制系统在温控中,首先需要对蔬菜大棚的温度进行实时监测,如果温度不符合要求,系统会自行调控,使大棚永远保持恒温。

在该过程中,会涉及到温度自动检测和自动控制系统,所以系统硬件设计要满足检测、控制功能。

1.1 系统硬件组成硬件主要位于下位机,系统硬件主要包括温度传感装置、温度数值显示屏、单片机以及报警装置、电机。

在该系统中,单片机处于核心地位,其主要接收温度传感装置交互的温度信息,信息主要呈现在显示屏中,报警装置也会接收该信息,如果报警装置发出警报,则证明温度不符合要求,与报警装置相连接的空调系统则会立即处于开启状态,如此大棚内部的温度便可以得到有效调控,大棚便可以一直保持恒温状态。

1.2 单片机蔬菜大棚智能温度控制系统文/王雪单片机主要选择AT89C51形式,单片机的功能核心主要体现在CPU 设计中,该器件中的运算器会对控制算法进行计算,计算数据是控制器的参考依据。

单片机的接口主要为I/O 形式,该接口代表输入或输出端口,其对应的连接对象是唯一的。

单片机功能发挥主要依靠最初编辑的程序,该程序主要存在于程序存储器中,单片机获取的所有数据则被有效纳入到数据存储器中。

在单片机应用中,经常会遇到系统时延现象,相关人员可以利用定时器来控制时延,使系统及时有效。

温室大棚自动化控制系统设计与实现

温室大棚自动化控制系统设计与实现

温室大棚自动化控制系统设计与实现一、引言随着科技的不断进步和农业发展的需求,现代农业越来越多地依赖于自动化技术。

温室大棚自动化控制系统作为农业自动化的重要组成部分,可以提高种植效率,降低劳动成本,改善环境条件,保障农作物的生长。

本文将介绍温室大棚自动化控制系统的设计与实现。

二、温室大棚自动化控制系统的概念与原理温室大棚自动化控制系统是指利用传感器、执行器、控制器等设备,根据农作物的生长环境需求,自动调控温度、湿度、光照、通风等参数,实现对农作物生长环境的精确控制。

其原理是通过传感器对环境参数进行监测,然后通过控制器对执行器进行指令控制,从而实现对温室大棚环境的自动调节。

三、温室大棚自动化控制系统的硬件设计1. 传感器选择与布置:温度、湿度、光照等环境参数是温室大棚生长的关键因素,因此需要选择相应的传感器对这些参数进行准确检测。

同时,要合理布置传感器位置,尽量避免测量误差和干扰。

2. 执行器选择与布置:根据温室大棚的要求,选择合适的执行器进行控制操作。

比如温度控制可以通过风机、加热器等设备来实现,湿度控制可以通过雾化器,通风控制可以通过开关门等方式实现。

3. 控制器选择:温室大棚自动化控制系统中,控制器起到控制传感器和执行器的作用。

可以选择单片机、PLC等控制器,根据实际需求进行配置和编程。

四、温室大棚自动化控制系统的软件设计1. 数据采集与处理:根据传感器采集到的环境参数数据,进行处理和分析,得出决策结果。

可以使用数据采集协议,如MODBUS等。

2. 控制策略设计:根据农作物的需求和环境参数,设计合理的控制策略。

比如温度过高,可以通过控制风机加大通风量以降低温度;湿度过低,可以通过控制雾化器增加湿度等。

3. 用户界面设计:为了方便用户对温室大棚自动化控制系统进行操作和监控,需要设计一个友好的用户界面。

可以通过触摸屏、远程监控等方式实现。

五、温室大棚自动化控制系统的实现与应用1. 系统搭建与调试:按照设计需求和硬件配置,搭建温室大棚自动化控制系统,并进行连通性测试和功能调试。

大棚蔬菜温度测控系统的电路设计

大棚蔬菜温度测控系统的电路设计

大棚蔬菜温度测控系统的电路设计摘要目前应用于温室大棚的温度检测系统大多采用由模拟温度传感器、多路模拟开关及A/D转换器等组成的传输系统。

此温度采集系统需要在温室大棚内布置大量的测温电缆,才能把现场传感器的信号送到采集卡上,安装和拆卸过程繁琐复杂,成本也高。

同时线路上传送的是模拟信号,易受干扰和损耗,并且测量误差也比较大,不利于控制者根据温度变化及时做出决定。

在这样的形式下,开发一种实时性高、精度高,能够综合处理多点温度信息的测控系统就很有必要。

本文的主要设计思想是构建温室计算机分布式自动控制系统,由一台PC机与以单片机为核心的控制装置组成,采用总线式RS-485通信网络进行数据传输,通过读取实时和PC机中的历史存储的环境参数值来监测温室的运行情况。

本文提出一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度测控系统应用于温室大棚的的设计方案。

主要研究的内容概括如下:1.研究影响温室环境的温度参数及分析其调节控制方法。

2.针对当今农业温室的研究热点-智能化温室控制系统进行研究,运用传感器技术、通讯技术、自动检测技术和微型计算机技术,研究了一套能实现对温室温度实时监测与控制的计算机分布式测控系统。

3.详细描述了分布式的蔬菜大棚温度控制系统结构。

该系统由上位机和下位机系统组成。

上位机由RS485接口与下位机进行通讯。

下位机是温室温度采集系统,它以AT89S51单片机为核心,完成控制功能,并可独立工作。

4.完成了RS-485接口的方案设计,可以方便地进行远距离多节点通讯,实现多点的温度测控。

5.用户可以根据需要设置参数,通过系统的自动调节作用使温室温度处于适宜作物生长的最佳值,当环境参数超限时,可以发出声光报警。

6.对所取得的成果进行了总结,并对未来工作进行了展望。

关键词:温室;单片机;温度传感器;温度控制;AT89S51;RS-485Temperature Control Systems of Greenhouse Based on theMCUABSTRACTCurrently, the temperature control system of greenhouse is mostly using a transfers system which consists of analog temperature sensors, multiplexing analog switches and A/D conversion units. This kind of temperature collection system needs a lot of cables which is laid to make the signal of the sensor be sent to the collection card in the greenhouse, and the work of fixing and take-down is miscellaneous, and the cost is high. What's more, the analog signal transferring in the system which is easily interfered and alleged, and the measure error is bigger, this is hard for the controller to make a decision in time according to the change of temperature. So under this circumstance, it is necessary to employ a real time and precise temperature control system which can deal with temperature information of many nods.The main idea in this paper is to design a computer distributed auto-control greenhouse system. The system is made up of one PC and a control device which treat MCU as the core, and the data is transmitted by RS-485 bus communicat network. The local operation status in greenhouse can be obtained by monitoring environment parameters and these information be stored in PC. This paper gives a greenhouse temperature control project which is based upon the SCM and digital monobus technology. The main content of this paper are as follows:1. Studied the important temperature parameter in greenhouse, and analyzed the methods of regulatory control.2. Through studying the auto control system of intelligent greenhouse, a distributed control system can achieve realize real-time monitoring and control of greenhouse temperature is obtained from using sensor, communication and auto-measure technologies.3. The paper describes the structure of the distributed control system, which consests host computer and lower computer. The host computer utilizes RS-485 to communicate with the lower computer. The lower computers that administer the data acquisition system using the AT89S51 Microcontrollers can operate separately.4. The design of RS-485 interface we proposed can communicate among several net nods in distant range and implement temperature measurement and control of multi-point.5. The users can set parameter base on the need of plants, by auto controlling of the system, temperature parameters of greenhouse can be in the best,and the greenhouse can provide plants a good growth environment. When parameters overrun the deadline, the system can make sound-light alarm.6. The achievements of this paper are summed up, and the future work is prospected.Key words:Greenhouse;Microcontroller;Temperature Sensor;Temperature Control;AT89S51;RS-485目录第一章绪论 (1)1.1 选题的背景 (1)1.2 选题的意义 (2)1.3 国内外研究现状 (3)1.4 本文主要研究内容 (5)第二章控制系统的总体设计 (7)2.1 控制系统设计目标 (7)2.2 控制系统整体结构 (8)2.2.1控制系统整体构成 (8)2.2.2系统工作原理 (9)2.2.3系统主要技术指标 (11)2.3 硬件设备的选择 (11)2.3.1单片机的选择 (11)2.3.2温度传感器的选择 (15)2.3.3 RS-485通信设计 (18)第三章多路温度测控系统电路设计 (22)3.1 测控系统总电路 (22)3.2 数字量输入电路 (22)3.2.1 DS18B20的测温原理 (22)3.2.2温度传感器供电方式 (24)3.2.3 DS18B20与单片机的硬件接口设计 (25)3.3 输出控制控温设备电路 (26)3.3.1开关量输出电路 (26)3.3.2光电耦合器驱动固态继电器电路 (26)3.3.3声光报警电路 (27)3.4 硬件看门狗电路 (28)3.4.1单片机复位电路 (28)3.4.2 MAX813L芯片组成及特点 (28)3.5 键盘接口电路 (29)3.5.1矩阵式键盘的结构 (29)3.5.2按键的识别 (29)3.6 TC1602液晶模块与AT89S51接口 (30)3.6.1 TC1602液晶模块 (30)3.6.2 TC1602液晶模块与AT89S51接口 (30)第四章总结与展望 (32)4.1 设计总结 (32)4.2 不足与展望 (32)参考文献 (33)致谢 ··············································································································错误!未定义书签。

智能农业大棚环境监测与自动化控制系统设计

智能农业大棚环境监测与自动化控制系统设计

智能农业大棚环境监测与自动化控制系统设计智能农业大棚环境监测与自动化控制系统是现代农业领域中的一项重要技术,通过使用传感器、监测设备和自动控制系统,能够实时监测大棚内的环境参数,并自动控制相关设备,以优化农业生产过程。

本文将详细介绍智能农业大棚环境监测与自动化控制系统的设计原理、功能和优势。

一、设计原理智能农业大棚环境监测与自动化控制系统的设计原理主要包括传感器的选择和布局、数据采集与处理、自动控制和远程监控。

首先,合理选择和布局传感器是实现监测目标的基础。

温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等传感器的选择应综合考虑农作物特点、环境需求和数据采集成本。

然后,将这些传感器布置在关键位置,以获得准确、全面的环境参数数据。

其次,设计数据的采集与处理系统,通过采集传感器发送的数据并进行处理,以获取农作物所需的环境参数。

该系统应具备数据采集和传输的功能,并可以实时监测和记录环境参数的变化。

同时,对采集的数据进行分析和处理,提取有用信息,并为自动化控制系统提供支持。

第三,实现自动控制系统,根据环境参数的变化,自动调整大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等参数。

通过控制通风设备、加热设备、灌溉设备和照明设备等,使大棚内的环境保持在最适宜的状态,以促进作物的生长和产量的提高。

最后,设计远程监控功能,农民可以通过手机APP或网页端实时监测和控制大棚内的环境参数。

这样,即使不在现场,农民也能随时了解大棚的运行情况,并进行相关操作。

二、功能与优势智能农业大棚环境监测与自动化控制系统的设计具有以下功能与优势:1. 实时监测环境参数:系统可以实时监测温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等环境参数,农民能够及时了解大棚内的环境状态。

2. 自动调整环境参数:根据监测到的环境参数,系统可以自动调整大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等参数,为农作物提供最适宜的生长环境。

3. 节约能源与资源:通过自动化控制,系统能够合理利用能量和资源,减少能源的浪费和资源的消耗。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

浅谈蔬菜大棚自动化控制系统中检测环节硬件电路的设计
【摘要】本文作者讨论在温室大棚自动控制系统中检测仪表的选用。

根据实际需要检测不同的温室参数,选用不同的检测仪表。

检测到的信号经过处理后送到后续电路。

【关键词】温室大棚自动控制;检测仪表;温室参数
1.引言
1.1温室大棚
现代温室生产的主要特征是可以根据室外气象条件和作物生长发育的不同阶段,利用控制环境的设备对温室的环境进行调整控制,从国内外的温室控制技术来看,温室环境控制大体经过了三个发展阶段:(1)手动控制,凭借调节者长期的经验积累和对当时情况的判断推测进行手动调节;(2)自动控制,将目标参数在事先编好的程序中给出,计算机将实际检测到的信号与目标参数对比,有差值后调节控制设备;(3)智能化控制,将自动控制技术和农业生产相结合,建立模拟农作物生长过程的数学模型,自动调节。

1.2温室大棚自动控制技术
随着现代科技的发展,温室大棚控制已经越来越自动化、智能化。

现代化大型温室实现智能化控制,必须具备计算机控制系统、通风系统、遮阳系统、内保温系统、降温系统、补光/补气系统、灌溉/施肥系统等系统,而作为温室控制载体的控制系统则由先进的控制器,性能可靠的传感器,完善的控制程序实现对上述温室硬件系统的优化运行监控。

将控制理论与生产实际相结合,形成不同形式的控制结构和算法,是对温室实行先进控制的发展方向。

1.3温室需要控制的参数
温室环境是个非线性、大延时、多变量的复杂控制对象。

各个因素之间还存在着耦合关系,往往一个因素变化就会对多个因素产生影响。

例如,打开透气设备,会导致CO2浓度的变化,同时也会导致温度的变化。

从宏观上看,温室的环境参数包括温室内的温度,湿度,光照度,CO2浓度等一系列参数。

2.硬件电路设计
根据设计的需要,硬件电路结构由以下部分组成:
信号检测。

其功能为通过传感器获取温室大棚内温度、湿度、光照度等参数的电信号,
送入模数转换器。

下位单片机读取所需数据,并通过RS232总线传给上位机,对上位机发出的指令进行处理;上位机设有显示、参数修改等功能。

在本设计中需要检测的温室内的参数有:温度,光照度,湿度,CO2浓度。

需要使用不同的传感器,并将检测到的信号传入到存储器中以供调用和显示。

对传感器型号的选用应该首先考虑使用方便,变换电路简单等特点。

2.1温度传感器的选择
温度传感器类型很多,温室内温度一般处于10℃-40℃,AD590是应用较普遍的一类传感器。

它的测温范围是-55℃-+150℃。

温度传感器AD590是电流输出型温度传感器,以电流输出量作为温度指示,它只需要一个电源(+4V~+30V),即可实现温度到电流源的转换,使用方便。

作为一种正比于温度的高阻电流源,它克服了电压输出型温度传感器在长距离温度遥测和遥控应用中电压信号损失和噪声干扰问题,不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰,除适用于多点温度测量外,特别适用于远距离温度测量和控制。

因此,选用温度AD590传感器即可达到设计要求。

采集的信号进入模数转换器,我们设其为第一路信号。

如图测温放大电路,电路中的放大器是斩波稳零运算放大器。

直流电压通过电阻R1、电位器加到AD590上,AD590的输出电流在电阻、电位器上产生电压降,使放大器的反相输入端的电位随温度而变化,在其输出端获得与被测温度成正比的直流电压。

电路中的电位器用于改善非线性引起的误差。

电路的测温范围为0-100℃,相应的输出为0-5V,呈线性关系。

2.2湿度传感器的测量
空气湿度测量,采用传感器TH44-PHQS。

它的感应部件采用高分子薄膜湿敏电容,电容的介电常数随相对湿度的变化而变化。

从而可以将空气湿度转换成需要的电信号。

这种传感器的测量范围是0-100%RH。

输出形式是0-5V的电压。

2.3光照度传感器的选择
根据光照对植物的影响,我们需要温室内的光照度稳定在一定的范围内。

一般作物的光饱和点在25000lx。

一般光照度在10000-20000lx左右满足作物生长要求。

对于光照度的测量,TBQ-6光照度传感器采用对弱光也有较高灵敏度的光伏探测器作为传感器;具有测量范围宽、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点,适用于各种场所。

尤其适用于农业大棚、城市照明等场所。

AD574A是美国模拟器件公司生产的12位逐次逼近型快速A/D转换器。

转换速度最大为35μF,转换精度≤0.05%,是目前我国市场应用最广泛、价格适中
的A/D转换器。

AD574A片内配有三态输出缓冲电路,因而可直接与各种类型的8位或16位的微处理器连接,而无须附加逻辑接口电路,且能与CMOS及TTL电平兼容。

由于AD574A片内包含高精度的参考电压源和时钟电路,这使它在不需要任何外部电路和时钟信号的情况下完成一切A/D转换功能,应用非常方便。

3.结束语
温室大棚的出现是农业现代化的一个缩影,它是一个集结构、机电、生物与环境为一体的综合系统,可以不受地点和气候对农业的影响。

可以有效地改善农业生态、生产条件,对农业资源的科学开发和合理利用,提高土地的产出率、劳动生产率和社会经济效益具有重要作用。

温室信号的检测是做好温室自动控制的关键。

总体来说,我国自行开发的温室测控系统其技术水平和调控能力与发达国家相比还有极大的差距。

目前农业设施的自动检测与控制是我国亟待发展的项目。

[科]
【参考文献】
[1]李锡文,杨明金,杨仁全.现代温室环境智能控制的发展现状及展望[J].农机化研究,2008,(4):9~14.
[2]郑锋,王巧芝,孙西瑞.温室大棚自动控制系统的设计[J].农机大世界;2008,1:47~48.。

相关文档
最新文档