毕业设计(论文)-基于物联网技术的温室大棚控制系统设计[管理资料]
基于物联网的智能农业大棚控制系统设计

基于物联网的智能农业大棚控制系统设计一、绪论随着物联网的快速发展,各行各业都在探索如何将物联网技术应用到他们的业务中,以提高生产效率和产品质量。
而在农业领域,物联网技术也得到了广泛的应用。
特别是在智能农业大棚控制系统方面,物联网技术不仅可以提高农业生产效率,还可以最大限度地减少资源的浪费。
二、智能农业大棚控制系统的现状目前,智能农业大棚控制系统已经广泛应用于全球各地的农业生产中,可以说是农业发展的重要一个方向。
智能农业大棚控制系统可以自动化地控制温度、湿度、灌溉等环境因素,还可以监测土壤、光照等因素以利于农作物的生长和发育。
智能农业大棚控制系统最大的优点就是能够提高农业生产效率,降低人力成本,减少资源浪费,创造出更多的农业价值。
三、智能农业大棚控制系统的设计方案在智能农业大棚控制系统的设计方案中,需要考虑到以下几个方面:1、环境监测环境监测是智能农业大棚控制系统的重要组成部分。
系统应该能够自动监测温度、湿度、空气质量、土壤PH值等因素,并且能够自动根据这些因素进行调整。
这样可以保证农作物在最合适的环境下生长发育。
2、水肥管理水肥管理是智能农业大棚控制系统的另一个重要组成部分。
系统应该能够自动监测土壤湿度和营养含量,并根据需求自动浇水、施肥。
这样可以保证农作物在最合适的土壤环境下生长发育。
3、能效监测智能农业大棚控制系统应该能够监测日照强度、耗电量等能源消耗情况,根据数据分析出最佳的节能方案。
这样可以有效减少能源的浪费,提高生产效率。
4、智能控制智能农业大棚控制系统应该能够实现智能控制。
通过人工智能技术,系统可以自动判断农作物生长状况,并进行自动控制。
例如,当光照不足时,系统可以自动调节灯光,提高光照强度。
四、智能农业大棚控制系统的实现方法智能农业大棚控制系统的实现方法与传统的农业大棚控制系统有所不同。
传统的农业大棚控制系统通常使用人工操作,而智能农业大棚控制系统则需要借助物联网技术来实现自动化。
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统

基于物联网技术的智能温室大棚控制系统随着人们生活水平的不断提高和科技的不断发展,智能温室大棚控制系统在农业生产中的应用越来越广泛。
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统可以实现对温室环境的实时监测和精准调控,从而提高农作物的产量和质量,节约能源和人力成本,减少环境污染。
本文将就基于物联网技术的智能温室大棚控制系统的实现原理、优势和发展前景进行深入探讨。
一、实现原理基于物联网技术的智能温室大棚控制系统是由传感器、执行器、控制器和通信模块等组成的。
传感器负责采集温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度等环境参数;执行器负责控制灌溉、通风、遮阳和施肥等设备的运行;控制器根据传感器采集到的数据和预设的控制策略,决定执行器的操作;通信模块负责与云端服务器进行数据交互,实现对温室大棚的远程监控和调控。
整个系统通过物联网技术将传感器、执行器、控制器和云端服务器连接起来,实现了温室大棚的智能控制。
二、优势基于物联网技术的智能温室大棚控制系统相比传统的人工控制具有诸多优势。
1. 实时监测:传感器实时采集温室内的各种环境参数,并将数据传输到云端服务器,农户可以随时随地通过手机或电脑实现对温室环境的远程监测。
2. 精准调控:根据传感器采集的数据和预设的控制策略,控制器可以精准地调控灌溉、通风、遮阳和施肥等设备的运行,提高了作物的产量和质量。
3. 节约能源和成本:智能温室大棚控制系统可以根据实际需求进行灌溉和通风,避免能源和水资源的浪费,降低了人力成本。
4. 减少环境污染:智能温室大棚控制系统可以合理利用水资源和化肥,减少了对环境的污染。
三、发展前景基于物联网技术的智能温室大棚控制系统在未来具有广阔的发展前景。
1. 技术不断成熟:随着物联网技术的不断发展和成熟,传感器、通信模块、云端服务器等关键元件的性能不断提升,降低了成本,提高了系统的稳定性和可靠性。
2. 应用需求增加:随着人口的不断增长和生活水平的提高,对农产品的需求不断增加,农业生产的效率和质量成为社会关注的焦点,因此对智能温室大棚控制系统的需求也会越来越大。
《2024年基于物联网的农业温室智能管理系统的设计与实现》范文

《基于物联网的农业温室智能管理系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断进步,物联网技术已广泛应用于各个领域,包括农业。
在农业领域中,基于物联网的农业温室智能管理系统应运而生,极大地提升了农业生产的效率和产量。
该系统能够实现对农业温室环境的实时监控和调控,自动调整环境参数如温度、湿度、光照等,从而为作物生长提供最佳的生态环境。
本文将详细介绍基于物联网的农业温室智能管理系统的设计与实现。
二、系统设计1. 硬件设计系统硬件部分主要包括传感器、执行器、控制单元和通信模块。
传感器负责实时监测温室内环境参数,如温度、湿度、光照等。
执行器则根据控制单元的指令调整温室环境,如开闭通风口、调节遮阳帘等。
控制单元是整个系统的核心,负责接收传感器数据,处理后发出指令给执行器。
通信模块则负责将系统与外部网络连接,实现数据的远程传输和监控。
2. 软件设计软件部分包括数据采集与处理模块、智能决策模块和用户交互模块。
数据采集与处理模块负责从传感器中获取数据,并对数据进行处理和存储。
智能决策模块根据处理后的数据,通过算法模型自动调整温室环境参数,为作物生长提供最佳环境。
用户交互模块则提供人机交互界面,方便用户远程监控和操作系统。
三、关键技术1. 物联网技术:物联网技术是实现该系统的关键。
通过物联网技术,可以实时获取温室内环境参数,并通过网络将数据传输到控制中心,实现远程监控和控制。
2. 数据处理与存储技术:系统需要处理大量的传感器数据,因此需要采用高效的数据处理与存储技术。
通过对数据的处理和存储,可以实时掌握温室内环境变化,为智能决策提供依据。
3. 算法模型:算法模型是实现智能决策的核心。
通过建立合适的算法模型,系统可以根据传感器数据自动调整温室环境参数,为作物生长提供最佳环境。
四、系统实现1. 硬件实现硬件部分需要选择合适的传感器、执行器和控制单元等设备,并进行组装和调试。
同时,还需要搭建通信网络,实现系统与外部网络的连接。
《基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究》

《基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究》篇一一、引言随着科技的进步与物联网技术的迅速发展,农业现代化逐渐展现出其全新的面貌。
设施农业作为现代农业的重要组成部分,其智能化、自动化水平已成为衡量一个国家农业现代化程度的重要标志。
而作为设施农业核心的温室大棚,其智能控制系统的研究与应用更是对农业生产效率、环境控制、作物生长等方面产生了深远的影响。
本文将重点研究基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统,旨在推动设施农业的进一步发展。
二、物联网在设施农业中的应用物联网技术以其独特的优势,为设施农业带来了革命性的变革。
物联网技术通过传感器、网络通信、云计算等技术手段,实现了对农业生产环境的实时监测、智能控制以及数据化管理。
在设施农业中,物联网技术的应用主要体现在温室大棚的智能控制系统中,通过对温室内环境因素的实时监测与调控,为作物生长提供最适宜的环境条件。
三、温室大棚智能控制系统的研究1. 系统架构设计基于物联网的温室大棚智能控制系统主要包括感知层、网络层和应用层。
感知层通过各类传感器实时采集温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因素;网络层通过无线通信技术将感知层的数据传输至云端服务器;应用层则通过云计算技术对数据进行分析处理,并根据预设的算法对温室环境进行智能调控。
2. 环境因素监测与调控系统通过传感器实时监测温室内的环境因素,当环境因素超出预设的范围时,系统将自动启动调控设备,如加热器、湿帘、通风设备等,以调整温室内的环境条件。
同时,系统还可以根据作物的生长需求,自动调节灌溉系统,为作物提供适量的水分。
3. 智能决策与控制系统通过云计算技术对采集的数据进行分析处理,根据作物的生长需求以及环境因素的变化,自动生成智能决策。
系统可以根据决策结果自动调整温室环境,为作物提供最适宜的生长环境。
此外,系统还可以根据用户的需求,实现远程控制,方便用户随时随地对温室进行管理。
四、系统实现与优化1. 系统实现基于物联网的温室大棚智能控制系统需要结合硬件设备与软件系统。
基于物联网的智慧农业大棚控制系统设计

基于物联网的智慧农业大棚控制系统设计基于物联网的智慧农业大棚控制系统设计1. 引言随着人口的增长和城市化的加速发展,农业生产面临着越来越多的挑战,如水资源短缺、土地资源限制以及气候变化等。
为了满足不断增长的食品需求,并提高农业生产的效率和质量,智慧农业逐渐成为农业发展的关键策略之一。
其中,智慧农业大棚控制系统作为重要的农业设施,为农业生产提供了新的技术手段和解决方案。
2. 智慧农业大棚控制系统的设计原理基于物联网技术的智慧农业大棚控制系统是通过将传感器、执行器等设备与互联网相连,实现对大棚内环境参数的监测和调控。
系统的设计原理主要分为数据采集、数据传输和远程控制三个部分。
数据采集:系统将大棚内的温度、湿度、光照等环境参数通过各类传感器实时采集,并将采集到的数据传输到云端服务器进行存储和分析。
数据传输:系统通过物联网技术,将采集到的数据经过传输装置上传至云端服务器,实现数据的实时传输和接收。
远程控制:系统基于云端服务器对大棚的环境参数进行分析和计算,通过调节大棚内的设备(例如风机、加热器、喷灌设备等)实现对大棚环境的优化控制。
3. 国内外智慧农业大棚控制系统的现状与发展趋势目前,国内外已经涌现出一些智慧农业大棚控制系统,并在农业生产中取得了一定的应用效果。
例如,美国的SmartBee控制系统、荷兰的VanAgt技术等,这些系统通过智能化的环境监测和设备控制,实现了农业生产的精准管理和高效运营。
未来的发展趋势是智慧农业大棚控制系统的功能将更加强大和智能化。
一方面,随着物联网技术和人工智能技术的进一步发展,系统将具备更高的智能化水平,能够根据不同植物品种的需求,自动调控温度、湿度、光照等参数,提供最佳的生长环境。
另一方面,系统将会与其他智能农业设施和农业管理平台进行互联互通,形成更加完整和综合的智慧农业生态系统。
4. 基于物联网的智慧农业大棚控制系统的优势和应用前景基于物联网的智慧农业大棚控制系统具有以下几点优势: (1) 实时监测:系统能够实时监测大棚内的环境参数,提供准确的数据支持。
基于物联网技术的智能温室大棚控制系统

基于物联网技术的智能温室大棚控制系统【摘要】本文主要介绍了基于物联网技术的智能温室大棚控制系统。
在分析了研究背景、研究目的和研究意义。
在详细阐述了智能温室大棚的概述,物联网技术在智能温室大棚中的应用,以及传感器技术在智能温室大棚中的作用。
描述了智能温室大棚控制系统的设计与实现,以及其优势。
在展望了基于物联网技术的智能温室大棚控制系统的前景,探讨了技术的不足与发展方向,并进行了总结。
本文全面深入地探讨了智能温室大棚控制系统,为相关研究提供了有益参考。
【关键词】智能温室大棚,物联网技术,传感器技术,控制系统,优势,前景,不足,发展方向1. 引言1.1 研究背景针对温室大棚控制系统的现状,基于物联网技术的智能温室大棚控制系统应运而生。
该系统利用物联网技术,将传感器、控制器和网络技术相结合,实现对温室环境的实时监测和控制,提高温室生产效率和质量,减少对资源的浪费,符合现代农业生产的可持续发展要求。
研究基于物联网技术的智能温室大棚控制系统具有重要的现实意义和实践价值。
这不仅可以促进农业生产的现代化和智能化,还可以为农民提供更便捷、高效的生产方式,进一步推动农业生产的发展,有利于实现农业的绿色发展和可持续发展。
1.2 研究目的研究目的是为了探索基于物联网技术的智能温室大棚控制系统的实际应用效果,验证其在农业生产中的可行性和实用性。
通过研究,我们旨在设计并实现一个能够自动监控和调节温室环境的智能系统,提高农作物生长的效率和质量,减少生产成本,实现智能化、自动化的农业生产管理。
我们也希望通过这个研究项目,促进物联网技术在农业领域的广泛应用,推动农业生产方式的转变,实现农业产业的可持续发展。
通过本研究,我们将为农业生产提供更加智能、高效的解决方案,推动农业生产方式向数字化、智能化、绿色化发展,为打造现代农业产业体系做出贡献。
1.3 研究意义智能温室大棚控制系统的研究意义主要体现在以下几个方面:1. 节约资源:智能温室大棚控制系统可以实现对温度、湿度、光照等环境参数的精准监测和控制,有效节约水、电等资源的使用,提高资源利用效率。
《2024年基于物联网的农业温室智能管理系统的设计与实现》范文

《基于物联网的农业温室智能管理系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断进步,物联网技术已广泛应用于各个领域,其中农业领域尤为显著。
基于物联网的农业温室智能管理系统,以其智能化、高效化的特点,正逐渐改变传统农业的生产模式。
本文将详细介绍基于物联网的农业温室智能管理系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 需求分析在系统设计阶段,我们首先对农业温室的需求进行了全面的分析。
包括温室环境监测、作物生长监控、智能灌溉与施肥、病虫害防治以及能源管理等需求。
这些需求将作为系统设计的基础。
2. 系统架构根据需求分析,我们设计了基于物联网的农业温室智能管理系统的架构。
该系统采用分层设计,包括感知层、网络层、平台层和应用层。
感知层负责采集温室环境数据和作物生长信息;网络层负责将数据传输至平台层;平台层负责数据处理和存储;应用层则提供用户界面,方便用户进行操作和管理。
3. 硬件设计硬件设计是系统设计的重要组成部分。
我们选择了合适的传感器、执行器、网关等设备,以实现温室的智能化管理。
传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等,用于采集温室环境数据;执行器包括灌溉系统、通风系统、加热系统等,用于根据系统指令调整温室环境。
4. 软件设计软件设计包括操作系统、数据处理算法、用户界面等部分。
我们选择了适合物联网设备的操作系统,设计了数据处理算法以实现对温室环境的精准控制,同时开发了用户界面,方便用户进行操作和管理。
三、系统实现1. 传感器与执行器的连接与配置在硬件设备准备就绪后,我们需要将传感器与执行器与系统进行连接与配置。
通过编程实现对传感器的读取和执行器的控制,确保系统能够实时监测温室环境并调整环境参数。
2. 数据采集与传输系统通过传感器实时采集温室环境数据和作物生长信息,通过无线网络将数据传输至平台层进行存储和处理。
我们采用了合适的数据传输协议和加密技术,保障数据传输的稳定性和安全性。
3. 数据处理与存储平台层负责对采集到的数据进行处理和存储。
基于物联网的智能农业大棚监控与控制系统设计

基于物联网的智能农业大棚监控与控制系统设计摘要:随着物联网技术的发展,智能农业大棚监控与控制系统逐渐成为现代农业发展的新趋势。
本文基于物联网技术,以智能农业大棚为研究对象,探讨了智能农业大棚监控与控制系统的设计理念、技术实现和应用前景。
通过便捷的传感器数据采集、远程监控和自动化控制,该系统提供了实时的环境数据和植物生长状态信息,从而实现准确的农业管理和高效的作物生产。
1. 引言智能农业大棚是一种基于物联网技术的创新农业生产模式,它通过传感器网络、远程通信和智能控制系统实时监测和控制农业大棚的温度、湿度、光照等环境参数,以及植物生长状态,从而实现农业生产的智能化、高效化和可持续发展。
2. 智能农业大棚监控系统设计智能农业大棚监控系统设计包括传感器布局、数据采集和网络通信三个主要部分。
2.1 传感器布局传感器布局是决定监控系统功能齐全性和精确性的重要因素。
根据大棚内的环境特点,需要布置适当数量的温湿度传感器、光照传感器、土壤湿度传感器以及CO2传感器等。
这些传感器将对大棚内的环境参数进行实时采集,并将数据传输给数据采集系统进行处理。
2.2 数据采集数据采集系统是智能农业大棚监控系统的核心部分,主要用于接收、处理和存储传感器采集的数据。
数据采集系统应具备高速、稳定的数据采集功能,并能够对采集的数据进行实时分析和统计。
2.3 网络通信网络通信是实现远程监控和控制的基础。
通过无线传感器网络或者以太网等通信方式,监控系统可以将采集到的数据传输到云服务器或者农户的手机或电脑上,从而实现用户对大棚内环境和植物生长状态的实时监控和远程控制。
3. 智能农业大棚控制系统设计智能农业大棚控制系统设计包括控制策略制定、执行方法选择和控制器设计等方面。
3.1 控制策略制定控制策略制定是智能农业大棚控制系统设计的关键。
根据不同作物的生长需要和大棚内环境的变化,可以采用定时控制、阈值控制或者反馈控制等不同策略来实现对温湿度、光照和CO2等参数的控制。
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基于物联网技术的温室大棚控制系统设计(德州学院物理系,山东德州253023)摘要基于物联网技术的温室大棚控制系统以AT89S52单片机为核心,采用加热炉和风机、喷灌和渗灌、荧光灯,分别为温室大棚进行加热、增加二氧化碳浓度、增加空气湿度、灌溉、人工补光;使用SHT10数字式温湿度传感器、FDS-100型土壤水分传感器、SH-300-DH 二氧化碳传感器和TSL2561光强传感器,将采集的大棚内的数据信息在液晶1602上显示出来,并通过无线通信模块nRF905将信号传到从机。
主机完成各项数值预制和报警电路模块功能,从机完成采集数值的显示及加热炉和风机、喷灌和渗灌和荧光灯的控制功能。
本文设计的温室大棚控制系统,能够实时采集控制温室内的空气温湿度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数,以直观的数据显示给用户,并可以根据种植作物的需求提供报警信息。
关键词AT89S52;传感器;nRF9051 绪论随着通信技术的飞速发展,人们已经不再满足于人一与人之间的通信方式以及需要人参与交互的通信方式,一种更加智能、更加便捷的通信方式为人们所期待。
物联网---一种物体、机器间不需要人的参与即可完成信息交互的通信方式(Internet of things)便应运而生[1]。
简单的说,物联网是物物相连的网络,在整个信息采集、传递、计算的过程中无需人的参与交互。
物联网是基于传感器技术的新型网络技术,在现代农业中,大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络,通过各种传感器采集与作物生产有关的各种生产信息和环境参数,可以帮助农民及时发现问题,准确地捕捉发生问题的位置,对耕作、播种、施肥、灌溉等田间作业进行数字化控制,使农业投入品的资源利用精准化、效率最大化[2]。
无线传感网络由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线通信形成的一个多跳自组织的网络,其主要目的是采集与处理该网络覆盖范围内监测参数的信息[3]。
无线传感网络在农业中的一个重要应用是在温室等农业设施中,采用不同的传感器和执行机构对土壤水分,空气温湿度和光照强度,二氧化碳浓度等影响作物生长的环境信息进行实时监测,系统根据监测到的数据将室内水、肥、气、光、热等植物生长所必需的条件控制到最佳状态,保证作物的增产增收。
根据现代农业科学技术的研究结果表明,建立温室可以建立适合植物生长的生态环境,实现作物的高产、高效。
在农业现代化的进程中,从作物播种、生长,到收获、加工及检测分析整个过程中都离不开传感器的应用,几乎覆盖了农业工程的全部范围,有力地支撑了智能农业的技术体系。
基于以上认识,本论文设计出一种基于物联网技术的温室大棚控制系统。
2 系统方案与论证为了能够设计出一种成本低廉,精确度较高,连接简单的温室大棚控制系统,本设计给出了三种方案。
方案论述方案一:本温室大棚控制系统以AT89S52单片机为核心,采用加热炉和风机、喷灌和渗灌和荧光灯,分别为温室大棚进行加热、增加空气湿度、灌溉、增加二氧化碳浓度、人工补光;采用SHT10数字式温湿度传感器、FDS-100型土壤水分传感器、SH-300-DH二氧化碳传感器和TSL2561光强传感器分别检测温室大棚的空气温湿度、土壤湿度、二氧化碳浓度、光照度。
数据采集部分使用AT89S52单片机,将随被测各项数据变化的电压或电流采集过来,进行数据的处理,在显示电路上,将被测各项数据显示出来。
主机将采集到数值在液晶1602上显示出来,并通过无线通信模块nRF905将信号传到从机。
此外,主机完成各项数值预制和报警电路模块功能,从机完成采集数值的显示及加热炉和风机、喷灌和渗灌和荧光灯的控制功能。
系统的总体结构框图,。
系统框图方案二:本温室大棚控制系统采用MSP430为主控制器用来总体协调控制整个系统,对内部A/D采集的数据进行处理,与内部设定的数据库比较,根据设定的各参数发出指令控制采光、照明、二氧化碳添加、喷淋子系统,来改变大棚内部的环境,利用MSP430来驱动液晶屏,实时地显示大棚内外的各环境参数。
本系统采用两块TMP275 温度传感器,来采集大棚内外的温度值。
湿度和光强利用MSP430内部A/D 通过~的4个端口进行多通道序列采集。
采用TGS4160固态电化学型二氧化碳传感器检测温室大棚中二氧化碳的浓度。
系统框图方案三:本温室大棚控制系统的核心采用AT89C51单片机;温度传感器采用改进型智能传感器DS18B20;智能湿度传感器采用SHT11;光照度传感器采用GZD-01型光照度感应探头;CO2传感器选用红外线气敏传感器。
A/D转换模块采用逐次渐近型8路A/D转换器ADC0809,利用AT89C51单片机的串行I/O口,采用了专用电平转换芯片MAX232,把TTL电平转换成RS232电平,将数据传给上位机( PC机),进行数据的存储。
采用液晶显示器(LCD)进行实时显示,。
系统框图方案比较方案一使用的控制器为AT89S52单片机,方案二使用的控制器为MSP430单片机,方案三使用的控制器为AT89C51单片机,没有数据存储功能。
与方案二和方案三的单片机相比较,AT89S52单片机功耗低,性能高而且成本不高,并且完全能够满足本方案的需求。
方案一使用SHT10数字式温湿度传感器来检测温室大棚中空气的温湿度,方案二选择两块TMP275温度传感器,来采集大棚内外的温度值,方案三选择温度传感器DS18B20采集大棚内的温度。
与方案二和方案三的温度传感器相比SHT10数字式温湿度传感器不需外围元件,直接输出经过标定了的相对湿度、温度的数字信号,无需经过AD转换,连接简单,可以有效地解决传统温、湿度传感器的不足。
方案一使用FDS-100型土壤水分传感器检测土壤中水分的含量,方案二的湿度和光强利用MSP430内部A/~,方案三湿度传感器SHT11测量湿度。
与方案二和方案三相比较,方案一的FDS-100型土壤水分传感器是专业检测土壤水分的传感器,检测精度高,能直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量,密封性好,可长期埋入土壤中使用,且不受腐蚀。
方案一使用SH-300-DH二氧化碳传感器检测温室大棚中二氧化碳的含量,方案二使用TGS4160固态电化学型二氧化碳传感器检测温室大棚中二氧化碳的浓度,但TGS4160的预热时间较长,一般约为2小时,方案三选用红外线气敏传感器检测二氧化碳浓度。
与方案二和方案三相比较,SH-300-DH二氧化碳传感器具有对二氧化碳灵敏度高、受温湿度环境影响小、稳定性好、使用方便、成本低等特点。
方案一使用TSL2561光强传感器变送器检测温室大棚内的光强照度,方案二的湿度和光强利用MSP430内部A/~,方案三使用GZD-01型光照度感应探头。
与方案二与方案三相比较,方案一的TSL2561光强传感器采用先进的电路模块技术开发变送器,体积小、安装方便、线性度好、传输距离长、抗干扰能力强。
综上所述,根据对三种方案的比较以及对设计的温室大棚控制系统成本低廉,精确度较高,连接简单的要求,选择方案一来设计本温室大棚控制系统。
3 系统硬件设计温室大棚控制系统硬件部分主要由控制器模块,电源电路模块,空气温湿度测量电路模块,土壤湿度测量电路模块,光强测量电路模块、二氧化碳浓度测量电路模块,显示电路模块,报警电路模块、通信电路模块、控制电路模块组成。
控制器模块本设计的控制器模块选用AT89S52,它是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
(1) 标准功能:8K字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路[4]。
另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
(2) 在外部结构上,AT89S52单片机和MCS-51系列单片机的结构相同,有三种封装形式,分别是PDIP形式,为40针脚;PLCC形式,为44针脚;TAFP 形式,也为44针脚[5]。
其中,常用的为PDIP形式,。
A T89S52的引脚图空气温湿度测量电路模块本设计选择SHT10数字式温湿度传感器来检测温室大棚中空气的温湿度。
SHT10数字式温湿度传感器是由Sensirion公司推出的一种可以同时测量湿度、温度的传感器,不需外围元件直接输出经过标定了的相对湿度、温度的数字信号,可以有效地解决传统温、湿度传感器的不足。
其特点:温湿度传感器、信号放大、A/D转换、I2C总线接口全部集成于一个芯片上(CMOSens技术);全校准相对湿度及温度值输出;具有露点值计算输出功能;免外围元件;卓越的长期稳定性;测量精度高,湿度的精度为±3. 5,温度的精度为±0. 5℃(在20℃时);可靠的CRC数据传输校验功能;片内装载的校准系数,保证100%的互换性;电源电压为2. 4~5. 5V[6]。
引脚功能:1(GND):接地;2(DATA)与3(SCK):串行数字接口,其中DATA为数据线;4(VDD):接电源。
,SHT10数字式温湿度传感器来检测温室大棚中空气的温湿度,并将检测到的信号传送给单片机的P0口,让单片机处理。
SHT10数字式温湿度传感器连接电路图土壤湿度测量电路模块本设计选择FDS-100型土壤水分传感器检测土壤中水分的含量。
FDS-100型土壤水分传感器引脚功能[7]如下:红线(VDD):5-12 V电源输入黄线(V-OUT):电压输出0~DC黑线(GND):地线功能及特点:(1)本传感器体积小巧化设计,携带方便,安装、操作及维护简单。
(2)结构设计合理,不绣钢探针保证使用寿命。
(3)外部以环氧树脂纯胶体封装,密封性好,可直接埋入土壤中使用,且不受腐蚀。
(4)土质影响较小,应用地区广泛。
(5)测量精度高,性能可靠,确保正常工作。
(6)响应速度快,数据传输效率高。
FDS-100型土壤水分传感器经过LM358经信号放大输送至单片机P0口,。
FDS-100型土壤水分传感器连接电路图光强测量电路模块本设计选择TSL2561光强传感器检测温室大棚的光照度。
各引脚的功能[8]如下:脚1和脚3分别是电源引脚和信号地。
脚2,器件访问地址选择引脚。