摘要：本文给出了一种基于单片机的蔬菜大棚的多参数控制系统的设计方案,分别介绍了对大棚温度、空气湿度、光照强度、土壤湿度的检测与控制电路的实现方法和原理,同时简单介绍了软件的设计流程
关键词：单片机 蔬菜大棚 参数采集 硬件电路原理 自动控制
中图分类号:s625.5 文献标识码：a文章编号：1007-9416(2012)07-0019-02
温度、空气与土壤湿度、光照强度等控制因子是蔬菜种植环境控制的主要参数，蔬菜的生长速度、品质与良好的生长环境有着密切的关系,有效的控制这此因子可提高蔬菜产量与质量，达到省时省力与增产增收的目标。
21世纪以来,人们对绿色蔬菜的需求大幅度提高，大棚生产技术在我国推广发展起来, 大棚已成为生产各种反季节蔬菜的主要生产设施。尽管大棚生产技术在全国已相当普及, 但就总体而言,还存在设备材料技术水平不高，适应力不强等问题，为此, 本文详细介绍了蔬菜大棚环境参数的测控电路和软件流程。
1、系统总体设计方案
整个控制系统由数据采集电路模块、系统控制模块、i/o扩展模块、人机对话模块和执行控制机构模块五部分组成。系统控制模块采用atmel公司的单片机芯片at89c52为核心, 数据采集电路模块由土壤湿度传感器、空气湿度传感器、光照传感器、温度传感器、模/数转换（adc）电路和锁存器74ls573组成; i/o扩展模块采用8155a利用at89c52串口扩展；人机对话模块主要由独立键盘、led显示电路和声光报警电路组成; 执行控制机构由光电耦合器、晶闸管和执行器件组成。硬件电路系统控制框图如图1所示。
2、硬件电路
2.1 参数采集与a/d转换电路
参数采集分别以温度传感器pt100、空气湿度传感器hs1101、土壤温度传感器swr2、光照强度传感器tsl230为数据采集传感器, 通过模/数转换器把采集到的模拟信号转换成数字信号, 控制系统对采集到的信号进行处理并发出相关控制指令, 为蔬菜生长提供良好的外部环境。
参数采集与a/d转换电路主要由单片机at89s52 、双单稳态触发器hcf4098、74ls573锁存器、adc0809n等组成。
接线如图2所示，单片机at89c52的p0口分别与74ls573、adc0809的d0～d7相连，74ls573的q0～q2与adc0809的输入地址线a、b、c相连，接地，clk与at89c52的ale相连，adc0809片内无时钟，利用89c52提供的地址锁存允许信号ale经d触发器分频后得到。
2.2 键盘接口电路
键盘接口电路采用4个独立式按键来实现各种操作功能，一键多义。通过上拉电阻与电源相接，可靠性高，结构简单，利用软件方式来解决消抖与连击问题。
2.3 led显示接口电路
系统采用6位七段数码管来完成时钟、参数设定与运行数据的显示，以静态方式显示。数码管的段选线与74hc164并联，利用单片机的串口进行移位输出显示控制，减少单片机执行显示时所耗的系统资源。
2.4 输出控制电路
at89c52单片机的i/o口输出电流小，不能直接驱动电机等大功率负载，需要增加驱动电路。为提高系统的可靠性与耐用性，选用晶闸管驱动电路，具有无器械接触、体积小、便于安装等优点。开关器件采用双向晶闸管bta16来控制220v的市电。同时为了保护5v电路不受市电的干扰，采用了光耦作为隔离器件。可控硅的开关状态由at89c52的i/o口的高低电平决定的。电路图如图3所示。
3、软件设计
系统软件的开发全部采用适时性强与透明度高的keil c51开发，采用模块式结构设计，系统程序流程描述如下。
系统上电复位后，对采集到的数据进行判断。首先判断温度，过高开天窗散热，过低开电热丝加热；接着判断空气湿度，过高开天窗加速对流，过低喷水增湿；其次判断土壤湿度，过高开天窗加速对流，过低再看空气湿度合适不，合适不处理，过低喷水灌溉；最后判断光照强度，过高关遮阳网与天窗，过低打开遮阳网。通过上述流程对各种因子综合控制，从而使得蔬菜大棚内处于最佳生长的环境状态。
4、结语
蔬菜大棚多参数控制系统的研究，是电子技术、单片机控制技术、传感器技术和现代农业技术的综合运用。在系统设计和开发过程中，紧密结合智能控制技术与设施农业技术，进行了总体方案设计和各功能模块的设计，并进行了产品的开发与试用，在蔬菜种植中取得了良好的效果，达到增产增收的目的，具有操作方便、可靠性高，抗干扰力强等优点，有一定的市场推广价值。
参考文献
[1]刘亚利.hirfl2csr工程中的智能温度控制系统[j].微计算机信息,2005,(722):77278.
[2]王毅.现代温室环境多参数测控系统设计[j].微计算机信息,2008,07-2-0140-02.
[3]汪金营.自动控制温室滴灌系统的应用研究[j].节水灌溉,20010.7.
[4]周坚.单片机应用与接口技术[m].北京:机械工业出版社,2011.
[5]董春利.传感器与检测技术[m].北京:机械工业出版社,2007.
作者简介
吴水平（1973－），湖南涟源人，副教授，电子工程师，硕士研究生，主要研究方向：自动控制技术。
推荐访问:单片机