基于單片機(jī)的溫室大棚溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

楊文杰?彭森

摘 要：本文采用無線傳輸技術(shù)通過無線收發(fā)模塊進(jìn)行無線傳輸，利用LCD液晶顯示模塊進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，并且利用單片機(jī)通過接口與計(jì)算機(jī)通信，進(jìn)行溫度的檢測(cè)與控制。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)大棚溫度的監(jiān)測(cè)和控制。隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量的不斷增多，因此，開發(fā)一種能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地處理溫度信息的無線測(cè)控系統(tǒng)就變得非常有必要的。

關(guān)鍵詞：溫室大棚；無線傳輸；溫度的監(jiān)測(cè)；實(shí)時(shí)

1 引言

設(shè)計(jì)溫室大棚溫度控制系統(tǒng)的目的就是能夠相對(duì)恒定的控制溫室內(nèi)部的環(huán)境，對(duì)于對(duì)環(huán)境要求比較高的植物來說，更能避免因人為因素而造成生產(chǎn)損失。利用溫室大棚栽培蔬菜可以促進(jìn)其早熟和豐富其產(chǎn)量，延長蔬菜的供應(yīng)期，溫室大棚測(cè)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物在不適宜生長的反季節(jié)中，可獲得比室外生長更優(yōu)的環(huán)境條件，從而使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。本設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)是采用無線傳輸技術(shù)，無線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運(yùn)用在車輛監(jiān)控、遙控、小型無線網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。并且能夠不需要留在現(xiàn)場(chǎng)也能監(jiān)測(cè)到大棚的溫度情況。無線圖像其安裝方便、靈活性強(qiáng)、性價(jià)比高等特性使得更多行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)采用無線傳輸方式，建立被監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心之間的連接。

2 設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩方面，首先確定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，然后對(duì)硬件、軟件分別進(jìn)行規(guī)劃，完成這些準(zhǔn)備工作之后，就可以開始制作硬件電路，編寫程序，在模塊化調(diào)試結(jié)束后，進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，針對(duì)出現(xiàn)的問題對(duì)軟硬件進(jìn)行相應(yīng)的修改，直到調(diào)試成功為止。在上位機(jī)中，利用C++ Builder編程，讓電腦和單片機(jī)正常地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)上位機(jī)界面顯示大棚的溫度。在本設(shè)計(jì)中，在無線接收端采用1602液晶（16引腳帶背光接口）進(jìn)行顯示。整個(gè)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為三部分：即溫度檢測(cè)、無線傳輸和PC機(jī)對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)。大棚溫度無線測(cè)控系統(tǒng)的信息流如圖1所示。

3 系統(tǒng)仿真

把發(fā)射板的TXD和接收板的RXD相連，分別把發(fā)射程序和接收程序下載到芯片中，測(cè)試接收板的液晶能否顯示正確的溫度，圖2為仿真電路圖。

4 結(jié)論

本文描述一個(gè)用于監(jiān)控一個(gè)溫室的物理變量（像溫度，相對(duì)濕度，發(fā)光度和等等其他）的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有良好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫室大棚溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和控制，在實(shí)際應(yīng)用中有一定價(jià)值。在不同的系統(tǒng)模塊中運(yùn)用串級(jí)連接用于通訊是非常方便的，因?yàn)樗峁┮粋€(gè)更好的安全性，由于它只能被發(fā)送和接受相應(yīng)串級(jí)類“Pa”的相應(yīng)對(duì)象。但是不足的是，設(shè)計(jì)還是存在一些局限性的，主要是體現(xiàn)在無線模塊上。像傳輸距離上最多只能達(dá)到200m左右；傳輸速度也達(dá)不到高速；實(shí)時(shí)是指信號(hào)的輸入、運(yùn)算和輸出都要在一定的時(shí)間內(nèi)完成，并根據(jù)生產(chǎn)過程狀況及現(xiàn)場(chǎng)情況變化及時(shí)進(jìn)行處理。而實(shí)時(shí)系統(tǒng)指在事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生的同時(shí)，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)給予響應(yīng)，以足夠快的速度處理，及時(shí)地將處理結(jié)果送往目的地的一種處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是屬于硬實(shí)時(shí)性的，如果大棚溫度發(fā)生異常變化，而不及時(shí)采取措施的話，農(nóng)作物會(huì)受到嚴(yán)重的影響，甚至死亡。但是，它的硬實(shí)時(shí)性并不是像航天應(yīng)用中要求的那么高。例如在冬天夜間，如果大棚的保溫被被風(fēng)吹倒了，大棚的溫度會(huì)下降，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)向控制者發(fā)出警告，但是它不會(huì)下降地很快，這樣控制者就會(huì)有足夠的時(shí)間去大棚把保溫被蓋好，這樣農(nóng)作物就不會(huì)被凍壞。

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作者簡(jiǎn)介

楊文杰，邵陽學(xué)院魏源國際學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。

通訊作者

彭森，邵陽學(xué)院信息工程系教師。