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1、第33卷第10期西北农林科技大学学报(自然科学版)Vol.33No.102005年10月Jour.ofNorthwestSci2TechUniv.ofAgri.andFor.(Nat.Sci.Ed.)Oct.2005X温室监控系统的设计与实现张建锋,何东健,韩敏,张静(西北农林科技大学信息工程学院,陕西杨凌712100)[摘要]针对传统温室监控系统存在的种种弊端,设计了以单片机为前端控制器、PC机为远程监控机的上下位机控制的温室监控系统,并阐述了系统软、硬件组成,工作原理和系统实现的主要技术。[关键词]温室监控系统;系统设计与实现
2、;单片机;上下位机[中图分类号]TU261[文献标识码]A[文章编号]167129387(2005)1020105204随着设施化农业的不断发展,其对温室控制系采用可视化编程语言设计界面友好的环境监测与管统的要求也越来越高,不但要求温度控制系统能够理系统,实现对温室大棚的远程监控与管理操作。实现对作物生长环境的温度、大气湿度、土壤湿度、上、下位机通信采用RS232串行通信。CO2浓度、营养液浓度以及光照度等众多环境因子上位PC机是整个控制系统的远程监控中心,可的控制,还要能实现数据的存储、管理与分析,并要以管理多个前端控制器。系统
3、采用可视化编程语言求系统能结合作物专家的经验和农业科研成果实现VB6.0设计的上位机系统软件,具有友好的用户界智能化管理。这决定了温室监控系统是一个多任务面,便于用户管理、操作。同时,上位机内部还建立了的复杂系统,而且为了控制的精确和及时,必须有一环境参数知识库,用于存放大棚温室作物在不同生定的实时性[1]。长时期的生长环境参数,结合上位机内多种典型作目前,大多数温室控制系统均采用工控系统,该物的专家知识库,应用预测理论,通过对前端控制器系统虽然能实现上述功能,但价格昂贵,难以满足设传送过来的实测环境数据与专家库内的标准环境参施农
4、业对低成本的要求,加之采用集中式管理,其可数相比较,可以得出相应的控制信号并将控制信号[2]传送至前端控制器,以便控制温室设施,调节温室环靠性和稳定性不能得到很好的保证。另一种方案境。是采用基于Internet的温室环境控制系统,该系统下位机,即前端控制器,置于大棚温室现场,用利用计算机技术和网络通信技术,避免了工作人员以完成对温室大棚的现场监控功能。前端控制器对需亲临现场操作的麻烦,但同样在一定程度上增加传感器传来的信号(如温室大棚的温度、湿度、光照了系统的成本,其实时性和可靠性也难以得到保[3,4]强度等信号)进行定时采集、分
5、析处理、显示,并将采证。集数据传送给上位机,由上位机对数据分析处理后本研究介绍了一种以单片机为前端控制器、PC产生控制信号,再传至前端控制器,由其发出控制信机为远程监控机的上下位机控制的温室监控系统,号到控制部件。前端控制器是以ATMEL公司该系统采用先进的管理技术,实现了温室的全日制AT89C51单片机为核心,扩展外部接口来实现系统监控,控制灵活,实现也比较方便、经济。现将该温室[5]的功能。监控系统介绍如下。2系统硬件设计与实现1系统组成与功能按照系统功能要求,整个系统的硬件设计主要本系统采用上、下位机控制方案,下位机为系统集
6、中在系统的前端控制器,其结构可划分为5大模前端控制器,实施对温室大棚环境参数的检测与环块,如图1所示。境调整机构的控制;上位机为系统远程监控计算机,X[收稿日期]2005204212[基金项目]西北农林科技大学2004年优秀人才专项基金(04ZR015)[作者简介]张建锋(1968-),男,陕西兴平人,讲师,在读博士,主要从事智能化检测与控制研究。106西北农林科技大学学报(自然科学版)第33卷所获取的温室大棚的环境数据直观地显示出来,以便于现场观察并采取决策,另外,可以显示标准时间及温室作物的生长日期等。考虑到本系统所显示的内容
7、均为简单的数字及少量字符,系统采用8位七段数码LED显示管分时复用,动态扫描显示标准时间或环境参数,并结合发光二极管直观指示当前显示内容。2.5通信模块为了克服单片机应用系统数据处理能力相对较弱、用户操作控制手段单调的缺点,同时为了实现区域范围内多个温室大棚的集中管理,该系统设计了图1温室监控系统前端控制器结构图与上位PC机通信的通信接口模块,以实现上位PCFig.1Frontcontrollerdiagramofgreen2机与前端控制器的通信功能。系统对通信实时性要housemonitoringsystem求较低,且数据传输量
8、较小,因此,采用了RS2232串2.1主控模块行通信,用MAX232驱动器ö接收器实现TTLö设计要求系统能独立运行并可对测试现场传送CMOS输入电平对EIAöTIA2232E电平的转换。的采集信号进行简单的分析与处理,同时能产生相在前端控制器的设
