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1、温室环境自动控制系统的设计李纪文，骆德渊，刘荣电子科技大学，成都市，610054摘要：该系统通过对温室内的温度、光照、空气湿度、土壤湿度等环境因子的采集，并根据上述参数实现对温度、湿度、光照的自动调节，控制温室环境适合农作物的生长，达到了温室大棚自动控制的目的。本文对其中涉及到的控制原理、系统构成、分布式监控等问题进行了论述。关键词：温室，传感器，监控服务器中图分类号：TP211文献标识码：ADesignofGreenhouseEnvironmentControlSystemLi,JiwenLuo,DeyuanLiu,
2、RongAbstract:Thesystemcancollectthedataofenvironmentalfactorsingreenhouse,suchastemperature,light,humidity,soilmoisture,andcanadjustthefactorsautomaticallyaccordingthedata,soitwillcreateasuitablegrowthenvironmentforcrops.Inthispaper,Introducedthecontrolprinciple
3、,systemarchitectureanddistributedcontrollingofthegreenhouseenvironmentcontrolsystem.Keywords:greenhouse,sensor,monitoringserver0引言发展温室种植，是中国农业走现代化道路的一种有效途径，对提高经济效益，改善农业生态环境，具有十分重要的意义。温室生产以达到调节产期，促进生长发育，提高质量和产量为目的。而温室设施的关键技术是环境控制,调节温室内的湿度、温度、光照等环境因子，创造出植物生长的最佳环境。
4、长期以来，我国大部分温室种植，仍是人工靠经验参数控制温室内的环境，人工控制工作效率低，工作强度大，并且环境的控制很难保证做到最优。本文设计的温室环境自动控制系统，是实现温室环境因子调节的自动控制和管理系统。该系统通过实时检测温室内土壤和空气湿度、温度、光强等环境参数结合控制算法来优化控制过程，实现温室种植技术的精确化、信息化、数字化、智能化。一控制原理及硬件电路的设计系统原理如图1所示,单片机采集到的温度、光强、湿度信号，经过控制算法计算,通过继电器的通断，进行加温、通风、喷灌、开灯等操作。电源部分是设计专门的电源板将
5、220V市电变压、整流，变换为+5V、+12V直流及5V交流电源,从而给传感器、单片机和继电器等设备供电。加温系统主控部分土壤湿度传感器照明空气湿度传感器换气空气温度传感器喷灌光照强度传感器加CO2系统工作电源模块图1系统原理框图1.1系统控制模块设计ATmega系列单片机,具有高速度、宽电压输入、低功耗、彻底的保密性等特点，体现出了-1-微计算机发展的新趋势。ATmega16L具有32个可编程I/O口,8路模拟量输入10位位A/D转换器,16k的系统内可编程flash,1K字节的片内SRAM,用于存储设定的数据和测试
6、数据。它采用先进的RISC精简指令。这款芯片的功能齐全,性价比比较高,在对精度要求不太高的情况下是适用的。本系统选用ATmega16L为主控芯片。显示器选用OCMJ4X8C,可以显示8×4行16×16点阵的汉字，单片机和LCD之间采用串行方式通讯，只需要2个IO口，即可完成数据传输显示功能，可以大大节约CPU的IO口资源，并且传输速度比并口传输方式快。实时时钟显示器看门狗传信号处理，A/D外感ATmega16L光隔、驱动电流放大设器(处理器)RS485键盘EEPROM图2主控模块原理框图实时时钟、键盘译码芯片、EEPR
7、OM分别选用I2C接口的PCF8563、ZLG7290和AT24C02。为了方便用户集中远程控制的要求，本系统采用485总线，由多个控制终端和一台监控服务器组成一主多从监控系统。参照成熟的ＭＯＤＢＵＳ协议，保证系统的可靠性。当然，一主多从的分布式系统不是必需的，单机控制模块的控制系统性能同样出色，这样设计可以满足不同用户的需求，可裁减性、可应用性大大提高。1.2传感器电路设计数据的模拟输入主要是由4种传感器组成。对于空气温度和光照传感器，线性化非常好，不宜线路的各种干扰的影响，不同电阻值对应不同的分压值。电压信号经过一
8、定的滤波、稳定处理,然后输入到ATmega16L的A/D转换接口,在单片机内部转换成数字信号。对于空气湿度和土壤湿度传感器，传输线上的信号变化与传感器的介质常数有关，是一种容性变化，实验证明使用交流信号得到的数值准确度更高。同时，对于湿度传感器，湿度从30%—90%时，传感器的阻值变化达到上千倍，因此必须采取措施提高测量精度，本系
