基于ZigBee的寒地水稻温室大棚智能控制系统设计

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1、2015年7月农机化研究第7期基于ZigBee的寒地水稻温室大棚智能控制系统设计aaaaba董淏鸣，衣淑娟，赵斌，刘英楠，秦雯，魏晓晖(黑龙江八一农垦大学a．信息技术学院;b．工程学院，黑龙江大庆163319)摘要:针对我国北方寒地水稻育秧大棚的结构特点，设计并开发了一套基于ZigBee的智能控制系统，并构建了该系统的星型网络，用以实现将传感器采集到的数据进行无线传输的功能。系统进行数据采集的模块分别采用AT89S52单片机、数字式空气温湿度传感器DB420、数字式土壤温度传感器DS18B20和数字式土壤水分传感器SM2802M，用

2、这些模块来监测空气中的温湿度、土壤温度以及土壤水分等，将监测到的数据通过JM12864F显示出来。这些采集模块还可以监测到大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤水分含量等实时信息，并对这些信息进行分析处理，将分析处理的结果发送到用户手中，达到远程监控的目的。关键词:温室大棚;单片机;ZigBee;智能控制+中图分类号:S126;S625．51文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)07－0164－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.07.0380引言1系统总体设计我国是一个农业大国，又是世界上人

3、口最多的国本设计是以AT89S52单片机为核心，包括数字式家，人口稠密导致了人均占有土地面积量很少。黑龙温湿度传感器的一套控制系统。系统包括单片机、复江垦区是寒地气温，春天播种水稻的季节气温很低，位电路、空气温度检测、空气湿度检测、土壤温度检水稻秧苗在正式下地之前要在育秧棚内生长1个月左测、土壤水分检测、键盘及显示及控制电路等，对空气右的时间。由于对育秧棚内温湿度、土壤湿度等环境中的温湿度、土壤温度以及土壤水分等的采集是通过的监控原始的方法需要在棚内土壤中铺设大量的缆数字式传感器实现的。数字传感器监测到的数值通线进行棚内环境的多点监

4、测，且采用的单片机也难以过JM12864F显示。同时，设置了4个按键控制卷帘满足内高温高湿的环境对控制系统的可靠性控制。电机，当监测到的数值超出了系统所设定数值的上下为此，开发一套水稻育秧期对温室大棚内的环境参数限范围时，单片机开始对电路进行控制。系统总体设控制系统尤为重要。计图如图1所示。本文研究设计了一套基于ZigBee的寒地水稻温室大棚智能控制系统，用以帮助用户更好地监测和控［1］制育秧棚内水稻的生长环境参数。该系统与普通的监测方法相比，引入了可编程逻辑单片机作为大棚的主控制器，不仅大大提高了系统的可靠性，且将电子、计算机、通

5、信和自动控制等信息技术引入到农业生产领域当中，为实现精准农业奠定了基础。同时，监测到的数据与水稻生长需要的的理想环境参数进行对比，可以科学地指导用户按照理想要求进行合理［2］调控，提高单位面积水稻的产量和品质。图1系统总体设计图Fig．1Thedesignofwholesystem该系统支持节电模式设置。节电模式包括空闲模收稿日期:2014－07－01式和断电保护模式:空闲模式启动时，单片机停止工基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(E201331)［3］作者简介:董淏鸣(1989－)，男，哈尔滨人，硕士研究生，(E－mail)作，而

6、ＲAM、定时器/计数器、串口、中断工作继续;373274649@qq．com。掉电保护模式启动时，ＲAM内容被保存，振荡器被冻通讯作者:衣淑娟(1965－)，女，山东栖霞人，教授，博士生导师，(E－mail)yishujuan_2005@126．Com结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复·164·2015年7月农机化研究第7期位方可恢复正常。在掉电模式下，单片机的片内程序不具备的特点，如测量准确、工作稳定、使用寿命长等存储器允许重复在线编程，允许通过SPI串行口改写优点。传感器的探头采用铜烧结开孔护管，这种结构数据，并将8

7、位CPU与可在线下载的Flash集成在一透气功能和防尘功能比较好。传感器内置的数字温个芯片上。此时，单片机AT89S52便成为一个高效的湿度传感器可以将数字信号通过变送器内部的中央［4］微型计算机，优点是成本低、应用范围广，并可以解处理器和数模转化器转换成4～20mA电流信号输出决复杂的控制问题。出来，如图3所示。2系统硬件设计1个大棚内布置了3个采集节点，采集节点对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度以及CO2浓度进行采集。大棚的数据采集节点是通过单片机实现的。每一个节点对应一组采集模块，共有3组采集模块，每组采集模块

8、由若干个传感器组成。数据采集模块的作用和功能是利用单片机对各个传感器进行不间断的巡回监测，并将模拟信号通过A/D转换模块转换为数字信号，将转换的数字信号传输到单片机上进行数据采集;单片机会将大棚内每个数据采集模块采集到的数据全都传输到