基于新型AVR 单片机的温室测控系统.doc

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1、基于新型AVR单片机的温室测控系统摘要:在传统的温室自动化检测系统的基础上,针对目前温室面积不断增大,传感器种类及数量不断增多的情况,采用新型单片机AVR对温室智能化控制,实现对温室温度、湿度、光照强度和CO2含量等环境参数的显示、存储、查询、统计、控制等,具有操作简便、自动化程度高和良好的人机交互功能。该系统经济实用。关键词:AVR;温室;智能控制1引言植物的生长需要某种特定的温度、湿度、光照度和CO2含量等条件,当自然界气候条件不能满足上述要求时,它们便会生长不良,甚至枯萎、腐烂或死亡。如果对温室实行智能化控制,使其气候参数始终处于植物生长所需的最佳状态,将

2、大幅度提高其产量,带来较好的经济效益。现代大型温室中,单片机的应用使得所有环境因子的检测、传感、调节,都由计算机进行综合管理,实现了智能控制。本文提出的基于单片机的温室测控系统,是根据目前我国温室大棚生产的特点,把个体生产和规模化生产相结合,在单个温室大棚生产实现智能自动化的基础上,实现连栋温室大棚的规模化生产。由于传统的单片机如51系列功能单一,指令复杂,因此在设计中采用AVR新型单片机取代传统单片机,配合多种新型传感器完成环境参数的采集、存储和显示,并通过RS232接口与上位机进行通讯,实现多个温室大棚的集散控制。2温室测控系统的组成温室测控系统分为单栋温室

3、测控系统和集约化连栋温室测控系统。后者是在前者的基础上建立的。在单栋温室测控系统中,各种传感器将测得的非电量,如温度、湿度、光照强度和CO2含量等环境参数,转化为电量,经A/D转换后送入AVR单片机ATmega8515进行处理,并通过通讯接口和上位机实现通信,启动执行机构实现相应的操作。AVR单片机还可将采集的数据与用户设定的报警阀值进行比较,进行超限报警。温室大棚各点的环境参数由于位置的不同而分布不均匀,为提高测量精度,对于室内不同位置,系统采用不同的方法。单栋温室测控系统如图所示该系统能够实现的功能:(1)检测与控制光照的功能系统自动检测温室内光照信息。针对

4、喜阳、喜阴或中性植物所需光照不同的特点,设定相应的光照参数。当光照度高于设定值时,启动黑色的遮盖网遮光;反之,揭去遮盖网。若植物需延长光照时间,可在夜间使用荧光灯人工补光照射。(2)检测与控制温度的功能系统自动检测温室内的温度,当温度低于设定值时,启动加热器加热;当温度升至设定值时自动关闭加热器;当温度高于设定值时,开启通风窗降温;当温度降至设定值时,自动关闭通风窗。(3)检测与控制湿度的功能系统自动检测温室内空气湿度、土壤湿度,由单片机控制喷雾水泵调节湿度,当湿度低于设定值时,开启水泵浇水或液体施肥;当湿度高于设定值时,开启通风窗去湿。(4)检测与控制CO2浓

5、度的功能系统自动检测温室内CO2浓度,当浓度低于设定值时,启动CO2施放机增加CO2含量;当浓度高于设定值时,开启通风窗通风。系统通过通讯接口RS232与上位机进行通讯,形成集散控制,如图所示3温室测控系统硬件的选择3.1AVR单片机ATmega8515系统采用AVR单片机ATmega8515作为下位机。1997年,ATMEL公司推出全新配置的精简指令集单片机,简称AVR。传统单片机采用较高的分频系数对时钟分频,使得指令周期长,执行速度慢,采用复杂指令集。AVR单片机打破了这种旧设计格局,废除了机器周期,抛弃复杂指令计算机追求指令完备的做法;采用精简指令集,以字

6、作为指令长度单位,将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中,取指周期短,又可预取指令,实现流水作业,具有高可靠性、高速度的优点。内嵌高质量的Flash程序存储器,擦写方便,支持ISP和IAP,可方便的使用ISP技术在线的多次擦写,直接在电路板上进行程序修改烧写等操作,而不需使用编程器,便于产品的调试、开发、生产、更新。使用SMD封装,更利于产品微型化。因此采用AVR单片机代替传统单片机,使得整个测控系统在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡,更适合在嵌入式系统中使用。Atmega8515属于AVR单片机中高档产品,是一种高性能、低功耗的8位控制器

7、,执行大多数指令只需要一个时钟周期,速度快,最高主频可达到16MHz;CPU上自带8K字节的可在线编程的FLASH闪存、512字节的EEPROM、512字节的SRAM,程序可进行加密;自带可编程的USART接口,两个8位定时计数器、一个16位定时计数器、三个8位PWM通道、具有可工作于主机/从机模式的SPI串行接口、独立片内振荡器的看门狗定时器。3.2传感器的选择1.光照传感器采用了一种能实现人眼仿真的集成化可见光亮度传感器LX1970,由美国微型半导体公司推出。它正面有一个面积为0.369mm2的受光区,内含PIN型光电二极管、高增益放大器和两个互补式电流输出

8、端,该光电二极管阵列的光