【正文】 式，如圖 所示。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。與方案二和方案三相比較，方案一的 FDS100型土壤水分傳感器是專業(yè)檢測土壤水分的傳感器，檢測精度高，能直接穩(wěn)定地反應各種土壤的真實水分含量，密封性好，可長期埋入土壤中使用，且不受腐 蝕。 圖 系統(tǒng)框圖 方案三：本溫室大棚控制系統(tǒng)的核心采用 AT89C51單片機；溫度傳感器采 用改進型智能傳感器 DS18B20；智能濕度傳感器采用 SHT11；光照度傳感器采用GZD01型光照度感應探頭； CO2傳感器選用紅外線氣敏傳感器。 主機將采集到 數(shù) 值在 液晶 1602上顯示出來，并通過 無線 通信 模塊 nRF905 將信號傳到從機。 無線傳感網(wǎng)絡 由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的微 型傳感器節(jié)點通過無線通信形成的一個多跳自組織的網(wǎng)絡，其主要目的是采集與處理該網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)監(jiān)測參數(shù)的信息 [3]。德州學院 物理系 2021 屆 電子信息科學與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚控制系統(tǒng)設(shè)計 （德州學院物理系，山東德州 253023） 摘 要 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚控制 系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為核心，采用加熱爐和風機、噴灌和滲灌、熒光燈，分別為溫室大棚進行加熱、增加二氧化碳濃度、增加空氣濕度、灌溉、人工補光；使用 SHT10 數(shù)字式溫濕度傳感器、 FDS100 型土壤水分傳感器、 SH300DH二氧化碳傳感器和 TSL2561 光強傳感器，將 采集 的大棚內(nèi)的數(shù)據(jù)信息 在 液晶 1602 上顯示出來，并通 過無線 通信 模塊 nRF905 將信號傳到從機。無線傳感網(wǎng)絡在農(nóng)業(yè)中的一個重要應用是在溫室等農(nóng)業(yè)設(shè)施中，采用不同的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)對土壤水分，空氣溫濕度和光照強度，二氧化碳濃度等影響作物生長的環(huán)境信息進行實時監(jiān)測，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)將室內(nèi)水、肥、氣、光、熱等植物生長所必需的條件控制到最佳狀態(tài)，保證作物的增產(chǎn)增收。此外，主機完成 各項數(shù)值 預制和報警電路模塊功能，從機完成 采集數(shù) 值的 顯示及 加熱爐和風機、噴灌和滲灌和熒光燈的 控 制 功能。 A/D轉(zhuǎn)換模塊采用逐次漸近型 8路 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809，利用 AT89C51單片機的串行 I/O口，采用了專用電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232，把 TTL電平轉(zhuǎn)換成 RS232電平，將數(shù)據(jù)傳給上位機 ( PC機 )，進行數(shù)據(jù)的存儲。 方案一使用 SH300DH二氧化碳傳感器檢測溫室大棚中二氧化碳的含量，方案二使用 TGS4160固態(tài)電化學型二氧化碳傳感器檢測溫室大棚中二氧化碳的濃度，但 TGS4160的預熱時間較長，一般約為 2小時，方案三選用紅外線氣敏傳感器檢測二氧化碳濃度。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 圖 AT89S52 的引腳圖 德州學院 物理系 2021 屆 電子信息科學與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 6 空氣溫濕度測量電路 模塊 本設(shè)計選擇 SHT10 數(shù)字式溫濕度傳感器來檢測溫室大棚中空氣的溫濕度。 FDS100 型土壤水分傳感器引腳功能 [7]如下： 紅線（ VDD）： 512 V 電源輸入 黃線 (VOUT)：電壓輸出 0～ DC 黑線 (GND)：地線 功能及特點： (1) 本傳感器體積小巧化設(shè)計，攜帶方便，安裝、操作及維護簡 單。 各引腳的功能 [8]如下： 腳 1 和 腳 3 分別是電源引腳和信號地。 VDD1ADDR SEL2GND3INT4SCL5SDA6U13TSL2561(T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MOSO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PRCG)30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U1AT89S5210KR910KR10GNDVCCVCCGND 圖 TSL2561 光強傳感器連接 電路圖 二氧化碳測量電路 模塊 本設(shè)計采用 SH300DH 二氧化碳檢測模塊檢測大棚內(nèi)的二 氧化碳濃度。 電路原理圖 如圖 所示。 nRF905 可以自動完成處理字頭和 CR (循環(huán)冗余碼校驗 )的工作，可由片內(nèi)硬件自動完成曼徹斯特編 碼 /解碼，使用 SPI 接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以 10dBm 的輸出功率發(fā)射時電流只有 11mA，在接收模式時電流為 [10]。 RS485 標準的特點：采用差動發(fā)送 /接收，共模抑制比高，抗干擾能力強；傳輸速率高，它允許的最大傳輸速率可達 10Mb/s(傳送 15m)；傳送距離遠，采用雙絞線，在不用 MODEM 的情況下，當以 100kb/s 的傳輸速率時，可傳送的距離為 ； 能實現(xiàn)多點對多點的通信， RS485 允許平衡電纜上連接32 個發(fā)送器 /接收器對。 (T2)1(T2EX)2345(MOSI)6(MOSO)7(SCK)8RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PRCG)30EA/VPP31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC40U2AT89S52GND12345K1RelayQ42N39041KR11VCC加熱系統(tǒng)GND12345K2RelayQ52N39041KR12VCC通風系統(tǒng)GND12345K3RelayQ62N39041KR13VCC滲灌系統(tǒng)GND12345K4RelayQ72N39041KR12VCC補光系統(tǒng) 圖 繼電器控制電路 電源電路模塊 本設(shè)計中用到 3 種電源，分別為 5V、 +5V、＋ 12V。即 德州學院 物理系 2021 屆 電子信息科學與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 15 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ??? ? dtdeTdeTtektu Dip???01 () 寫成傳遞函數(shù)的形式 ? ? ? ?? ? ???????? ???? sTsTksE sUsG Dp111 () PID 控制器各個參數(shù)對系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能有不同的影響 [11]。 (2) 對穩(wěn)態(tài)特性的影響 積分作用能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。計算機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量。 (2) 手動 /自動切換時沖擊小，便于實現(xiàn)無擾動切換。傳感器采集的 數(shù)據(jù)存儲入單片機，單片機初始化，開始比較采集的空氣溫濕度是否在測量范圍內(nèi)，如果在測量范圍內(nèi)，則比較采集到的土壤濕度是否在測量范圍內(nèi)，否則進入空氣溫度調(diào)整子程序，控制加熱爐加熱或者通風系統(tǒng)通風以升高或降低空氣溫濕度，然后比較采集到的土壤濕度是否在測量范圍內(nèi)，以此類推，當比較完采集到的二氧化碳濃度后進入下一個循環(huán)重新開始比較空氣溫濕度。 謝我的班主任 劉毅 老師，謝謝他在這四 年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?，他不求回報，無私奉獻的精神很讓我感動，再次向他表示由衷的感謝。 //濕度 [0:1]、溫度 [2:3]、 CO2[4]、光強 [5] unsigned char xdata max[6]={0}。 //3 sbit key4=P0^0。 } void readall() //讀取時間、濕、溫、 CO光強 { Read_RTC()。k++) { show[63*k]=set_rtc_code[k]/16+39。039。039。 show[3]=show[2]=39。039。039。.39。039。 case 6: g=CO2_deal(wet[4])。039。 case 7: show[0]=wet[5]/16+39。 show[4]=39。 chn_disp(0x80,2,制作 )。 chn_disp(0x80,4,show)。 chn_disp_1(0x95,0,5,show)。 case 1: chn_disp(0x80,4,參量設(shè)置 )。 chn_disp(0x98,4,濕度范圍 )。 case 9: chn_disp(0x82,4,參量設(shè)置 )。 chn_disp(0x88,4,記錄處理 )。 change(6)。 show[0]=set_rtc_code[5]+39。 chn_disp(0x8a,3,呂興東 )。 break。 show[1]=wet[5]%16+39。p39。039。039。039。 case 4: g=wet[0]*0x100+wet[1]。039。 show[4]=t0ime[0]/16+39。039。039。 show[73*k]=set_rtc_code[k]%16+39。 wet[4]=Adc0832(1)。 //12864 背 燈 sbit co2=P3^7。 unsigned char xdata t0ime[8]={1,2,3,5,6,7,8,9}。 最后，感謝我的母校 —德州學院四年來對我的大力栽培。本系統(tǒng)是本著在不影響功能實現(xiàn)的前提條件下盡可能降低生產(chǎn)成本的宗旨，以 AT89S52 為核心，以 PID 控制為主要控制方式，以檢測并調(diào)節(jié)空氣溫濕度、土壤濕度、 CO2 濃度和光照度為主要目的的測控系統(tǒng)。 (3) 算式中不需要累加。在計算機 PID 控制中，使用的是數(shù)字 PID 控制器。 C 微分作用 微分作用通常與比例作用或積分作用聯(lián)合作用，構(gòu)成 PD 控制或者 PID 控制。 (1) 對動態(tài)特性的影響 比例控制參數(shù) Kc 凡加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快， Kc 偏 大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。 德州學院 物理系 2021 屆 電子信息科學與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 14 D1T1AC 220VC222200UC232200UC242200UC21IN1OUT2GND3U107805IN1OUT2GND3U87812IN1OUT2OUT3U97905C19C200,1U+12V+5V5V 圖 電源電路圖 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 根據(jù)空氣溫濕度、土壤濕度、二氧化碳濃度、光照度等數(shù)據(jù)的特點和農(nóng)作物的生長特點，本系統(tǒng)對溫室的空氣溫度、光照度進行 PID 算法控制。單片機和上位機之間的通信必須用 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換器 EM485B 將電平進行轉(zhuǎn)換。 nRF905 詳細結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。由單片機 I/O 口輸出信號控制晶體管的導通或截止，晶體管導通，則蜂鳴器報警。 其主要性能參數(shù) [9]如下所示 : (1)檢測范圍： 03000PPM； (2)精度： 03000PPM， 1050℃ ； 德州學院 物理系 2021 屆 電子信息科學與技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 9 (3)響應時間：小于 30 秒 (080%)，數(shù)據(jù)更新時間 :2 秒； (4)預熱； 90 秒 (25℃ )；