【正文】 理功能電路 , 因此該傳感器可完成將相對濕度值轉(zhuǎn)換為線性電壓輸出的任務。 2. 系統(tǒng)控制器 該設計選用 20K 字節(jié)內(nèi)存存儲器和內(nèi)部 256 字節(jié) RAM 的單片機 AT89C55作為主控器。根據(jù)不同的控制要求 ,發(fā)出不同的控制信號 , 通過繼電器、行程開關(guān)、電機 , 控制開關(guān)窗、屋頂噴淋、遮陽網(wǎng)、滴灌 , 達到實時控制的要求控制模塊實現(xiàn)對通風和噴灌裝置的控制，當接收到上位機的控制信號時，將相應的引腳置零即可開通通風和噴灌裝置。 SETB ES；串口中斷允許 SETB EA； 中斷允許。在此采用第 1 種測量方法 ,測量電路如圖 示。 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 16 圖 微處理器硬件接口電路 程序模塊 主程序 系統(tǒng)上電時 ,初始化程序?qū)?70H,71H,72H內(nèi)存單元清零， P3口置零。同時 ,還具有報警機制 ,當某處的溫度和濕度出現(xiàn)異常時進行聲光報警并顯示異常點。顯示模塊是用于同時顯示測得的溫度值和濕度值。 本系統(tǒng)在選擇合適的器件和合理的電路同時 ,在軟件上也采用了數(shù)字濾波和定點算法 ,減小了系統(tǒng)誤差。數(shù)據(jù)存儲是以數(shù)據(jù)庫的方式存儲的 ,以 SQL Server 2021 為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) [3,4]。設計中采用 GPRS 模塊 GR64, GR64 是 Sony/Ericsson 公司最新推出的一款內(nèi)嵌 TCP/IP 協(xié)議棧的 GSM/GPRS 模塊 ,可向下兼容 GR4,基于 EGSM 900/GSM 1800 網(wǎng)絡 ,串行接口符合 V24 協(xié)議 ,支持語音、數(shù)據(jù)、傳真和短信息功能。 GPRS 通信通過 ATmega16 向 GPRS 模塊發(fā)送 AT 指令實現(xiàn)。 UDP 典型的通信過程為：在服務器端一直采集串口的數(shù)據(jù) ,默認情況下每 5 分鐘存入一次數(shù)據(jù)庫中 ,可以隨時讀取當前的溫度值和畫出溫度曲線。信號處理實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)與本階段環(huán)境參數(shù)值進行比較分析，為控制提供決策依據(jù)，控制部分則由此發(fā)出各種相應的控制信號。包括信號比較分析、決策控制信息的傳輸。溫室環(huán)境控制的目的是把各被控變量 (溫室環(huán)境因子 )，如光照、溫度、濕度、 CO2 濃度等，維持在作物生長發(fā)育要求的范圍內(nèi)，所以本論文還分析了各環(huán)境因子對作物生長發(fā)育的影響以及各環(huán)境因子之間的相互耦合關(guān)系。 本設計為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，由 89C51 單片機， A/D 轉(zhuǎn)換電路，溫度檢測電路，濕度檢測電路、控制系統(tǒng)組成。其功能為實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 ,對采集數(shù)據(jù) 進行分析加工處理，輸出相應的控制信號； (3)伺服機構(gòu)部分。為了減輕后級處理工作量，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)對采得的原始數(shù)據(jù)應進行一定程度的預處理。 (2)接收數(shù)據(jù) : AT*E2IPACT=XX=1時為接收數(shù)據(jù)共享是在局域網(wǎng)中共享的 ,通過Windows 套接字實現(xiàn)的。調(diào)濕調(diào)溫通過 AVR 單片機 ATmega16 控制加熱爐和風機完成升溫 ,室內(nèi)降溫主要通過水簾、風機完成。 GPRS 通信模塊 GPRS 通用分組無線業(yè)務 ( general packet radio service)作為第二代移動通信技術(shù) ( GSM)向第三代移動通信 (3G)的過渡技術(shù) ,采用先進的無線分組技術(shù) ,將移動通信與 INTERNET 緊密結(jié)合 GPRS 數(shù)據(jù)終端支持 TCP /IP、 PPP 協(xié)議和透明 數(shù)據(jù)傳輸 ,每個用戶可占用多個信道 ,同一信道又可以為多個用戶共享。如系統(tǒng)出現(xiàn)異常 ,則通過控制 GPRS 模塊將異常信號發(fā)送到管理員的手機上。 （ 2）設計抗干擾性強的電路。上位機除了正常的數(shù)據(jù)收集和顯示作用外 ,還可以通過按鍵進行溫濕度的設定 ,查詢每個下位機的具體值。 系統(tǒng)設計 系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)采用的是網(wǎng)絡式的數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)。復位鍵的作用是 ,當按下“ S W1” ,“ S W2” 或“ S W3” 任意 1個鍵時 ,顯示器則只顯示其對應的參數(shù)值 ,可以通過按復位來使顯示器恢復輪流顯示 .顯示采用 4 位 LED 顯示，其中 3 位顯示所測量參數(shù)信號的大小 ,另 1位代表所測信號的通道 .利用 AT89C51 的 P0口和 P2口的低 4位來驅(qū)動顯示。電路的測溫范圍為 0～ 100℃ ,相應輸出為 0～ 5V,呈現(xiàn)線性關(guān)系。 MOV TL1, 0F3H； 8 位重裝。 度、 土壤水分 、光照傳感器采集的電壓值分別通過校正，轉(zhuǎn)換為標準的 0ⅴ 5ⅴ電壓，送到 ADC0809 的輸入端，再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，變換為數(shù)字信號，送到 89C51。 5. CO2 傳感器 CO2傳感器選用紅外線氣敏傳感器，此傳感器具有精度高，選擇性好，濃度檢測范圍大等特點，此傳感器將質(zhì)量分數(shù)范圍在 01000 106濃度的 CO2 轉(zhuǎn)換為 05ⅴ電壓輸出。另外，在設計過程中考慮到農(nóng)生產(chǎn)的特點，每個系統(tǒng)的各部分接口都作了模塊化設計，并增加備用接口和功能，便于大棚生產(chǎn)重建和生產(chǎn)場地的變化，也增加了系統(tǒng)的通用性，擴大了適用范圍。環(huán)境中晝夜的溫度、濕度和光照度的變化大 ,對植物生長極為不利。 這是在溫室自動控制技術(shù)和生產(chǎn)實踐的基礎上，通過總結(jié)、收集農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識、技術(shù)和各種試驗數(shù)據(jù)構(gòu)建專家系統(tǒng)，以建立植物生長的數(shù)學模型為理論依據(jù)，研究開發(fā)出的一種適合不同作物生 長的溫室專家控制系統(tǒng)技術(shù)。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進行指示、記錄和控制。 中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國民經(jīng)濟的迅速增長，農(nóng)業(yè)的研究和應用技術(shù)越來越受到重視，特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分。例如：空氣的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。大棚內(nèi)的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 3 這是在溫室技術(shù)發(fā)展初期所采取的控制手段，其時并沒有真正意義上的控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構(gòu)。該系統(tǒng)可自動控制加熱、降溫、通風。然后將 CPU處理后各種控制結(jié)果通過 16 路開關(guān)量輸出口傳送到電機和電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)上 ,從而實現(xiàn)對溫室的控制。傳感器的輸出電壓為 ⅴ ⅴ， A/D 采集電路的標準電壓為 0ⅴ 5ⅴ ,故需進行電壓變換。該系統(tǒng)由單片機對溫度濕度等參數(shù)進行巡回測量，并對測量的結(jié)果進行優(yōu)化補償，并進行調(diào)控，此外，主控制器還可以同時完成系統(tǒng)參數(shù)測量，數(shù)據(jù)存儲，以及與上位機通信等功能。 控制模塊分溫度控制 、濕度控制、光照控制，當溫室內(nèi)的溫度高于設定的溫度上限時，通過開窗裝置開窗通風，噴淋裝置在屋頂上噴淋，達到溫室降溫的目的，當溫室內(nèi)的溫度低于設定的溫度下 限時，通過關(guān)窗來實現(xiàn)保溫目的。 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 12 微機軟件設計 微機軟件設計也由動態(tài)顯示模塊、 控制模塊 、數(shù)據(jù)庫模塊、 通信模塊四個部分組成， 通過動態(tài)顯示模塊可以及時監(jiān)控各環(huán)境因子的變化， 控制模塊可對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控 ，如開關(guān)窗 、噴淋等控制， 數(shù)據(jù)庫模塊是為作物生長環(huán)境的設定而積累數(shù)據(jù)， 通信模塊是實現(xiàn)上位機和單片機之間的通信， 上位機將控制信號通過 RS485 送到單片機 實現(xiàn)信息的下 傳。 Uf 為外加的 10 kHz 方波信號。 剛上電時 ,系統(tǒng)默認位循環(huán)顯示 3 個通道的參數(shù)值狀態(tài) .當進行一次測量時 ,將顯示每一通道的 A /D 轉(zhuǎn)換值 ,每個通道的數(shù)據(jù)顯示時間為 1 s 左右。下位機由 ATtiny2313 和溫濕度傳感器組成?？刂茮Q策模塊根據(jù)下位機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)判斷當前是否需要調(diào)溫或調(diào)濕。 可靠性設計 用于工業(yè)控制場合的系統(tǒng)對可靠性有較高的要求 , 只有具有較高可靠性的系統(tǒng)才具有實用價值。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)訪問采用 ODBC 方式 ,用 SQL 語句進行數(shù)據(jù)庫的操作。本文采用其串行接口 ,SIM卡接口和電源接口。 軟件系統(tǒng)設計 系統(tǒng)軟件采用 C51語言設計。在客戶端也可以隨時請求服務器端的數(shù)據(jù) ,以達到溫度數(shù)據(jù)的共享。 4. 伺服子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)包括溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)，通過對降溫設備（如濕簾風機）、加熱設備（如熱風機）的工作方式及時間的控制以實現(xiàn)對溫度的調(diào)節(jié)功能。數(shù)據(jù)河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 28 采集和數(shù)據(jù)處理兩部分是互相聯(lián)系的，它們之間用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)作為聯(lián)系的紐帶； 3伺服軟件。該設計還具有對溫度的實時顯示功能，對棚內(nèi)環(huán)境溫度的預設功能。所以對這些參數(shù)的控制是至關(guān)重要的。其功能為通過傳感器拾取溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照度和二氧化碳濃度信號，以滿足數(shù)據(jù)采集卡對信號的要求； (2)信號采集分析處理和控制部分。在檢測控制系統(tǒng)中，為滿足實時性要求，一般應選用速度較高，多種采樣觸發(fā)方式，多路采樣保持的多通道數(shù)據(jù)采集卡。 (1)建立一個 TCP 通信 : AT*E2IPO=X,“ XXX. XXX. XXX. XXX” ,PORT 建立 SOCKET 連接 ,XXX. XXX. XXX. XXX 為監(jiān)控中心計算機端 IP 地址 ,PORT 為端口號。主控器控制功能主要包括調(diào)濕、調(diào)溫、調(diào)節(jié)光照、自動灌溉等控制。可以很方便地從 LCD 直觀地讀出溫度數(shù)據(jù)。 ATmega16接受多路傳感器模塊信息并 進行處理、判斷 ,控制 LCD 液晶模塊 FYD128640402B實時顯示現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)；然后控制溫度、濕度、光照控制器調(diào)節(jié)溫室環(huán)境參數(shù) ,最后通過 GPRS 網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心；監(jiān)控中心為通過串口與 GPRS 模塊連接的計算機 ,完成各種信息的存儲、統(tǒng)計和控制命令發(fā)送功能。 減小誤差的方法有以下幾種 : （ 1）選擇高精度的傳感器。上位機根據(jù)當前溫室大棚的溫度和濕度 ,判斷是否 需要操作相應的執(zhí)行機構(gòu)。溫室大棚技術(shù)在農(nóng)業(yè)中有著舉足輕重的作用 ,是提高農(nóng)業(yè)科技水平的關(guān)鍵。設置的按鍵的功能是 :按 S W1 顯示溫度的參數(shù) 值；按 S W2 顯示濕度的參數(shù)值；按 S W3 顯示 CO2 含量參數(shù)值 。電路中的電位器 RP1 用于調(diào)零 , RP3 用于調(diào)滿刻度 ,這樣可以極大地改善 AD590 非線性引起的誤差 , R 用于調(diào)節(jié)放大器 I CL7650S 的輸入失調(diào) , I CL7650S 輸出端的 R5 和 C1 構(gòu)成濾波器用于濾除斬波尖峰干擾。 MOV TH1, 0F3H；定時器初植 ,波特率為 1200B/S。溫室內(nèi)布置有溫度、濕度、土壤水分、光照傳 感器、溫度傳感器將采集的信號送到 89C51 內(nèi)的定時器 T0的輸入端 , 通過對定時器 T0 的計數(shù) ,實現(xiàn)溫度的采集 。 4. 土壤水分傳感器 土壤水 分傳感器采用中科院南京土壤研究所研制的電阻式土壤濕度傳感器，該傳感器由陶頭、塑料連接管、壓阻傳感器