基於51單片機的溫室測試系統

2020-11-30 電子產品世界

　　設施農業是世界現代農業發展的主要方向之一，我國農業正處於從傳統也向高產、優質、高效為目的的現代化農業轉化新階段，設施農業是我國今後比較長的時間內農業發展的個主要方向。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/273786.htm

　　環境控制對果樹生產的重要作用已經為國內外大量的科學實驗和生產的實踐所證實。只有在適宜的生長環境下果疏才能充分發揮其高產潛力。多年的有關果樹生長環境的研究，不儀知道了農業生產，也為溫室環境測控的研究提供了理論和依據。但如何利用傳感器技術，白動檢測技術，通訊技術，計算機技術的發展和溫室栽培的推廣研製出對溫室溫度，溼度，二氧化碳濃度的智能測控系統，為果樹提供最佳的生長環境，一直是農業研究者面臨的重要課題。

　　雖然國外採用了全智能控制，但是他們的成本太高，不適合我國國情，國內已有的日光溫室主要採用自然能源，雖然造價比較低，但過於簡陋，只有少數實現了溫度、溼度、光照等單一因素的測控，不能滿足日益現代化的農藝要求。本文研製一種價格比較適宜、擴展性較好的多功能溫室智能測試系統。

　　1 系統組成及工作原理

　　本系統功能由硬體和軟體兩大部分協調完成，硬體部分主要完成各種傳感器信號的採集、轉換、各種信息的顯示等;軟體主要完成信號的處理及控制功能等。

　　其工作原理是89C51單片機一次查詢各傳感器的輸出信號，然後89C51對輸入信號進行相應處理後通過顯示模塊44780輸出，同時還可輸出各種報警信號。

　　2 硬體構成

　　該系統硬體主要包括以下幾個模塊：89C51主控模塊、傳感器模塊、A/D轉換器、擴展、44780顯示模塊等。其中89C51主要完成外圍硬體的控制以及一些運算功能，傳感器完成信號的採樣功能，A/D轉換器主要完成模/數的轉換、存儲器主要完成程序和數據的存儲、44780顯示模塊完成字符、數字的顯示功能。

　　主控模塊

　　系統採用ATMEL公司生產的AT89C51單片機，它帶有4kB閃速式存儲器、128B內存，最大工作頻率24MHz，同時，具有32條輸入輸出線，16位定時/計數器，5個中斷源，1個串行口。

　　2.1 傳感器的選取

　　2.1.1 溫度傳感器

　　採用AD590集成溫度傳感器，此傳感器是電流型的，它的特性如表1所列。

　　

 

　　測量地表溫與土溫也可以用AD590集成溫度傳感器。由於傳感器探頭要插入土中，所以要將傳感器及變換電路封裝在金屬探棒中。金屬探棒可以起到防水、防腐的作用。又因為金屬的導熱性好，所以金屬探棒不會影響傳感器對溫度的測量。

　　2.1.2 溼度傳感器

　　採用IH3605電容式集成溼度傳感器。其輸出電壓較高且線性較好。尢需進行信號放大和信號調整，可直接進行A/D轉換。其特性表如表2所列。

　　

 

　　2.1.3 光照強度傳感器

　　本系統選用北京林業大學生產的光量子傳感器，主要由感應元件和匹配濾光片系統組成。感應元件選用矽太陽能電池，在太陽輻射作用下產牛的光電流與輻射強度成線性關係。標準的矽光電池的光譜響應在400nm-1100n。的範圍，峰值波長為800nm。光量子傳感器是一種靈敏的藍色矽電池，在近紅外區域700nm-1100nm只有相當低的響應，而在可見區域400～700nm比一股矽電池的響應卻要高得多，峰值響應在550～-650nm之間。光量子傳感器在光的照射下，輸山變化十分微弱的電流信號(約幾個微安)。所以光合有效輻射的檢測電路應選用低漂移，共模抑制比高的集成運算放大器。放大電路採用電流一電壓變換放大電路，如圖1所示。光電子傳感器的電氣特性如表3所列。

　　

 

　　2.1.4 C02濃度傳感器

　　C02濃度傳感器選用紅外線氣敏傳感器。其測量範圍寬，達-2000ppm，檢測精度可達15%。可以選用這種方法來監測溫室空氣中C02的濃度。

　　2.1.5 土壤水分傳感器

　　選用TDR-3型土壤水分傳感器。TDR-3土壤水分傳感器可測量土壤水分的體積百分比，與土壤本身的機理無關，是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。TDR-3型土壤水分傳感器是一款高精度、高靈敏度的測量土壤水分的傳感器。

　　2.2 多路開關CD4051

　　本系統選用了單端8通道模擬多路開關CD4051。它由電平位移電路，帶禁止端INH的8選1解碼器和由該解碼器對各個輸出分別加以控制的八個CMOS雙向模擬開關組成。其引腳如圖2所示。INH為高電平時，八路通道全部不通。A、B、C分別為輸入選通地址端，0-7為八路模擬輸入信號端，COMMON端為被選通模擬信號的輸出端CD4051傳送的信號範圍從VFE到VDD。由於環境因子的採樣信號幅值為0～2V，所以將VEE端與Vss端相連並接地，VDD端接電源端Vcc，使得信號傳送範周為O-Vcc，即0～+5V，INH，A，B，C四端連接四根地址線，控制信號的選通，其真倩表見表4。選通的信號從COMMON端送到A/D電路。

　　

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