基于PIC单片机智能温室环境控制系统

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1、2009年12月农机化研究第12期基于PIC单片机的智能温室环境控制系统苏全义，李庆东，何培祥，尹劲松(西南大学工程技术学院，重庆400715)摘要：温室环境控制技术是智能温室的核心技术，我国在这一方面比较落后。为此，设计了一种以PIC单片机为控制核心的温室环境控制系统，实现了对温室内光照度、温度、湿度和c0浓度重要环境因子的监测、控制调节及实时显示。该系统电路结构简单，智能化程度高，控制力可靠，可以将温室中的环境因子控制在一定范围之内；其通信系统抗干扰能力强，而且可以实现各个通信模块的热拔插，非常便于系统的扩展。关键词：智能温室；单片机；环境控制中图

2、分类号：S625．51；Sl26文献标识码：A文章编号：1003—188X(2009)12—0186—03环境控制系统可分为4个模块：一是测量模块，实0引言现对环境参数的监测和收集，包括光照度、温度、湿度智能温室是合理利用农业资源的重要途径，温室和CO浓度；二是控制核心模块，对收集的监测值进环境控制技术是实现温室智能化的关键，由计算机辅行运算处理，并发送控制命令；三是控制模块，执行控助系统强化处理温室内的光照度、温度、湿度及CO制命令的机构，包括空调、钠灯和风扇等；四是通信模浓度等环境因子，并实现室内保温、空气调节，以达到块，完成模块之间的通信，主要由

3、软件来实现。对温室环境的控制要求。本系统在较低的成本下，采2智能温室环境控制系统的电路设计用较新且稳定的电子元件、技术标准以及自动化程度较高的执行机构来设计整个温室环境控制系统，依靠2．1控制核心模块的电路模块化的设计方法达到系统的易扩展性，并实现温室控制核心电路部分主要由4个元器件构成，分别内各个环境因子的综合控制。是PIC16F877单片机、DS12C87713历时钟、MGLS12864液晶显示器以及MAX487电平转换器。1智能温室系统的总体结构日历时钟在系统中起到定时和计时的作用，单片机通本系统以PIC16F877单片机为温室控制核心模过它可以

4、方便地得到当前的时间值以及时间差值；液块，可以向PC机报告温室的运行状况，从PC机中得晶显示器用来实时显示收集到的监测值以及各个模到控制参数值，收集温室环境监测值；同时可以进行块的通信状态，通过与日历时钟的连接还可以显示时控制运算，并根据控制运算结果向执行机构发送控制间；MAX487主要进行单片机信号与RS485总线信号命令，从而实现对温室环境的控制调节。温室系统总之间的转换，实现单片机与PC机之间的通信。图2体框图如图1所示。给出了具体的电路原理图。2．2监测模块的电路在本温室系统中要测量4个环境参数值，即光照度、温度、湿度以及CO浓度。不同的环境参

5、数值分别有不同的信号处理电路或传感器。2．2．1光照强度测量电路光照强度信号收集电路图如图3所示。图3中：D1光敏二极管作为感光元件；随着光照强度的增加，图1温室系统总体框图运算放大器第3脚的电压上升，通过电压跟随器，1脚的电压也上升；UIB，R3，R4以及R5构成一个同相比收稿日期：2009—02—13例放大器，将电压信号放大；c1的作用在于可以将信作者简介：苏全义(1983一)，男，河南柘城人，在读研究生，(E—mail)hughsu27778392l@163．com号中的属于干扰的交流信号削弱；R4为一个可变电·186·2009年12月农机化研究

6、第l2期阻，通过调节它的大小能够改变的大小，使之适合作电路板，上述光照度电路工作较稳定，同时也有较于单片机内部A／D转换器的电压接收范围。通过制好的线性度。+_一一图2控制核心模块电路图+5V有以下特点：低漂移，高稳定性，反应快速，互换性至，Ol／5％；低功耗设计，200~A驱动电流；6针的TO一5金IRt_属封装，烧结的滤网防尘放凝结。由于HIH一3602一一船VoutA具有较好的线性度，且输出的电压较大，在0．8～●一一●．___

7、4．07V范围内，所以其输出脚可以直接与单片机A／DR2_转换脚相接。2．2．4温度处理电路对温室中温度的控制采用的是

8、空调，该空调本身图3光照强度信号收集电路图具有温度测量功能。为了简便起见，对空调进行了一2．2．2CO2的测量电路系列的改造，以便利用该功能。选择价格便宜的国内生产的MG811型CO气体2．3控制模块的电路传感器，并采用固体电解质电池原理。该元件加热电为了控制智能温室中的执行机构(如钠灯、风扇压由外电路提供，当其表面温度足够高时，元件相当和空调)，应用交流接触器。线圈的工作电压要求是交流电，且工作电流一般较大，通常使用双向晶闸管于一个电池，其两端会输出一个电压信号，其值与能斯特方程符合得很好。元件测量时，放大器阻抗必须或中间继电器驱动，其原理图如图4所

9、示。在100—1000Gfl之间，测试电流应控制在1pA以下，具有较好的响应恢复特性。电压信号