温室大棚无线温湿度监测系统设计

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1、温室大棚无线温湿度监测系统设计托普物联网针对大棚种植研发了温室大棚无线温湿度监测系统，精准测量大棚的温湿度，减少种植难度，促进农业发展。随着我国国民经济的发展，人民生活水平口益提高，温室农业得到了迅速发展。现有的温室数据采集系统犬多是采用人工值守或有线采集方式，人工方式加大了工作量而且监测效率低；有线数据采集的监测系统受地理位置、物理线路和复杂环境因索的影响具有明显的局限性。在温室系统屮，温度和湿度的变化对农作物影响最为显著。因此，快速、准确地检测温室大棚的温度和湿度具有重耍的现实意义。为此，托普物联网设计无线温湿度在线监测系统，通过该系

2、统可以对环境温度、湿度进行实吋监测和自动控制，并利用报警器进行超限报警及相应的处理，以克服传统方式局限性，为远程监测温湿度环境提供了有力的手段。1系统组成及工作原理系统硬件结构由两部分纽•成：远程终端节点和监控中心。远程终端节点由温湿度传感器、ATMEGA48单片机、nRF905无线收发模块、控制电路等构成。监控屮心主要包括监控计算机和主控单片机。系统硬件组成框图如图1、图2所示。图1远程终端检测节点V天图2监控中心远程终端节点安装在温室人棚室内，以单片机为核心，负责对温度、湿度进行测量、控制，传感器检测到现场数据经单片机处理后，经过无线

3、收发模块发送到监控屮心，同时与用户设定的系统阈值进行比较，如果超过阈值则进行报警，控制温湿度调节设备的启停。节点通过键盘可设置nRF905的地址，监控屮心通过地址來区分各个节点的温湿度信息，监控上位机软件设置了100个节点。监控中心主要通过接收远程终端节点传送的数据对温室进行实时监测，应用RS232将数据传输至PC机，实时显示温湿度信息及记录温湿度数据。2系统硬件结构设计2.1传感器电路本研究的温湿度检测采用数字一休化SHT10传感器oSHTIO应用串行通信直接将数据传输至单片机，因此只需2条I/O口线，分别作为数据线DATA和时钟线SC

4、K,DATA的状态在申行时钟SCK的下降沿之后发生改变，仅在SCK的上升沿有效。在数据传输期间，当SCK为高电平时，DATA数据线上必须保持稳定状态。与传统的测量系统和比，不需要A/D转换电路和放大电路，简化了传感器与单片机之间的接口，并且提高系统的稳定性和减小系统的功耗。2.2无线数据传输电路为实现终端节点与监控系统之间的无线通讯，本研究采用一对nRF905射频模块进行数据的无线发送和接收。nRF905内置了完整的通信协议和CRC校验电路，并且由片内硬件口动完成曼彻斯特编码/解码，因此只需通过SPI总线就能实现与单片机之间的数据传输。2

5、.3报警和执行机构报警应用12V有线声光报警装置，声光交替，声音110dB,以引起注意。执行机构包括降温（风冷）、升温（150W灯泡）、加湿器和干燥器。执行机构模块均采用继电器控制，由单片机I/O口输出控制信号，经光耦隔离，驱动继电器，以提高系统的抗干扰能力。电路如图3所示。岁CVCCIkO■■■wv-150W灯泡IkQ一鼓风机Ikfi—7加湿器岁C—C42.4单片机系统节点控制器和主控制器单片机系统均采用AVR公司生产的ATMEGA48。单片机系统包括晶振、复位、显示及按键扫描和RS232串行通信等。单片机与PC的串口进行通信，中间需接

6、有电平转换芯片，该系统采用MAX232电平转换芯片，其连线示意图如图4所示。温湿度是一个缓慢变化过程，实时性要求不是很高,因此系统晶振采用11・0592M,为RS232提供准确波特率。复位采用上电自动复位和看门狗复位，提高系统的稳定性。显示电路采用太阳人公司生产的SMS0403显示，SMS0304是4位段式LCD,每一位都对应一个字节的显示码，当CLK一个的上升沿（或下降沿）到來时，单片机将显示码送DATA,每一个时钟周期发送-位显示码，发送8次完成LCD一位数字的显示。按键采用独立式，负责设置温湿度的上、下限值。单片机系统电路如图5所示

7、（节点无需RS232通信）。SHT10图5单片机系统电路3系统软件设计系统软件包括节点和监控小心两部分。节点部分主要由数据采集子程序、无线传输子程序、显示及键盘扫描子程序、报警和执行设备子程序等组成。节点上电后，系统先将各个模块初始化，设置节点地址，再调用数据采集子程序，保存采集的温湿度信息，然后调用无线传输了程序。将数据发送至监控中心，数据的第一个字节为该节点的地址，因此可以设置256个节点。监控中心分下位机和上位机。下位机完成两个功能，接收各节点的数据和将数据传输至上位机（PC机），因此软件由无线传输子程序和RS232串行口通信子程序

8、组成。下位机首先初始化nRF905模块和RS232模块，设置SPI传输模式和RS232的波特率等，再调用nRF905无线传输子程序，按照节点地址将数据保存起来，然后通过RS232将数据发送至P