温室大棚环境监控系统探究

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1、温室大棚环境监控系统探究　　摘要：本文以STC89C52单片机为核心，采用多种传感器设计一种温室大棚种植参数采集控制系统，该系统可实现温室大棚光照度、温度、湿度和CO2浓度等环境因子自动监控，给出系统硬件设计框图和详细工作原理。关键词：SHT11；C20；TSL230B；SEN0114中图分类号：TP273文献标识码：A一、概述温室大棚种植为人们生活水平提高带来了极大的便利。随着现代农业快速发展，农业技术智能化发展是必然趋势。用现代技术来改变温湿大棚中农作物的生长环境，缩短其生长周期，提高农作物的产量，幵发和研制温室环境自动化控制系统是有必要的。农作物单位

2、面积的出产量角度出发，温室种植与传统农业相比，具有很高的单位面积出产值；从环境保护角度出发，温室种植不仅可以产出绿色的农作物，而且可以做到精确地控制化肥使用量以及其它添加剂的施加量，减少了对土壤和地下水的污染。二、硬件设计框图5温室指通过人工干预对指定区域内温度、湿度、光照、土壤水分、CO2浓度等诸多环境因子进行调控，使之适合所培育农作物的生长需求。本文主要应用单片机和相应的传感器来实现对温室大棚环境控制。系统硬件结构由电源、传感器、按键输入部分、显示报警、控制输出、总线模块组成。电源模块用于将交流电转换为系统所需稳定的各等级直流电源；传感器模块用于测量大

3、棚环境温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤水分等，传感器选用的都是数字型的。控制模块用于读取传感器输出的数字信号，处理后输出到显示模块显示各数值值，并与各数值上下限比较，超限时报警，并驱动智能输出模块动作。智能型温室大棚控制原理系统图如图1所示。本文单片机选用STC89C52，它是种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器，低电压，高性能COMOS8的微处理器。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。三、传感器的选择1温度调节。在最高温度和最低温度时，农作物生长发育停止，在最适温度时，农作物生长速度最快

4、。在最高温度和最低温度时再升高或降低，农作物开始出现伤害甚至致死，适宜的温度对农作物的生长有着十分重要的影响。温度调节，在设定的上下限进行自动加温降温。本文降温设备采用窗帘风机设备，升温设备采用加热器。5本文选用了SHT11传感器。SHT11的四个引脚，DATA引脚接单片机的P1.1，在与单片机连接之间接个4.7KΩ的上拉电阻；STK引脚接单片机的P1.2，VCC与GND分别接单片机的GND和5V电源了。LCD显示器显示出当前的相对温度，高于设定值启动降温设备，温度低于设定值时启用升温设备；能设定24小时内3-4组不同的设定值在不同时间控制，并保持每天重复

5、直至更改参数。2CO2的调节。CO2是植物进行光合作用的重要原料之一，在作物的整个生长期，都需要提供不同浓度的CO2。适宜的CO2浓度可以促使幼苗根系发达、活力增强、产量增加。二氧化碳浓度的变化将对农作物生长产生一定影响，通常农作物的产量会增加，但质量会下降。所有监控CO2的浓度变化是有一定意义的。本文选用的二氧化碳浓度传感器是英国GSS的C20，该传感器具有响应速度快，低功耗，防水抗震动和精度高等特点。C20数字传感器四线连接就可以工作，其中从左至右分别为：接地、串行输入、串行输出、+5V电压。其中1引脚和4引脚分别接电源和地，2引脚和3引脚分别接单片机

6、的P1.3引脚和P1.4引脚。3光照调节。光合作用条件是光，延长光照时间可以增加光合作用进行的时间，有利于农作物产量的提高；光合速率随着光照强度的增加而加快.但超过一定范围之后，光合速率的增加变慢，所以光照对作物的生长也起着十分重要的作用。5本文采用了TSL230B光照传感器来采集光照度。TSL230B有8个引脚，1、2引脚为灵敏度选择输入端；3引脚为输出频率使能端，低电平有效；4引脚接地；5引脚接电源；6引脚为输出频率；7、8引脚为输出频率分频系数选择输入端。作物吸收的光能主要分布在红光以及蓝光的波长范围内，因此釆用低功耗高亮度的红蓝光源LED设计补光灯

7、系统作为补光设备。农作物的生长离不开阳光的光合作用，系统根据采集到的光照度，控制开启LED设计补光灯系统以满足农作物生长的光照需求。4土壤湿度的调节。土壤湿度是影响作物生长的重要因素，掌握土壤湿度对作物生长有着重要的意义。在相对湿度较小时，如土壤水分充足，则作物蒸腾较旺盛，作物生长较好。若较长时间空气湿度处于饱和条件下，作物生长将受抑制，导致质量下降等。相对湿度太小，会加重土壤干旱或引起大气干旱，特别在气温高而土壤水分缺乏的条件下，作物的水分平衡被破坏，水分入不敷出，会阻碍生长而造成减产。本文采用的土壤湿度传感器是SEN0114。SEN0114有3个引脚，

8、其中GND接地，VCC接电源，DATA接单片机P1.5.这是一个简