MCS-A型农情测控仪的设计.pdf

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1、第3期总第237期农业科技与装备No.3TotalNo.2372014年3月AgriculturalScience&TechnologyandEquipmentMar.2014MCS-A型农情测控仪的设计裴勇,袁家厚,刘洋,马艳,黄妍(鞍山市粮食科学研究所,辽宁鞍山114001)摘要:针对目前我国设施农业中环境因素检测劳动强度大、效率低、准确性差、成本高等问题,研制一种以单片机为控制核心的农情测控仪。介绍该测控仪的工作原理与软、硬件设计,检验其主要技术指标及系统运行可靠性。经验证,该测控仪结构简单,运行可靠,能满足测控精度要求,性价比较高,适宜在农业

2、设施中应用推广。关键词:农业设施;农情测控仪;测控系统;模块化结构;设计中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1674-1161(2014)03-0021-03我国在发展农村经济、提高农民收入的工作中,用DS18B20,湿度传感器采用DHT21,CO2传感器采2提出要增强科技创新能力,大力推广设施农业技术。用MG811,数字光强度模块采用BH1750FVI(IC接农情测控系统是设施农业的重要组成部分,可广泛用口),实时时钟采用DS1302,键盘输入/LED显示芯片于温室大棚及畜禽养殖舍等各类农业设施中。为适应采用HD7279A,输出部分经过光电

3、耦合后控制执行科技含量日益提高的温室种植业、舍饲畜牧业对温湿机构。度测控性能的要求,鞍山市粮食科学研究所研制出1.1.1单片机系统STC12C5A60S2-35I性能特点为:最MCS-AⅡ型全自动农情测控仪。该仪器能实时检测高时钟频率35MHz,60Kflash存储器,1280B2空气温湿度、CO2、光照度等,并能自动控制卷帘机等RAM,16KEPROM,具备AD转换器,4kVESD保机构。护,在系统可编程。这些特点决定了其几乎不需要额1测控仪总体设计外扩展接口电路。本系统采用11.0592MHz的系统1.1硬件设计时钟,自定义四线传输结构,这样可充

4、分发挥资源优系统硬件结构框图如图1所示。测控系统的所势,降低成本。有元件均采用耐-40℃低温的元件,各种传感器模块1.1.2传感器模块均采用数字模块,省却了信号调理及滤波电路,使得1)温度传感器采用美国Dallas公司的1-wire数系统结构简单;采用1-Wirez总线或串行传输,简化字测温元件DS18B20。该元件接线少,只用3根引线了布线安装。就可以挂接十几个测温元件,这就要求对这十几个测温元件进行准确完整无误的管理,分辨出每个测温点的位置。检测装置在保证功能可靠的前提下,应尽量利用单片机本身的资源,以软代硬,还要防止测量现场的各种干扰,在数据传

5、输错误时还要及时地发现并予以更正。2)湿度传感器采用AM2301(DHT21),数字输出,无需额外部件,超低能耗,超长的信号传输距离(20m),可完全互换。DHT21数字温湿度传感器是一图1系统硬件结构框图款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它Figure1Blockdiagramofsystemhardware应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确单片机采用STC12C5A60S2-35I,温度传感器采保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件,收稿日期:2014-02-09并与一个高

6、性能8位单片机相连接,因此该产品具有作者简介:裴勇(1963—),男,高级工程师,从事自动化和粮品质卓越、响应超快、抗干扰能力强、性价比极高等优油饲料成套工艺设备研发工作。点。每个DHT21传感器都在极精确的湿度校验室中22农业科技与装备2014年3月进行校准,校准系数以程序的形式储存在OTP内存示和键盘接口芯片HD7279A(DIP28塑封)。中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些HD7279A是一片真正的单片LED数码管显示和键校准系数。采用单线制串行接口,使得系统集成简易盘接口芯片,无需外围电路,只需外接少量的电阻等,快捷。超小的体积、

7、极低的功耗和20m以上的信号即可构成完善的显示、键盘接口电路。其与CPU的接传输距离,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场口采用SPI串行接口方式,使用方便。其主要特点为:合的最佳选择。无需外围电路,直接驱动数码管;多种译码方式,各显3)CO2传感器采用MG811模块,主要由示位可分别控制译码方式;段寻址功能,可以单独控LM393、二氧化碳气体感应探头构成,工作电压为直制显示段,便于使用独立LED具有左移、右移、闪烁、流6V。其特点是:①具有信号输出指示;②双路信号消隐等多种显示控制指令;键盘部分具有去抖动功输出(模拟量输出及TTL电平输出);③TT

8、L输出有效能,按键有效指示输出。信号为低电平(当输出低电平时信号灯亮,可直接接1.1.4控制输出系统需要控制

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