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