基于 ARM 的温室环境数据采集与控制系统设计-论文.pdf

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1、2015年3月农机化研究第3期基于ARM的温室环境数据采集与控制系统设计苗凤娟，王酷，陶佰睿，刘统凯，杨乐娜(齐齐哈尔大学电子与通信工程学院，黑龙江齐齐哈尔161000)摘要：针对露水凝结在温室农作物叶表面，诱发由真菌和细菌引起的疾病，危害农作物的生长现象，采用ARM微控制器为核心，利用DHT11温湿度传感器来接收采集温室环境信息。同时，根据需求通过矩阵键盘设定温湿度额度值，由液晶1602实时监测当前环境变化，数据处理模块对信息进行比较分析，判定是否需进行升降温，加湿或干燥的控制，使得温室能够处在一个适宜农作物生长的恒定温湿度状态。实验模拟表明，

2、该系统能有效工作，在温室大棚内具有很好的推广价值。关键词：结露；温湿度传感器；ARM；加湿；升温中图分类号：$625．5文献标识码：A文章编号：1003-188X(2015)03-0138-04加湿偏振片的温室环境控制系统。高功率灯泡能产0引言生热量降低湿度，同时还可以进行补光，成本较低。温室环境监测和控制是通过预防农作物的疾病，系统人工设定一个范围，控制高功率灯泡升温降湿或提高生产力；通过对温室环境(如温度、湿度、光照强超声波加湿偏振片加湿，达到对温室内温度与湿度环度等)环境因子的改变，获得适合作物的最佳生长条境因子调节控制的目的，维持一个利于

3、农作物生长发件，达到改善作物品质和提高经济效益的目的¨J。温育的恒定适宜的环境。利用温室环境数据采集与控室内当植物叶表或建筑墙体温度低于附近空气露点制系统可以监测温室内的环境参数，减少了温室管理温度时将会出现冷凝水现象。一般温室绝对湿度与人员的参与，且让管理人员能够及时掌握温室内的环相对湿度均大于路地，空气湿度大，会减少作物蒸腾境变化，方便对温室环境的控制，利于作物的生长发量作物不易缺水，有利于植物的生长发育；但空气湿育。度过大，会使作物的茎叶生长过旺，造成疯长，影响作1整体设计物的开花结果。此外，湿度过高容易产生结露现象，易促成病菌繁殖，引起病

4、害，并可能发生某些生理障系统采用模块化设计，包括电源模块、信息采集碍；而过低的湿度将使作物受到水分胁迫而使生长受模块、数据分析处理模块、现场控制模块、键盘和液晶阻。传统的大棚一般采用人工进行通风，降低了大棚显示模块，如图1所示。内的温度，且人为控制监管存在随意性。常规温室大棚环境相对封闭，常常用鼓风吹热降低湿度，这样反而增加了温差，更加容易产生结露现象。采用化学方法除湿，除湿效果较好，但成本极高。而有些基于单片机的控制系统，实时性不好，复杂的控制算法难以实现，外围电路数据转换速度较慢。目前，我国传统农业处于向优质、高效和高产的现代化农业转化过程中

5、，温室栽培体现了现代农业发展的方向。基于以上问题，设计并制作了一个基于用高功率灯泡和超声波收稿日期：2014—03-27基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12541899)；黑龙江省自然科学基金项目(F201438，F201332)作者简介：苗凤娟(1982一)，女，黑龙江齐齐哈尔人，副教授，(E—图1系统总体结构mail)miaofengjuan@163．toni。2015年3月农机化研究第3期过电源变压器转换为交流低压，之后由桥式整流电路2硬件设计进行整流，经滤波电容C1和C2进行滤波，在LM78052．1稳压电源电路的设计的Vin和

6、GND两端形成直流电压；形成的直流电压再核心控制模块STM32需要5V工作电源，本文选经LM7805的稳压和C3与C4的滤波后，在输出端产用LM7805正电压串联稳压集成电路，其体积小、集成生了准确度高、稳定性强的直流输出电压5V。电路图度高、线性及负载调整率高电路方便可靠，且价格低。如图2所示。LM7805分3个引脚。当闭合开关后，220V交流电经R1Res21k图2LM7805作为固定输人电压的电路设计2．2数据采集模块设计电器控制，输入到超声波雾化片中，控制超声波雾化数据采集模块包括DHT11温湿度传感器和信号片的工作，从而起到了增加周围空

7、气湿度的效果。加转换电路两部分。DHT11温湿度传感器，采用单线制湿与升温模块如图4所示。转型接口，集成简易快捷，4针单排引脚封装，连接方便。其具有响应速度快、抗干扰性强、体积小、功耗低及性价比高等优点，可对温室内温湿度数据进行采集，电路如图3所示。2．3加湿和升温模块设计主控芯片接收到DHT11采集的温湿度数据，如果检测到的数据超出预设的温湿度限度，即发出信号给继电器，根据温湿度值来进行控制，利用高功率灯泡产生的高温给温室升温，利用超声波加湿偏振片来实现加湿降温的功能。当来自220V的交流电经过LM7805稳压电源电路转变为低压直流电后，通过继

8、图3数据采集模块度控制T3P湿度控钳图4加湿与升温模块2．4矩阵键盘和液晶显示模块设计境温湿度的数值。该系统采用液晶1602作为液晶显液