一種溫室大棚檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

22 23 科技資訊 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 科技資訊 2020 NO 07 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 信 息 技 術(shù) DOI 10 16661 ki 1672 3791 2020 07 022 一種溫室大棚檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姚小圣 趙娟 荊楚理工學(xué)院電子信息工程學(xué)院 湖北荊門 448000 摘 要 隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 智能溫室大棚在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛 而溫濕度和CO 2 濃度是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本 的參數(shù) 利用單片機(jī)和傳感器組成的智能監(jiān)控系統(tǒng)對二者進(jìn)行實(shí)時有效的檢測 對于提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和 節(jié)約能源等方面有著很大的幫助 該系統(tǒng)將單片機(jī)控制技術(shù) 傳感器感知技術(shù) 通信傳輸技術(shù)和顯示技術(shù)等有效融合 是 一種切實(shí)可行的溫室環(huán)境檢測與顯示系統(tǒng) 可實(shí)現(xiàn)全面 自動地對大棚環(huán)境的檢測與顯示 環(huán)境溫濕度和CO 2 濃度的智 能化監(jiān)控 關(guān)鍵詞 溫室大棚 單片機(jī)控制 感知技術(shù) 液晶顯示 中圖分類號 S625 3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1672 3791 2020 03 a 0022 02 物聯(lián)網(wǎng)時代到來后對植物生長三要素 溫度 濕度和 二氧化碳 進(jìn)行有效的檢測 并合理地控制為農(nóng)作物的生 長提供了新的環(huán)境 該系統(tǒng)以單片機(jī)控制為核心 利用傳 感器對溫濕度和CO 2 濃度進(jìn)行采集 通過單片機(jī)與液晶顯 示屏相連 從而顯示傳感器采集到的溫室環(huán)境的實(shí)時數(shù) 據(jù) 能夠?qū)厥掖笈镏械沫h(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測 實(shí)現(xiàn)溫室大 棚中環(huán)境檢測的智能控制 為現(xiàn)代化溫室大棚的生產(chǎn)和運(yùn) 行 提 供 更 合 理 更 高 效 的 技 術(shù) 指 標(biāo) 從 而 提 高 生 產(chǎn) 效 率 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 降 低 成 本 1 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)主要是對溫室大棚中溫濕度和CO 2 濃度進(jìn)行有 效 的 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 主 要 包 括 單 片 機(jī) 控 制 模 塊 溫 濕 度 檢 測 模 塊 C O 2 濃度檢測模塊和顯示模塊等部分 并能準(zhǔn)確實(shí)時 地顯示測量到的數(shù)據(jù) 使管理者方便快捷地了解溫室的 溫濕度和CO 2 濃度狀況 該系統(tǒng)單片機(jī)控制模塊主要采用 AT89C51芯片 控制芯片通過I O端口及數(shù)據(jù)地址總線與顯 示模塊 數(shù)據(jù)通信模塊 溫濕度檢測模塊 CO 2 濃度檢測 模塊等外圍電路相接 從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對溫室大棚進(jìn)行檢 測 的 設(shè) 計(jì) 功 能 系 統(tǒng) 總 體 方 案 框 圖 如 圖 1 所 示 單片機(jī)發(fā)出檢測信號 溫濕度傳感器和CO 2 傳感器接收 信號并檢測溫濕度與CO 2 濃度 檢測完成后把檢測到的數(shù) 據(jù)傳給單片機(jī) 經(jīng)單片機(jī)處理后給液晶顯示器發(fā)送信號 液晶顯示器顯示該溫濕度和CO 2 濃度 2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)控制電路 顯示 電路 溫濕度數(shù)據(jù)采集電路 CO 2 濃度檢測電路等部分組 成 其中單片機(jī)控制電路采用AT89C51單片機(jī)為核心配合 外圍電路實(shí)現(xiàn)的 液晶顯示電路采用lcd1602芯片進(jìn)行數(shù) 據(jù)顯示 溫濕度數(shù)據(jù)采集電路采用溫濕度傳感器SHT11芯 基金項(xiàng)目 湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目 荊門市農(nóng)谷信息化監(jiān)控技術(shù)需求與頂層方案設(shè)計(jì) 項(xiàng)目編號 B2018241 2018年中國農(nóng)谷發(fā)展研究中心立項(xiàng)課題 荊門市農(nóng)業(yè)信息化監(jiān)控技術(shù)需求調(diào)研 項(xiàng)目編號 2019zgng07 2018年中國農(nóng)谷發(fā)展研究中心立項(xiàng)課題 互聯(lián)網(wǎng) 農(nóng)民 產(chǎn)業(yè)需求調(diào)研 項(xiàng)目編號 2019zgng08 校級科 研項(xiàng)目 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能灌溉控制系統(tǒng)研究 項(xiàng)目編號 YB201701 教學(xué)研究項(xiàng)目 九淵計(jì)劃 拔尖 創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式構(gòu)建與實(shí)踐 項(xiàng)目編號 JX2019 008 教學(xué)研究項(xiàng)目 面向過程和成果導(dǎo)向教育的計(jì)算機(jī) 科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)與實(shí)踐 JX2019 034 作者簡介 姚小圣 1997 10 男 漢族 河南漯河人 本科在讀 主要從事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向研究 趙娟 1979 1 女 漢族 河南信陽人 碩士 副教授 主要從事通信與信息系統(tǒng)方向研究 片 C O 2 濃度檢測電路采用模塊MG811芯片 該系統(tǒng)可以對 溫室大棚的溫濕度及CO 2 濃 度 進(jìn) 行 實(shí) 時 監(jiān) 測 并 將 檢 測 的 結(jié)果通過1602液晶顯示器來顯示 AT89C51單片機(jī)XTAL1和XTAL2為時鐘引腳 P0 P1 P2 P3為4個8位I O口的外部引腳 EA為外部程序存儲器 訪問允許控制端 ALE為地址鎖存信號 RST為復(fù)位信號 高電平有效 RXD為串行數(shù)據(jù)輸入端 TXD為串行數(shù)據(jù)輸 出端 INTO和INT1為外部中斷輸入端 低電平有效 T0和 T 1 分 別 為 外 部 計(jì) 數(shù) 輸 入 端 W R 為 寫 選 通 輸 出 低 電 平 有 效 RD為讀選通輸出 低電平有效 PSEN為讀選通信號 低電平有效 單片機(jī)和外圍電路一起可以形成復(fù)位電路 晶振電路和控制電路的功能 將單片機(jī)的9號引腳與電平 一直為1的2US相接即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位 每次系統(tǒng)上電時就 進(jìn)行一次復(fù)位 當(dāng)復(fù)位鍵被按下一次系統(tǒng)就被復(fù)位一次 因此可以通過手動按鍵的斷開和閉合來對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位 功能 晶振電路在單片機(jī)系統(tǒng)中作用很大 主要通過外部 鏈接電路和單片機(jī)的內(nèi)部電路共同作用的情況下產(chǎn)生系 統(tǒng) 所 需 要 的 時 鐘 信 號 是 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 命 令 的 基 礎(chǔ) 溫濕度的檢測芯片SHT11采用的是電容式結(jié)構(gòu) 芯片 中的所有傳感器都是在進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)的時候在非常準(zhǔn)確 圖1 系統(tǒng)總體方案框圖 下轉(zhuǎn)24頁 24 25 科技資訊 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 科技資訊 2020 NO 07 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 信 息 技 術(shù) 來 快 讀 替 代 原 有 的 信 號 路 徑 實(shí) 現(xiàn) 安 全 播 出 1 9 安全策略之實(shí)時智能監(jiān)測 智能設(shè)備的進(jìn)步和提高 讓如何在保障安全播出的同 時減少值守人員的投入的難題迎刃而解 智能監(jiān)測系統(tǒng)是 具有更加智能 高效 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時 匯總信息 分析信息 并 轉(zhuǎn)為可視化的集成平臺 在播出技術(shù)系統(tǒng)中散步更多的監(jiān) 控節(jié)點(diǎn) 實(shí)時收集音視頻信號 設(shè)備狀態(tài)管理 電壓 UPS 等 電流荷載 空間設(shè)備溫濕度等信息 直接進(jìn)行實(shí)時的 處理分析并輸出展示結(jié)果 幫助管理人員更加快速 及時 地 管 控 并 以 更 加 準(zhǔn) 確 的 方 式 進(jìn) 行 應(yīng) 急 處 理 同時 除了對PGM信號異常的監(jiān)理管控 還要對系統(tǒng)設(shè) 備的異常 故障等進(jìn)行更為有效的監(jiān)控 最大程度地減少 任何事故的出現(xiàn) 參數(shù)包含但不限于設(shè)備溫度 空間濕度 電源狀況 風(fēng)扇效果等 如此眾多的排查點(diǎn) 若僅靠人力 巡查而達(dá)到安全狀態(tài)幾乎難以實(shí)現(xiàn) 故而 越早裝置和引 進(jìn)自動監(jiān)控系統(tǒng)則越早可以避免更多隱患 有了強(qiáng)大的實(shí) 時監(jiān)控系統(tǒng) 再配以警示燈 警報音等提示手段 加強(qiáng)各 個 環(huán) 節(jié) 中 的 生 產(chǎn) 管 理 明 確 制 度 建 立 從 硬 件 到 信 號 到 人工流程的全鏈條監(jiān)控 1 10 安全策略之接地建設(shè)確保系統(tǒng)安全 在設(shè)計(jì)和施工過程中 播控系統(tǒng)如何與大樓結(jié)合進(jìn)行 防雷防電等接地處理也是保證安全穩(wěn)定運(yùn)行的重大問題 之一 在室外 鋪設(shè)專用的地網(wǎng)結(jié)構(gòu) 埋深至少地底4 5m 再以石墨基的物質(zhì)作為物理阻劑填充其周圍 通過機(jī)房設(shè) 備地和銅排進(jìn)行匯流銅排連接 各種設(shè)備的機(jī)柜與主匯流 呈現(xiàn)放射狀的擺放和連接 設(shè)備機(jī)柜電源的地線極和主匯 流進(jìn)行排連接 同時 在機(jī)柜和底座 地面和匯流銅排之 間均使用了橡膠的隔墊進(jìn)行絕緣處理 還要注意細(xì)節(jié)為 所有與機(jī)柜底座 機(jī)柜等相連接的螺栓都安裝絕緣膠套 使整個接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工與大樓安全地進(jìn)行隔離 2 結(jié)語 近 半 年 的 使 用 該 臺 衛(wèi) 視 高 清 信 號 播 出 控 制 系 統(tǒng) 整 體 性能得到了充分驗(yàn)證 設(shè)備性能十分穩(wěn)定 各種功能一應(yīng) 俱全 制定的策略也驗(yàn)證了現(xiàn)行方式確實(shí)有效可靠地保證 了播出過程的可靠和安全 并極大地減少播出事故的發(fā)生 次數(shù) 達(dá)到了安全生產(chǎn) 播出優(yōu)質(zhì)節(jié)目內(nèi)容等目的 大大地 提高了該臺在播出運(yùn)營方面的管理質(zhì)量 為人民群眾的精 神生活奉獻(xiàn)更多 更好的文化大餐 參考文獻(xiàn) 1 占詳 淺析信號比對技術(shù)在電視播控系統(tǒng)中的應(yīng)用 J 現(xiàn)代電視技術(shù) 2019 1 111 115 2 李莉 淺析廣播電視播控系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用 J 數(shù)碼 世界 2017 10 138 139 3 佚名 電視播控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù) J 西部廣播電 視 2019 9 253 4 游琳 淺析廣播電視安全播出的管理措施 J 科技傳 播 2017 9 3 94 95 的溫室中進(jìn)行校準(zhǔn)的 校準(zhǔn)后將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)預(yù)存在芯片內(nèi)存 中 并將這個校準(zhǔn)后的溫濕度傳感器和一個14位的模數(shù)轉(zhuǎn) 換器相接 當(dāng)傳感器采集到數(shù)據(jù)后把采集到的數(shù)據(jù)通過 總線傳輸出去 從而實(shí)現(xiàn)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為適合總線傳輸 的串行數(shù)字信號 液晶1602芯片由點(diǎn)陣字符位組成 CO 2 濃度檢測電路MG811具有價格較低 技術(shù)成熟 且自身也 具有對CO 2 有良好的靈敏度和選擇性 受溫濕度變化影響 較小 穩(wěn)定性和再現(xiàn)性良好的特點(diǎn) 3 系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)和液晶顯示及傳感器的工作原理完成溫 室 的 溫 度 濕 度 及 C O 2 濃度的檢測與顯示及相關(guān)仿真 在 該設(shè)計(jì)中軟件設(shè)計(jì)包括電路仿真 程序流程圖設(shè)計(jì)和程 序編寫幾部分 電路仿真主要是硬件電路設(shè)計(jì)完成后再 protues中進(jìn)行仿真運(yùn)行顯示 如果運(yùn)行顯示正常者表示設(shè) 計(jì)合理 該系統(tǒng)軟件程序撰寫在C語言中進(jìn)行 通過C語言 圖2 主程序流程圖 編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā) 整個系統(tǒng)軟件程序由主 程序和子程序構(gòu)成 主程序是整個系統(tǒng)的主框架 能夠?qū)?現(xiàn)各個子程序之間的互聯(lián)及各個子程序的具體實(shí)施 能 夠 完 成 系 統(tǒng) 的 復(fù) 位 初 始 化 數(shù) 據(jù) 的 采 集 數(shù) 據(jù) 的 傳 輸 數(shù) 據(jù)的顯示 數(shù)據(jù)的處理 信號的控制等功能 主程序流程 圖如圖2所示 4 結(jié)語 該文從系統(tǒng)方案入手進(jìn)行系統(tǒng)的軟件和硬件電路的 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)出一種溫室大棚檢測系統(tǒng) 經(jīng)過測試該系統(tǒng)可 靠性高 整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示正常數(shù)據(jù)分析合理精度較 高 整個設(shè)計(jì)采用比較簡單的裝置成本低 操作比較簡 單 能夠?qū)崿F(xiàn)智能化處理檢測和控制自動化 該系統(tǒng)能夠 實(shí)現(xiàn)智能化處理和智能化數(shù)據(jù)采集 對其他地域溫室大 棚的檢測具有一定的借鑒意義 能夠適用于現(xiàn)代溫室的 內(nèi)外檢測 對工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都可應(yīng)用 具有比較廣泛的 使用價值 參考文獻(xiàn) 1 楊光 農(nóng)業(yè)溫室大棚溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 科技 風(fēng) 2019 6 90 96 2 馬東 基于ATmega8L智能農(nóng)業(yè)溫室大棚檢測控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) J 電子技術(shù)與軟件工程 2019 13 58 59 3 李昀珅 張昊慧 基于ZigBee的溫室大棚溫度檢測系統(tǒng) 設(shè)計(jì) J 現(xiàn)代計(jì)算機(jī) 專業(yè)版 2019 6 97 100 4 吳年祥 陳小林 溫室大棚溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究 J 山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報 2014 31 3 37 38 上接22頁