22 23 科技資訊 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 科技資訊 2020 NO 07 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION 信 息 技 術 DOI 10 16661 ki 1672 3791 2020 07 022 一種溫室大棚檢測系統(tǒng)的設計 姚小圣 趙娟 荊楚理工學院電子信息工程學院 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) 利用單片機和傳感器組成的智能監(jiān)控系統(tǒng)對二者進行實時有效的檢測 對于提高農(nóng)產(chǎn)品質量 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)將單片機控制技術 傳感器感知技術 通信傳輸技術和顯示技術等有效融合 是 一種切實可行的溫室環(huán)境檢測與顯示系統(tǒng) 可實現(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 關鍵詞 溫室大棚 單片機控制 感知技術 液晶顯示 中圖分類號 S625 3 文獻標識碼 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)以單片機控制為核心 利用傳 感器對溫濕度和CO 2 濃度進行采集 通過單片機與液晶顯 示屏相連 從而顯示傳感器采集到的溫室環(huán)境的實時數(shù) 據(jù) 能夠對溫室大棚中的環(huán)境參數(shù)進行檢測 實現(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 行 提 供 更 合 理 更 高 效 的 技 術 指 標 從 而 提 高 生 產(chǎn) 效 率 產(chǎn) 品 質 量 降 低 成 本 1 系統(tǒng)方案的設計 該系統(tǒng)主要是對溫室大棚中溫濕度和CO 2 濃度進行有 效 的 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 主 要 包 括 單 片 機 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 并能準確實時 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 從而實現(xiàn)系統(tǒng)對溫室大棚進行檢 測 的 設 計 功 能 系 統(tǒng) 總 體 方 案 框 圖 如 圖 1 所 示 單片機發(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 經(jīng)單片機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)硬件電路的設計 該系統(tǒng)硬件電路設計主要包括單片機控制電路 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 其中單片機控制電路采用AT89C51單片機為核心配合 外圍電路實現(xiàn)的 液晶顯示電路采用lcd1602芯片進行數(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 基金項目 湖北省教育廳科學研究計劃項目 荊門市農(nóng)谷信息化監(jiān)控技術需求與頂層方案設計 項目編號 B2018241 2018年中國農(nóng)谷發(fā)展研究中心立項課題 荊門市農(nóng)業(yè)信息化監(jiān)控技術需求調研 項目編號 2019zgng07 2018年中國農(nóng)谷發(fā)展研究中心立項課題 互聯(lián)網(wǎng) 農(nóng)民 產(chǎn)業(yè)需求調研 項目編號 2019zgng08 校級科 研項目 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能灌溉控制系統(tǒng)研究 項目編號 YB201701 教學研究項目 九淵計劃 拔尖 創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式構建與實踐 項目編號 JX2019 008 教學研究項目 面向過程和成果導向教育的計算機 科學與技術專業(yè)實踐課程教學與實踐 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 行 實 時 監(jiān) 測 并 將 檢 測 的 結果通過1602液晶顯示器來顯示 AT89C51單片機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 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 單片機和外圍電路一起可以形成復位電路 晶振電路和控制電路的功能 將單片機的9號引腳與電平 一直為1的2US相接即可實現(xiàn)系統(tǒng)復位 每次系統(tǒng)上電時就 進行一次復位 當復位鍵被按下一次系統(tǒng)就被復位一次 因此可以通過手動按鍵的斷開和閉合來對系統(tǒng)實現(xiàn)復位 功能 晶振電路在單片機系統(tǒng)中作用很大 主要通過外部 鏈接電路和單片機的內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 執(zhí) 行 命 令 的 基 礎 溫濕度的檢測芯片SHT11采用的是電容式結構 芯片 中的所有傳感器都是在進行檢測數(shù)據(jù)的時候在非常準確 圖1 系統(tǒng)總體方案框圖 下轉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 來 快 讀 替 代 原 有 的 信 號 路 徑 實 現(xiàn) 安 全 播 出 1 9 安全策略之實時智能監(jiān)測 智能設備的進步和提高 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)絡實時 匯總信息 分析信息 并 轉為可視化的集成平臺 在播出技術系統(tǒng)中散步更多的監(jiān) 控節(jié)點 實時收集音視頻信號 設備狀態(tài)管理 電壓 UPS 等 電流荷載 空間設備溫濕度等信息 直接進行實時的 處理分析并輸出展示結果 幫助管理人員更加快速 及時 地 管 控 并 以 更 加 準 確 的 方 式 進 行 應 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 備的異常 故障等進行更為有效的監(jiān)控 最大程度地減少 任何事故的出現(xiàn) 參數(shù)包含但不限于設備溫度 空間濕度 電源狀況 風扇效果等 如此眾多的排查點 若僅靠人力 巡查而達到安全狀態(tài)幾乎難以實現(xiàn) 故而 越早裝置和引 進自動監(jiān)控系統(tǒng)則越早可以避免更多隱患 有了強大的實 時監(jiān)控系統(tǒng) 再配以警示燈 警報音等提示手段 加強各 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確保系統(tǒng)安全 在設計和施工過程中 播控系統(tǒng)如何與大樓結合進行 防雷防電等接地處理也是保證安全穩(wěn)定運行的重大問題 之一 在室外 鋪設專用的地網(wǎng)結構 埋深至少地底4 5m 再以石墨基的物質作為物理阻劑填充其周圍 通過機房設 備地和銅排進行匯流銅排連接 各種設備的機柜與主匯流 呈現(xiàn)放射狀的擺放和連接 設備機柜電源的地線極和主匯 流進行排連接 同時 在機柜和底座 地面和匯流銅排之 間均使用了橡膠的隔墊進行絕緣處理 還要注意細節(jié)為 所有與機柜底座 機柜等相連接的螺栓都安裝絕緣膠套 使整個接地系統(tǒng)的設計和施工與大樓安全地進行隔離 2 結語 近 半 年 的 使 用 該 臺 衛(wèi) 視 高 清 信 號 播 出 控 制 系 統(tǒng) 整 體 性能得到了充分驗證 設備性能十分穩(wěn)定 各種功能一應 俱全 制定的策略也驗證了現(xiàn)行方式確實有效可靠地保證 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) 達到了安全生產(chǎn) 播出優(yōu)質節(jié)目內容等目的 大大地 提高了該臺在播出運營方面的管理質量 為人民群眾的精 神生活奉獻更多 更好的文化大餐 參考文獻 1 占詳 淺析信號比對技術在電視播控系統(tǒng)中的應用 J 現(xiàn)代電視技術 2019 1 111 115 2 李莉 淺析廣播電視播控系統(tǒng)的監(jiān)控技術應用 J 數(shù)碼 世界 2017 10 138 139 3 佚名 電視播控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡安全防護 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 的溫室中進行校準的 校準后將校準數(shù)據(jù)預存在芯片內存 中 并將這個校準后的溫濕度傳感器和一個14位的模數(shù)轉 換器相接 當傳感器采集到數(shù)據(jù)后把采集到的數(shù)據(jù)通過 總線傳輸出去 從而實現(xiàn)將數(shù)字信號轉換為適合總線傳輸 的串行數(shù)字信號 液晶1602芯片由點陣字符位組成 CO 2 濃度檢測電路MG811具有價格較低 技術成熟 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 3 系統(tǒng)的軟件的設計 基于單片機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仿真 在 該設計中軟件設計包括電路仿真 程序流程圖設計和程 序編寫幾部分 電路仿真主要是硬件電路設計完成后再 protues中進行仿真運行顯示 如果運行顯示正常者表示設 計合理 該系統(tǒng)軟件程序撰寫在C語言中進行 通過C語言 圖2 主程序流程圖 編程實現(xiàn)系統(tǒng)軟件的設計和開發(fā) 整個系統(tǒng)軟件程序由主 程序和子程序構成 主程序是整個系統(tǒng)的主框架 能夠實 現(xiàn)各個子程序之間的互聯(lián)及各個子程序的具體實施 能 夠 完 成 系 統(tǒng) 的 復 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 結語 該文從系統(tǒng)方案入手進行系統(tǒng)的軟件和硬件電路的 設計 設計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 整個設計采用比較簡單的裝置成本低 操作比較簡 單 能夠實現(xiàn)智能化處理檢測和控制自動化 該系統(tǒng)能夠 實現(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 內外檢測 對工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都可應用 具有比較廣泛的 使用價值 參考文獻 1 楊光 農(nóng)業(yè)溫室大棚溫濕度檢測系統(tǒng)設計 J 科技 風 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) 設計 J 電子技術與軟件工程 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) 設計 J 現(xiàn)代計算機 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)的設計與研究 J 山東農(nóng)業(yè)工程學院學報 2014 31 3 37 38 上接22頁