农业大棚的温湿度自动控制系统设计

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开发研究农业大棚的温湿度自动控制系统设计
刘盛竹,王欢欢,孙昕*
(沈阳工学院信息与控制学院,辽宁抚顺113122)
摘要:研究了由带有扩展芯片的AT89C51微型计算机控制的温室自动温度控制器。

扩展芯片使用8255, 74LS373和0809A/D转换器,需要DS1820温度和湿度传感器、存储器RAM6264以及LED显示器、报警器。

该系统有效地提高对大棚温湿度的控制,提高农业产量。

关键词:AT89C51;温湿度传感器;LED显示器
DS1820温度和湿度传感器以及系统中使用的单芯片AT89C51是经济高效的组件,不仅低功耗、检测数据精准,维护方便而且性能稳定,适合该系统的使用。

系统的温度传感器在信号处理过程中检测到信息通过放大后获得的温度信号,它被转换成数字信号并传输到单片微计算机。

1系统总体设计
该系统使用带有一个芯片的微型计算机作为数据处理
与管理部分,通过MCU控制温度传感器来处理数据。

控制信号的状态被发送到执行模块,并且检测到的温度被发
送到LED进行信息显示。

微控制器将安全系统的设置温度范围对测量温度进行比较。

当测量温度在指定的安全温度范围内时,则表明测量的环境温度是正常的,并且运行中的每个设备可以在这种环境中工作,当测量温度不在规定的温度安全范围内时,相关的报警系统执行并发送报警信号,指示必须调整测量的环境温度O
温湿度自动控制系统主要核心部分包括温度测量电
路,选择电路,处理电路,数模转换电路,单片处理电路,报
警电路,显示电路等,实现现代化温室要求,可以实现自动
测控温室环境,检测信息包括温度、湿度、光照等,使植物可
以进行优质的生长。

自动控制温湿度系统本身就是一个全自动系统,用于
监测和控制温室内的温度和湿度,构成模块部分主要包括:
单片机模块,温湿度传感器模块,模数转换器转换器,驱动电路模块,报警指示电路等,接口单元主要由6264数据存
储器和由微控制器扩展的74LS373地址锁存器组成。

2系统硬件设计
2.1单片机的组成
单片机采用AT89C51作为控制核心,微控制器的主要部分是处理器。

对于MCU驱动器,确定MCU的基本功
作者简介:刘盛竹(1998-),女,辽宁沈阳人,沈阳工学院学生,研究方向:电气工程.王欢欢(1998-),女,安徽滁州人,沈阳工学院学生,研究方向为电气智能化.
通讯作者:孙昕(1981-),辽宁海城人,沈阳工学院讲师,研究方向:电机电气.能。

中央单元包括算术单元和算术单元,算术单元包括算术逻辑运算,寄存器,寄存器,程序状态寄存器等。

控制器包括计数器,命令寄存器,命令解码器等。

同步电路由AT89C51芯片反转增益的放大器组成,并在反相放大器的输入和输出之间增加一个自动发生器,可形成自激振荡。

2.2数据存储器
AT89C51还具有28字节的数据存储器,主要使用工作寄存器,堆栈,程序指示器和数据缓冲器。

对于简单的测量和控制系统,用它来存储中间操作结果;有足够的能力。

但是,对于大量的数据采集和处理系统,有必要扩展外部RAM存储器。

由于此设计使用多个温度和湿度传感器,因此AT89C51不足以执行此功能,如果要扩展AT89C51的内存,请选择RAM6264型号。

6264可以直接与地址存储器线并联,地址数据线也可以并联连接。

2.3A/D转换电路
模数转换器具有广泛的特性和功能。

在设计数据采集系统,测量和控制系统以及智能测量设备时,您应该选择具有成本效益且经济高效的模数转换器芯片。

为此设计选择的模数转换器芯片是ADC0809。

ADC0809是一款8通道8位CMOS顺序逼近器件,具有顺序逼近功能,适用于过程控制和机器控制等应用,可以对
多个模拟信号进行执行的时分获取和A/D转换。

数字输出信号可以直接连接到直接连接到微处理器的数据总线,
所述数据总线直接连接到三态缓冲器。

ADC0809与AT89C51之间的硬件接口:查询模式,中断模式和空闲模式。

如果使用中断模式,就不会丢失CPU 时间,如果A/D转换时间很短,还可以使用程序请求模式并等待请求延迟模式。

以下是两种最常用的方式:请求模式和中断模式。

2.4稳压电路设计
电源稳压电路是一种应用广泛的变压器整流电路,如
今技术发展已相对成熟。

变压器的输入电压为220V,并通过变压器交换9V。

然后用固定的桥牌和滤波器回路进行处理,产生大约9伏的连续电流,并通过稳定的CW7805直接流处理,最终得到+5V的直流电压。

2.5报警器设计
当通道的温度和湿度测量值超过预设的上限和下限警报限值或系统停止工作时,系统会发出声光报警以提醒用户。

信号电路中的光信号使用LED,并且声音信号配备有
《湖北农机化》2019年第12期
开发研究
基于单片机的智能鱼缸温度控制系统的设计
黎涛,金亚玲
(沈阳工学院,辽宁抚顺113122)
摘要:对特定空间内(鱼缸)温度的精准控制进行研
究。

系统通过温度传感器检测到的温度信号传送给采用
单片机控制芯片,与键盘中输入的设定温度相比较,通过
PID进行调节运算,达到预期值,并将输出的温度值通过
显示模块显示出来。

关键词:温度控制;单片机;显示模块;pid控制
1控制系统及算法设计
本次设计将采用的是32位的STM32F407嵌入式微
控制器完成智能鱼缸的设计。

本设计采
用经典的PID算法来控制加热丝的功
率及阀的开度,以保证能够快速响应。

控制的过程为,选取基准温度值撚后以
一定的时间间隔作为时间定时器的时间
周期,每个时间周期进行一次采样鱼缸
的温度和加热箱的温度,得到误差值进
行反馈,再进行相应的PID调节控制,
计算过程中有2个参数,一个是偏差值,
一个是控制的输出值,需要注意。

具体
的PID程序流程如图]所示。

2外围电路设计
2.1LCD显示图1PID软件流程图
本设计选用TFT-LCD模块作为本次设计的显示模块。

接线如图2所示。

2.2驱动电路
脉宽调制(PWM,Pulse Width Modulation)是根据面积相等的原则,在时间周期不改变的前提下,改变对应的导通时间,得到不同导通宽度的一种控制方法。

采用脉冲宽度调制可以方便的调节出输出电压的大小,进而来控制阀门的开度及加热丝加热的功率。

驱动电路接线图如图3所示。

作者简介:黎涛(1997-),男,安徽宿松人,沈阳工学院本科在读学生.
通讯作者:金亚玲(1978-),女,辽宁沈阳人,沈阳工学院教师,副教授,硕士学位,研究方向:智能控制.
蜂鸣器。

3结束语
本文采用的器件均为低成本、可靠的,尤其是使用“一个总线”设备进行温度和湿度测量反映在快速,准确和低接线的优点,使大棚温度控制在最适合的植物生长环境,MW 很好的应用前景。

2.3摄像头
本®采用OmniVision
公司生产的一颗1/4寸的
CMOS UXGA(1632xl232)
图像传感器用以监控鱼缸的
实时变化情况。

接线图如图
4所示。

3总结
OV2640
图4摄像头传感器接线图
雲C4VC23.3
DCMI VSYNC
DCMI SCL
21
43
65
8 7
10 9
1211
1413
1615
1817

DCM1SDA DCMI HREF
DCMI DO DCMI RESET
DCMI D2DCMI DI
DCMI D4DCMI D3
DCMI D6DCMI D5
DCMI PCLK DCMI D7
DCMI PWDN DCMI XCLK
该设计通过传感器监测到鱼缸的温度变化情况,同时根据摄像头的监控变现了鱼儿等生存状态,通过单片机进行有极自然过渡到适合生态生存的环境。

参考文献:
口]戴俊珂,姜海明,钟奇润,等•基于自整定模糊PID算法的LD温度控制系统[J],红外与激光工程,2014,43
(10):3287-3291.
[21吕孟邹,刘志刚.基于嵌入式网络控制技术的智能鱼缸系统设计⑴.现代物业(上旬刊),2012,11(03):34-35.
(收稿日期=2019-03-28)参考文献:
[1]李全利•单片机原理与应用技术[M].北京:高等教育出版社,2008.
[2]李朝青.单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,200&
(收稿日期=2019-03-28)
《湖北农机化》2019年第12
期。