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花房溫室系統電路程序設計


當今社會是市場經濟迅速發展、越來越多的人喜歡養殖一些名品的花卉,這些珍貴的花卉通常都是南方品種,現在這些花卉被移植到北方來養殖及其困難,對于冬天來說,北方溫度較低,花卉需要一定的溫度濕度才能存活,這就需要我們要在花卉溫室系統中合理的控制溫度,冬季在12~15℃較為合適。目前,市面上溫室應用智能控制的為數不多,并且價格昂貴,操作復雜和性能不穩定,不適合群眾的需求。基于這種條件,我們提出一種切實可行的花房溫室系統設計方法,本方法控制簡單,性能溫度且成本低,在花卉栽培中有一定的應用價值。

我們本著創新和實用的理念,用HOLTEK MCU來代替計算機作為主控制器,做為花房溫室檢測系統的核心控制部分,利用傳感器對溫度濕度以及光照強度的檢測,并能設置其范圍值,如超出范圍后能報警并能觸發相應信號來調整溫室環境因子,并能控制對花房溫度進行加熱,利用空調對濕度進行調節,利用電機調整遮陽網滾筒機構來調整光照度。

一、花房溫室系統總體結構

本花房溫室系統主要包括,電源控制部分,溫濕度傳感器采集模塊、測光模塊、HOLTEK MCU數據處理部分、資料數據顯示和存儲部分以及控制外圍溫度、濕度光照強度的電路。其采用的核心理論——嵌入式電子技術和傳感器技術。總體結構圖如圖1。

圖 1 花房溫室系統總體結構圖

1.1傳感器采集系統

傳感器采集系統作用是將氣候參數(溫度、濕度和光照強度)轉換成電壓參數,它是花房溫室系系統的主要信息來源,關系到溫室系統的檢測、和控制的可靠性和準確性。將傳感器得到的信號進行信號變換,A/D轉換,進行采樣,將數字信號輸入單片機。

1.2信息處理系統

信息處理系統是整個花房溫室系統的核心部分,主要采用了HOLTEK MCU作為主控芯片,將傳感器采集到數據存入單片機,然后進行處理,系統主要包括環境因子參數的預設置(包括溫度、濕度和光照強度),信號處理和控制三部分。最初將一個時間范圍內花卉的生長環境因子按要求進行設置,然后與實時監測到的數據進行比較分析,為控制提供依據,最后向控制電路發出相應的控制信號(溫度、濕度和光照強度)。

1.3外圍控制執行系統

本系統主要包括一些設備,包括加熱器、水泵、空調、通風機和光照調節裝置(遮陽網滾筒機構和補充照明設備),這些事自動控制系統的執行裝置。

二、花房溫室系統硬件電路設計

本花房溫室系統以HOLTEK MCU為主控制器,通過單總線與溫濕度傳感器通訊,發送檢測命令,并接收檢測結果,用自己內部集成的AD轉換芯片將光明電阻隨光照變化的模擬電壓信號轉換得到數字信號,把兩次檢測到的結果顯示到12864液晶上,然后通過輸入輸出口對按鍵進行檢測,并通過12864液晶的相互配合,使用戶設置其相應的范圍值。最后將檢測結果與設置值相比較,若超過范圍則報警并觸發相應信號來自動調整實時參數值。

2.1傳感器采集系統硬件設計

本系統主要采用了DHT11數字溫濕度傳感器,是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件,并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中,傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單總線串行接口,使系統集成變得簡易快捷[1]。

2.2微處理器核心模塊

本文所設計的花房溫室系統采用了盛群單片機公司的8位HOLTEK系列單片機作為核心模塊。選取HT46R23微處理器為主控芯片。

外圍電路主要包括鍵盤按鈕控制,開關按鈕,單片機復位電路,12864液晶顯示電路,溫濕度信號采集電路。本裝置采用32768的晶體振蕩器給時鐘信號,報警電路。

其中溫濕度信號進入單片機PB0口,按鍵用的是單片機的PA4-PA7口,報警電路用的是PA0口,指示報警燈用PA0-PA1口,12864顯示芯片用的是PB4-PB7和PC3、PC4口,AD轉換模擬信號采集通道用PB0口。電源采用的是交流供電,通過變壓器和整理得到直流供電電源。

三、花房溫室系統軟件設計

本裝置主要包括數據采集輸入,處理數據程序,主要通過HOLTEK單片機完成,并在12864液晶上進行顯示,并能通過按鍵控制查找相應的數據,通過軟件進行環境因子的預設置,所測數據與設置數據進行比較來控制單片機I/O口,實現報警等功能。軟件系統主要包括:

(1)HOLTEK控制程序模塊:作為系統的主控制程序模塊,通過編程控制其他程序模塊的協調工作;鍵盤程序模塊:用來實現課題要求功能,使單片機完成相應的控制功能。

(2)液晶顯示程序模塊:使用字符型液晶顯示器顯示要求信息。

總結

本文所設計的花房溫室系統設計經過測試運行,證明其性能穩定,工作可靠,較好地實現對溫度濕度等指標的控制,主要采用HOLTEK MCU來作為主控制器,能對實現溫度濕度以及光照強度的檢測,并能設置其范圍值,超出范圍后能報警并能觸發相應信號來調整溫室環境因子。可以用于小型溫室花卉養殖,對一些名貴品種花卉來北方養殖提供了解決方案,這使得其能投入生產實踐創造有利優勢。

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