前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的單片機的智能型溫室種植系統設計，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：針對我省溫室大棚種植過程中，單靠人力不能很好的為植物生長提供合適的環境條件，造成產品數量減少、品質下降的問題；基于此，本設計制作了一種以單片機為核心，以傳感器為信息采集器件，由單片機對傳感器采集到的數據進行分析和處理，之后通過單片機發出的信號來控制機械裝置調節環境，為植物生長提供合適的環境條件的智能溫室種植系統。
關鍵詞：單片機；傳感器；溫室種植
0引言
近些年，隨著社會的發展，受市場經濟的影響，造成糧食等農產品價格的大幅度下跌，嚴重影響農民的收入。很多農民在這樣的現實情況下，為提高土地的經濟價值，開始修建溫室大棚，通過溫室大棚種植一些反季節蔬菜、經濟價值較高的花卉等來提高家庭收入。在通過溫室大棚進行生產過程中，對于植物生長需要的重要環境條件溫度、濕度和光照度，通過簡單的溫濕計檢測溫濕度、人的經驗判斷光照度是否合適，然后通過人工室內生火取暖、通風和人工采用稻草秸稈或遮陽布遮蓋溫室大棚來調節溫室環境。這種生產方法，雖然不需要太多資金投入，但是這種方式對溫室環境的調節不夠及時、不夠精確、勞動量太大?；谶@個現狀，在傳感器技術和單片機技術應用日益廣泛的情況下，決定設計一套基于單片機的智能溫室種植系統。通過傳感器完成對環境參數的采集，由單片機對采集的數據進行分析并處理，然后由單片機發出控制信號，控制一些機械裝置調節環境，從而實現溫室大棚環境參數的智能化的及時調節，并減輕勞動者的勞動量。
1系統總體方案
該智能系統主要由單片機，環境參數檢測部分，環境調節設備等組成（圖1）。環境參數檢測部分用來檢測植物生長中所需要的重要的環境參數溫度、濕度和光照度，這些參數通過相應的傳感器完成數據的采集，并將這些數據經處理后傳給單片機；環境調節設備包括加濕水泵、天窗電機、通風風機、加溫設備、電動遮陽網和補光燈等設備；單片機運行編制好的處理程序，對傳感器傳來的數據進行處理，與預先設定的各環境參數的最大最小值進行比較，當環境參數超過最大值時，單片機啟動報警電路，并啟動相應的環境調節設備；當環境參數低于最小值時，單片機啟動報警電路，并啟動相應的環境調節設備。
2硬件設計
單片機：單片機是該智能種植系統的核心器件，要完成對傳感器檢測的數據與系統內設定的植物生長最優的環境參數進行運算比較，然后發出相應的指令。本系統以AT89S51單片機作為主控芯片。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含4kBytesISP的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應用系統中得到廣泛應用。AT89S51芯片價格便宜，其單片售價不超過5元。溫度傳感器：本設計中溫度傳感器，將檢測到的溫度數據傳遞給單片機，若溫度低于設定范圍的最小值，單片機發出指令，啟動溫度調節裝置，對溫室進行升溫，直至不小于單片機設定最小值，這時單片機發出指令，停止升溫裝置；當溫度高于設定范圍的最大值，單片機發出指令，啟動溫度調節裝置，對溫室進行降溫，直至不大于單片機設定最大值，然后停止降溫裝置。本設計中溫度傳感器選用DS18B20型溫度傳感器，它具有獨特的一線接口，只需要一條口線通信多點能力，簡化了分布式溫度傳感應用、無需外部元件、可用數據總線供電，電壓范圍為3�0~5�5V無需備用電源，測量溫度范圍為-55℃~+125℃，精度為±0�5℃。濕度傳感器：本設計中濕度傳感器，將檢測到的濕度數據傳遞給單片機，若濕度低于設定范圍的最小值，單片機發出指令，啟動濕度調節裝置，對溫室進行增濕，直至不小于單片機設定最小值，這時單片機發出指令，停止增濕裝置；當濕度高于設定范圍的最大值，單片機發出指令，啟動濕度調節裝置，對溫室進行降濕，直至不大于單片機設定最大值，然后停止降濕裝置。本設計選用HS1101型濕度傳感器。HS1101電容傳感器具有完全互換性，高可靠性和長期穩定性，響應時間快速的特點。其測量的范圍相對濕度在1%-100%RH內，電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH，響應時間小于5s；溫度系數為0�04pF/℃，精度是較高的。光照傳感器：本設計中光照傳感器，將檢測到的光照度數據傳遞給單片機，若光照度低于設定范圍的最小值，單片機發出指令，啟動補光燈，對溫室補充光照，直至不小于單片機設定最小值，這時單片機發出指令，停止補光燈；當光照度高于設定范圍的最大值，單片機發出指令，啟動調節裝置，將溫室用遮陽網系統遮蓋。本設計中光照傳感器采用兩線式串行總線接口、數字信號輸出的BH1750FVI型傳感器，輸入光范圍為1~65535LX[3]。A/D轉換：ADC0832是美國國家半導體公司生產的一種8位分辨率、雙通道A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。它具有體積小、兼容性、性價比高的優點。芯片轉換時間僅為32μs，據有雙數據輸出可作為數據校驗，以減少數據誤差，轉換速度快且穩定性能強。因此，本次設計選用ADC0832轉換芯片。環境調節裝置：本系統中各種環境調節裝置，由于種類型號市場上有很多，同時價格差異很大，具體使用時可以根據實際情況進行選擇，這里不在過多敘述。由于各種環境調節裝置使用220V的電壓、甚至使用380V的電壓，本系統為安全考慮，選用單片機控制固態繼電器作為開關信號，控制排氣扇電路的通斷，實現各種環境調節裝置的啟?？刂啤?/p>
3軟件設計
本設計是基于對溫室大棚中植物生長所需的環境參數的實時控制調節、減輕人們的勞動量和保護人們的身體健康安全問題考慮，對溫室內溫度、濕度和光照度這三個植物生長影響最大的因素進行檢測，并根據檢測結果與設定的最優參數范圍進行比較，然后采取相應的措施，從而為植物生長提供最好的生長環境，同時減輕人們的勞動量，設計的一個智能種植系統。首先，系統進行初始化，傳感器開始檢測室內溫度、濕度和光照度，經過A/D轉換，數據傳入單片機，與單片機內設定的溫度、濕度和光照度數值進行比較，當超過設定范圍最大值或小于設定范圍的最小值，啟動相應的調節設備。如果在設定范圍內，則不進行任何操作。
4結論
通過分析得出本設計是可行的。通過對溫室內對植物生長影響較大的溫度、濕度和光照度三個因素進行檢測，并通過單片機分析處理，然后由單片機控制相應的設備對三個因素進行實時調節控制，滿足植物生長所需的最優環境條件，從而提高植物的生長速度以及產品的質量，從而提高勞動者的經濟收入；可以減輕人們的勞動量，提高工作效率，將人們從繁重的體力勞動中解放出來；同時也是我國農業進行自動化、智能化生產的一次試驗。
參考文獻
[1]任玲，翟旭軍.基于STC單片機的種苗催芽室溫溫度監控系統設計[J].農機化研究，2015（3）：157-160
[2]張天鵬，李正斌.基于無線通信的溫室環境監控系統設計[J]中國農機化學報，2015，36（1）：124-127
[3]徐煥良，張灝.基于低功耗傳輸方法的設施花卉環境監控系統設計[J].農業工程學報，2013，29（4）：278-280
[4]李玲.基于數據挖掘的盆栽智能澆灌系統研究與實現[D].青島：青島理工大學，2013
作者:羅田園 單位:平頂山一中新區學校
