花房溫室系統(tǒng)電路程序設(shè)計

當(dāng)今社會是市場經(jīng)濟迅速發(fā)展、越來越多的人喜歡養(yǎng)殖一些名品的花卉，這些珍貴的花卉通常都是南方品種，現(xiàn)在這些花卉被移植到北方來養(yǎng)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(tǒng)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(yīng)用智能控制的為數(shù)不多，并且價格昂貴，操作復(fù)雜和性能不穩(wěn)定，不適合群眾的需求?；谶@種條件，我們提出一種切實可行的花房溫室系統(tǒng)設(shè)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(yīng)用價值。

我們本著創(chuàng)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(tǒng)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(shè)置其范圍值，如超出范圍后能報警并能觸發(fā)相應(yīng)信號來調(diào)整溫室環(huán)境因子，并能控制對花房溫度進行加熱，利用空調(diào)對濕度進行調(diào)節(jié)，利用電機調(diào)整遮陽網(wǎng)滾筒機構(gòu)來調(diào)整光照度。

一、花房溫室系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本花房溫室系統(tǒng)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(shù)據(jù)處理部分、資料數(shù)據(jù)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(shù)和傳感器技術(shù)?？傮w結(jié)構(gòu)圖如圖1。

1.1傳感器采集系統(tǒng)

傳感器采集系統(tǒng)作用是將氣候參數(shù)（溫度、濕度和光照強度）轉(zhuǎn)換成電壓參數(shù)，它是花房溫室系系統(tǒng)的主要信息來源，關(guān)系到溫室系統(tǒng)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(zhuǎn)換，進行采樣，將數(shù)字信號輸入單片機。

1.2信息處理系統(tǒng)

信息處理系統(tǒng)是整個花房溫室系統(tǒng)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(shù)據(jù)存入單片機，然后進行處理，系統(tǒng)主要包括環(huán)境因子參數(shù)的預(yù)設(shè)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(nèi)花卉的生長環(huán)境因子按要求進行設(shè)置，然后與實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行比較分析，為控制提供依據(jù)，最后向控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號（溫度、濕度和光照強度）。

1.3外圍控制執(zhí)行系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要包括一些設(shè)備，包括加熱器、水泵、空調(diào)、通風(fēng)機和光照調(diào)節(jié)裝置（遮陽網(wǎng)滾筒機構(gòu)和補充照明設(shè)備），這些事自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置。

二、花房溫室系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

本花房溫室系統(tǒng)以HOLTEK MCU為主控制器，通過單總線與溫濕度傳感器通訊，發(fā)送檢測命令，并接收檢測結(jié)果，用自己內(nèi)部集成的AD轉(zhuǎn)換芯片將光明電阻隨光照變化的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，把兩次檢測到的結(jié)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(shè)置其相應(yīng)的范圍值。最后將檢測結(jié)果與設(shè)置值相比較，若超過范圍則報警并觸發(fā)相應(yīng)信號來自動調(diào)整實時參數(shù)值。

2.1傳感器采集系統(tǒng)硬件設(shè)計

本系統(tǒng)主要采用了DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)。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(chǎn)品具有超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)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(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單總線串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷［1］。

2.2微處理器核心模塊

本文所設(shè)計的花房溫室系統(tǒng)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(guān)按鈕，單片機復(fù)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(zhuǎn)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(tǒng)軟件設(shè)計

本裝置主要包括數(shù)據(jù)采集輸入，處理數(shù)據(jù)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(yīng)的數(shù)據(jù)，通過軟件進行環(huán)境因子的預(yù)設(shè)置，所測數(shù)據(jù)與設(shè)置數(shù)據(jù)進行比較來控制單片機I/O口，實現(xiàn)報警等功能。軟件系統(tǒng)主要包括：

（1）HOLTEK控制程序模塊：作為系統(tǒng)的主控制程序模塊，通過編程控制其他程序模塊的協(xié)調(diào)工作；鍵盤程序模塊：用來實現(xiàn)課題要求功能，使單片機完成相應(yīng)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(jié)

本文所設(shè)計的花房溫室系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)過測試運行，證明其性能穩(wěn)定，工作可靠，較好地實現(xiàn)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(xiàn)溫度濕度以及光照強度的檢測，并能設(shè)置其范圍值，超出范圍后能報警并能觸發(fā)相應(yīng)信號來調(diào)整溫室環(huán)境因子。可以用于小型溫室花卉養(yǎng)殖，對一些名貴品種花卉來北方養(yǎng)殖提供了解決方案，這使得其能投入生產(chǎn)實踐創(chuàng)造有利優(yōu)勢。

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