智能温室控制器的开发

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  • 1 引言
       现代大型温室中,所有环境因子如室内温、光、气、湿、热、营养液养分状况与温度、植物根部环境温湿度等因子的监测、传感、调节,都由计算机进行综合管理,实行自动控制。但是目前我国设施农业才刚刚起步,相当一部分温室生产效益低。温室环境调控能力和调控水平、生产管理水平低,仍主要是依据管理者个人经验和主观感觉进行决策的粗放式管理。温室环境调控与生产管理设施未完善配套,较多温室环境监测与控制系统硬件与软件依赖国外进口。因此, 开发出符合中国国情的自动化温室系统, 才是解决问题的关键。本课题的研究目标是开发一款基于485通讯的温室控制器,能独立对各个温室模块进行控制。同时也可以和上位机进行通信,接受上位机指令对各个模块进行控制,并把采集的数据传给上位机。
    2 设计方案
    系统硬件以89C52为控制核心,按设计要求控制器应具有以下功能:1)采集信息(如DI, AI, 网络传感器等);2 )控制(能够对DO, DA, 网络执行机构进行操作);3) 根据被控对象能嵌入一定的算法;4 )具有LCD 显示功能(点阵);5 )具有报警功能;6 )根据需要能存储数据;7 )有键盘操作功能;8)遵循RS-485 协议,能够与其他测控模块通讯。根据上述功能要求,本智能控制器的功能框图如图1 所示:

    控制器需要和485总线的各个模块进行通信,接受各种环境参数,并通过这些模块对温室中的环境进行控制。上位机需要从控制器中读取环境参数的数据并对其发送参数设定值。与总线上模块的通信模式和与上位机的通信模式分别如图2,图3所

    根据以上的功能要求,本智能控制器的电路原理框图如图4 所示。系统主要由下列几个部分组成:
     


    3  硬件模块设计
        1、数据存储模块
        数据存储采用AT24C64型EEPROM ,拥有8K的数据存储量。它的寻址范围是0000H~1FFFH。存储的数据有时间,温度,光照强度,湿度等。时间包括年,月,日,时,分,秒,它们是两位数,而温度是两位数,光照强度是三位数,湿度是两位数,PH值要有四位数,CO2浓度也是四位数。由于数字要用ASC码来存储,所以一位数就要占一个字节,总共27个字节顺序存储。读取时,严格按照每个参数的位数进行。要读取指定参数的值,可通过计算它的存储字节地址来读取。
    2、时钟模块
    时钟模块采用DS1302,作为控制器的日历时钟。其主要特点是使用简单,接口容易,与计算机连线少,还可以对实时时钟备份电池进行慢速充电。DS1302内部具有实时时钟,日历和用户可用RAM。通过一个简单的串行口与微机通信,时钟可由用户决定是以24小时制式或12小时制式工作。

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