基于单片机的温光自动控制系统设计

程 全,樊 宇,赵 宇

基于单片机的温光自动控制系统设计

程 全1,樊 宇1,赵 宇2

(1.周口师范学院物理与电子工程系,河南周口466001;
2.周口师范学院计算机科学系,河南周口466001)

针对温室中温光控制的特点,提出了一种应用无线通讯技术实现温室的温光控制方案.结合工程实践,详细阐述了系统的工作原理并对硬件及软件的设计进行了分析.

单片机 ;PT2272;PT2262

农业种植结构的调整和优化,有力地促进了农业设施的发展.但是,应该看到,目前我国除一些蔬菜设施外,一般都是因地制宜、就地取材建立的简易保护设施,抵御自然灾害的能力和耐久性差,在低温、霜冻、高温期间栽培作物常受伤害,安全性、增产、增收的稳定性得不到保障.设施内作业以手工为主,一些自动化、机械化、智能化环境调控技术等现代高新技术没有普及,工作效率低,作业环境差,产量水平低,产品质量满足不了市场的需求.在园艺设施、装备及栽培技术的研究开发方面,特别是工厂化高效农业设施技术与发达国家相比还有很大差距.

随着电子技术、传感技术和控制技术的不断发展,无线与有线传输设备的普及,控制芯片、降温与控光设备可靠性的提高,完全可以实现蔬菜温室、花房等对温光要求较严格的场所对温光控制的自动运行.

1 系统介绍

目前,温光控制系统多采用有线传输方式,虽然抗干扰能力强,但是成本高,且控制距离有限,不易灵活设置.无线传输经过多年的发展,已经具备良好的发射和接收性能,抗干扰能力显著提高.同时,它还具有灵活性强,不易受地域限制,便于灵活设置与安装等特点.通过对电路优化设计,便可有效提高系统抗干扰能力和传输距离.

温光控制系统采用不同功能的传感器探测头,准确采集室内温度和室内光线等参数.把这些参数通过编码芯片、射频发射模块、射频接收模块和解码芯片后传给单片机,在对数据进行统计分析和智能化处理后,根据作物生长所需最佳条件,由计算机智能系统发出指令,使有关系统、装置及设备有规律运作,将室内温、光等诸因素综合协调到最佳状态.

1.1 电路组成

为了实现温室温光控制的自动控制,该系统采用LM335温度传感器与光敏电阻进行温度和光线的数据采集.当温度或光线高于设定数值上限时,通过OP-07将温度传感器或光电传感器的数据信息转换成开关信号,控制PT2262编码器编码产生触发报警信号,经由射频发射模块加载放大转换后将信号发出.射频接收模块接收到信号后将其传给解码器解码,由单片机控制系统AT89C2051对解码后的数据进行识别,驱动LED指示灯进行报警,并自动控制触发器或光电耦合器接通设备电路,使电动窗、排风扇和空调设备进行工作,把温度和光线始终保持在设定的数值范围.

1.2 硬件系统设计

信息采集发射模块主要是对信号进行采集,使其转换成可用信号并将其发送出去,主要由温度传感器、光电传感器、信号传感器、编码器、调制器、发射器、振荡器七部分组成.

接收控制模块主要完成信息的接收并把接收的信息通过CPU进行比较分析,然后根据分析结果发出控制指令,完成对温度和光线的控制.该模块主要由信息接收控制器、数据解码器、单片机控制系统、降温系统、开关窗系统、降温报警显示器、开光窗报警显示器等几部分组成.

为了使LM335满足用户设定的温度要求,在其1脚端连接一个滑动变阻器 R1作基准调节电阻,在2脚接 R2作调节电阻,利用V=得出所设定的温度,如设定温度为10℃时,将 R1设定不变,调节 Rw的阻值.当用电压表测的OP-07的输出端电压为0 V,既表示基准电压已调好.如果温度高于10℃时,LM335电阻减少,电流升高,电压升高,此时电压V1>V2,输出低电平;反之,低于10℃时,LM335电阻升高,电流减少,电压降低,V1

硫化镉光敏电阻器是由半导体材料制成的.光敏电阻器的阻值随入射光线(可见光)的强弱变化而变化,在黑暗条件下,它的阻值(暗阻)可达1～10 MΩ;在强光条件(100 LX)下,它的阻值(亮阻)仅有几百至数千欧姆.光敏电阻器对光的敏感性(即光谱特性)与人眼对可见光(0.4～0.76μm)的响应很接近,只要人眼可以感觉到的光都会引起它的阻值变化.

PT2272和PT2262是18脚双列直插式编解码IC,具有很强的抗干扰能力、功耗低、工作电压范围宽(3～15 V)等特点.除地址编码必须完全一致外,振荡电阻还必须匹配,否则接收距离会变近甚至无法接收.

2 软件设计

系统程序主要包括主程序、数据接收程序、数据处理程序及控制程序,系统中把 P1.3和 P1.4引脚分别作为光线监测和温度检测的信号输入端来使用,程序中开窗和开空调的时间可根据受控面积的大小来进行调节.下面给出系统部分原程序以供参考.

3 结论

主要利用传感技术对温光信号进行采集,然后利用编/解码器对信号进行编/解码,再利用嵌入式系统对信号进行分析判断,控制受控电路实现无线传输和智能化控制.系统结构简单,成本低,精度高,稳定可靠,温光特性曲线满足各项指标的要求.若采用不同的传感单元,可广泛应用于温度、湿度、光照等控制场合,实现模块化应用,具有广阔的市场前景和发展前途.

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Design of temperature and light auto-control system based on microcontroller

CHENG Quan1,FAN Yu1,ZHAO Yu2
(1.Department of Physics and Electronic Engineering,Zhoukou Normal University,Zhoukou 466000; 2.Department of Computer Science,Zhoukou Normal University,Zhoukou 466000,China)

In view of greenhouse in warm and light control characteristic,proposed one kind of application wireless communication technology realizing the greenhouse warm and light control plan.In the article unified the project practice to elaborate in detail the system principle of work and has carried on the analysis and the introduction to the hardware and software design.

mecrocontruler;PT2272;PT2262

TN4

A

1671-9476(2010)05-0054-03

2010-03-16

河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目(2009GGJS-118)

程 全(1978-),男,河南沈丘人,讲师,硕士,主要从事通信技术研究.