基于STC12单片机的大棚自动化管理系统

作者/张红亮，成都理工大学核技术与自动化工程学院

基于STC12单片机的大棚自动化管理系统

作者/张红亮，成都理工大学核技术与自动化工程学院

系统由单片机控制模块，数据采集模块和控制模块组成。通过传感器实时监控大棚内的温度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度的参数信息，反馈至单片机分析处理，单片机对出现的异常环境信息采取应对措施，保证农作物的正常生长，节省劳动力，实现了大棚的自动化管理。

单片机；传感器；自动化管理；温室大棚

引言

随着科学技术的飞速发展，农业的智能化和信息化脱颖而出。现代农业化的信息化与智能化的潮流越来越热，信息技术为农业生产带来的便利为广大农民所熟知，农业信息化与智能化已经是未来农业发展的必然趋势。设计一种基于单片机的大棚自动化管理系统，通过对大棚环境的监测数据分析，结合作物的生长规律，实施自动化控制管理，保证作物的正常生长。

1.系统设计方案

系统选用STC12C5A60S2系列单片机建立主控平台，当传感器实时采集大棚内的环境信息：温度、土壤湿度、二氧化碳浓度、光照强度传递给单片机，单片机根据原设定参数范围进行比较，将范围之外的参数进行分析，得出需要调控的程度并控制效应器进行适度的调控使得该目标参数回归至合适的范围内。系统框图如图1所示。

图1 系统框图

2.硬件设计

系统的主控单元选用STC12C5A60S2系列单片机，配备了看门狗，能够使在异常状态下重启系统，使系统做到永不死机。单片机自带8路A/D转换器，可做电压检测，单片机上电复位后P1口为弱上拉性I/ O口，可通过软件将P1口的一路设置为A/D转换。STC12C5A60S2单片机最小系统如图2所示。

图2 STC12C5A60S2单片机最小系统

大棚内温度检测采用DS18B20温度传感器，体积小巧，检测精度高。采用单总线通信配合单片机进行温度传输。

光照检测采用光敏电阻进行检测，将光照强度转换为电压信息，配合STC12C5A60S2单片机P1口A/D转换，经过计算处理，得到光照信息。土壤湿度检测与二氧化碳浓度检测均采用集成的传感器设备，处理方式与光照检测方法相同，将环境的物理信息转换为电压信息，通过单片机内部A/D转换器并经过算法处理，得到当前环境的土壤湿度与二氧化碳浓度。由于采用单片机内部A/D转换器，不仅降低了电路设计成本，还简化电路的复杂度。

当检测到环境的异常信息，需要做应对处理时，只需单片机驱动对应的控制设备：水泵，电机，继电器，便可实现对当前环境的补偿，维持大棚作物生长的最佳环境。

3.系统应用价值

比较人工的管理控制来说，基于单片机的大棚自动化管理系统最大的好处就是能够相对恒定的控制大棚作物的生长环境，对于环境要求比较高的作物来说，更能避免因为人为因素而造成生产损失。该系统可以根据大棚作物的种类与大小进行全系统装置的合理缩放，是一种保证大棚作物在相对经济的基础上实现自动化管理的装置。

相对生产来说，将智能化控制应用到农作物生产后，农作物的生产效率比人工控制有极大的提高。相对运行成本来的核算，对于有一定规模的种植企业来说，极大的降低了劳动力成本。

4.结论

本设计由主控芯片STC12C5A60S2控制的各个传感器和装置进行多方位的数据采集，自动对环境参数进行设定，满足不同农作物在不同生长期对环境的特定需求的，可对大棚作物生长环境实行全天候的自动化管理调控。系统设计简单，特点明确，具有良好的应用前景与推广价值。

＊ [1]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京航空航天大学出版社,2007.

＊ [2]金伟正.单线数字温度传感器的原理与应用[J].仪表技术与传感器,2000(7):42-43.

＊ [3]蒋桂霞,成谢峰,王永燕.温室大棚实现自动喷灌控制装置[J].现代电子技术,2002(7):67-68.

＊ [4]戴佳,戴卫恒.51单片机C语言应用程序设计实例精讲[J].2006.