基于物聯網技術溫室大棚控制系統設計劉娟 （德州學院物理系，山東德州253023）摘要基于物聯網技術溫室大棚控制系統以AT89S52單片機為核心，采用加熱爐和風機、噴灌和滲灌、熒光燈，分別為溫室大棚進行加熱、增長二氧化碳濃度、增長空氣濕度、灌溉、人工補光；使用SHT10數字式溫濕度傳感器、FDS-100型土壤水分傳感器、SH-300-DH二氧化碳傳感器和TSL2561光強傳感器，將采集大棚內數據信息在液晶1602上顯示出來，并通過無線通信模塊nRF905將信號傳到從機。主機完畢各項數值預制和報警電路模塊功能，從機完畢采集數值顯示及加熱爐和風機、噴灌和滲灌和熒光燈控制功能。本文設計溫室大棚控制系統，可以實時采集控制溫室內空氣溫濕度、土壤濕度、光照強度、二氧化碳濃度等環境參數，以直觀數據顯示給顧客，并可以依照種植作物需求提供報警信息。核心詞AT89S52；傳感器；nRF9051緒論隨著通信技術飛速發展，人們已經不再滿足于人一與人之間通信方式以及需要人參加交互通信方式，一種更加智能、更加便捷通信方式為人們所期待。物聯網一種物體、機器間不需要人參加即可完畢信息交互通信方式(Internetofthings)便應運而生[1]。簡樸說，物聯網是物物相連網絡，在整個信息采集、傳遞、計算過程中無需人參加交互。物聯網是基于傳感器技術新型網絡技術，在當代農業中，大量傳感器節點構成了一張張功能各異監控網絡，通過各種傳感器采集與作物生產關于各種生產信息和環境參數，可以協助農民及時發現問題，精確地捕獲發生問題位置，對耕作、播種、施肥、灌溉等田間作業進行數字化控制，使農業投入品資源運用精準化、效率最大化[2]。無線傳感網絡由布置在監測區域內大量微型傳感器節點通過無線通信形成一種多跳自組織網絡，其重要目是采集與解決該網絡覆蓋范疇內監測參數信息[3]。無線傳感網絡在農業中一種重要應用是在溫室等農業設施中，采用不同傳感器和執行機構對土壤水分，空氣溫濕度和光照強度，二氧化碳濃度等影響作物生長環境信息進行實時監測，系統依照監測到數據將室內水、肥、氣、光、熱等植物生長所必須條件控制到最佳狀態，保證作物增產增收。依照當代農業科學技術研究成果表白，建立溫室可以建立適合植物生長生態環境，實現作物高產、高效。在農業當代化進程中，從作物播種、生長，到收獲、加工及檢測分析整個過程中都離不開傳感器應用，幾乎覆蓋了農業工程所有范疇，有力地支撐了智能農業技術體系?；谝陨辖Y識，本論文設計出一種基于物聯網技術溫室大棚控制系統。2系統方案與論證為了可以設計出一種成本低廉，精準度較高，連接簡樸溫室大棚控制系統，本設計給出了三種方案。2.1方案闡述方案一：本溫室大棚控制系統以AT89S52單片機為核心，采用加熱爐和風機、噴灌和滲灌和熒光燈，分別為溫室大棚進行加熱、增長空氣濕度、灌溉、增長二氧化碳濃度、人工補光；采用SHT10數字式溫濕度傳感器、FDS-100型土壤水分傳感器、SH-300-DH二氧化碳傳感器和TSL2561光強傳感器分別檢測溫室大棚空氣溫濕度、土壤濕度、二氧化碳濃度、光照度。數據采集某些使用AT89S52單片機，將隨被測各項數據變化電壓或電流采集過來，進行數據解決，在顯示電路上，將被測各項數據顯示出來。主機將采集到數值在液晶1602上顯示出來，并通過無線通信模塊nRF905將信號傳到從機。此外，主機完畢各項數值預制和報警電路模塊功能，從機完畢采集數值顯示及加熱爐和風機、噴灌和滲灌和熒光燈控制功能。系統總體構造框圖，如圖2.1所示。從機AT89S52無線通信模塊主機AT89S52空氣溫濕度傳感器加熱系統從機AT89S52無線通信模塊主機AT89S52空氣溫濕度傳感器加熱系統信號放大電路土壤水分傳感器通風系統信號放大電路土壤水分傳感器通風系統LCD顯示系統LCD顯示系統二氧化碳傳感器滲灌系統二氧化碳傳感器滲灌系統補光系統補光系統光強傳感器報警系統光強傳感器報警系統上位機MAX485上位機MAX485圖2.1系統框圖方案二：本溫室大棚控制系統采用MSP430為主控制器用來總體協調控制整個系統，對內部A/D采集數據進行解決，與內部設定數據庫比較，依照設定各參數發出指令控制采光、照明、二氧化碳添加、噴淋子系統，來變化大棚內部環境，運用MSP430來驅動液晶屏，實時地顯示大棚內外各環境參數。本系統采用兩塊TMP275溫度傳感器，來采集大棚內外溫度值。濕度和光強運用MSP430內部A/D通過P6.0～P6.34個端口進行多通道序列采集。采用TGS4160固態電化學型二氧化碳傳感器檢測溫室大棚中二氧化碳濃度。系統體系構造見圖2.2。MSP430主控制器液晶屏動態顯示溫度傳感器MSP430主控制器液晶屏動態顯示溫度傳感器電扇電扇濕度傳感器濕度傳感器噴淋子系統二氧化碳傳感器噴淋子系統二氧化碳傳感器采光子系統采光子系統照明子系統光敏傳感器照明子系統光敏傳感器二氧化碳添加子系統鍵盤輸入二氧化碳添加子系統鍵盤輸入圖2.2系統框圖方案三：本溫室大棚控制系統核心采用AT89C51單片機；溫度傳感器采用改進型智能傳感器DS18B20；智能濕度傳感器采用SHT11；光照度傳感器采用GZD-01型光照度感應探頭；CO2傳感器選用紅外線氣敏傳感器。A/D轉換模塊采用逐次漸近型8路A/D轉換器ADC0809，運用AT89C51單片機串行I/O口，采用了專用電平轉換芯片MAX232，把TTL電平轉換成RS232電平，將數據傳給上位機(PC機)，進行數據存儲。采用液晶顯示屏(LCD)進行實時顯示，系統框圖如圖2.3所示。LCD顯示溫度傳感器AT89CLCD顯示溫度傳感器AT89C51單片機二氧化碳傳感器鍵盤電路TC35i模塊數據存儲光照傳感器A/D變換濕度傳感器二氧化碳傳感器鍵盤電路TC35i模塊數據存儲光照傳感器A/D變換濕度傳感器 圖2.3系統框圖2.2方案比較方案一使用控制器為AT89S52單片機，方案二使用控制器為MSP430單片機，方案三使用控制器為AT89C51單片機，沒有數據存儲功能。與方案二和方案三單片機相比較，AT89S52單片機功耗低，性能高并且成本不高，并且完全可以滿足本方案需求。方案一使用SHT10數字式溫濕度傳感器來檢測溫室大棚中空氣溫濕度，方案二選取兩塊TMP275溫度傳感器，來采集大棚內外溫度值，方案三選取溫度傳感器DS18B20采集大棚內溫度。與方案二和方案三溫度傳感器相比SHT10數字式溫濕度傳感器不需外圍元件，直接輸出通過標定了相對濕度、溫度數字信號，無需通過AD轉換，連接簡樸，可以有效地解決老式溫、濕度傳感器局限性。方案一使用FDS-100型土壤水分傳感器檢測土壤中水分含量，方案二濕度和光強運用MSP430內部A/D通過P6.0～P6.34個端口進行多通道序列采集，方案三濕度傳感器SHT11測量濕度。與方案二和方案三相比較，方案一FDS-100型土壤水分傳感器是專業檢測土壤水分傳感器，檢測精度高，能直接穩定地反映各種土壤真實水分含量，密封性好，可長期埋入土壤中使用，且不受腐蝕。方案一使用SH-300-DH二氧化碳傳感器檢測溫室大棚中二氧化碳含量，方案二使用TGS4160固態電化學型二氧化碳傳感器檢測溫室大棚中二氧化碳濃度，但TGS4160預熱時間較長，普通約為2小時，方案三選用紅外線氣敏傳感器檢測二氧化碳濃度。與方案二和方案三相比較，SH-300-DH二氧化碳傳感器具備對二氧化碳敏捷度高、受溫濕度環境影響小、穩定性好、使用以便、成本低等特點。方案一使用TSL2561光強傳感器變送器檢測溫室大棚內光強照度，方案二濕度和光強運用MSP430內部A/D通過P6.0～P6.34個端口進行多通道序列采集，方案三使用GZD-01型光照度感應探頭。與方案二與方案三相比較，方案一TSL2561光強傳感器采用先進電路模塊技術開發變送器，體積小、安裝以便、線性度好、傳播距離長、抗干擾能力強。綜上所述，依照對三種方案比較以及對設計溫室大棚控制系統成本低廉，精準度較高，連接簡樸規定，選取方案一來設計本溫室大棚控制系統。3系統硬件設計溫室大棚控制系統硬件某些重要由控制器模塊，電源電路模塊，空氣溫濕度測量電路模塊，土壤濕度測量電路模塊，光強測量電路模塊、二氧化碳濃度測量電路模塊，顯示電路模塊，報警電路模塊、通信電路模塊、控制電路模塊構成。3.1控制器模塊本設計控制器模塊選用AT89S52，它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具備8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash容許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有機靈8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應用系統中得到廣泛應用。(1)原則功能：8K字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定期器，2個數據指針，三個16位定期器/計數器，一種6向量2級中斷構造，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路[4]。此外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選取節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，容許RAM、定期器/計數器、串口中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一種中斷或硬件復位為止。(2)在外部構造上，AT89S52單片機和MCS-51系列單片機構造相似，有三種封裝形式，分別是PDIP形式，為40針腳；PLCC形式，為44針腳；TAFP形式，也為44針腳[5]。其中，慣用為PDIP形式，如圖3.1所示。圖3.1AT89S52引腳圖3.2空氣溫濕度測量電路模塊本設計選取SHT10數字式溫濕度傳感器來檢測溫室大棚中空氣溫濕度。SHT10數字式溫濕度傳感器是由Sensirion公司推出一種可以同步測量濕度、溫度傳感器，不需外圍元件直接輸出通過標定了相對濕度、溫度數字信號，可以有效地解決老式溫、濕度傳感器局限性。其特點：溫濕度傳感器、信號放大、A/D轉換、I2C總線接口所有集成于一種芯片上(CMOSens技術)；全校準相對濕度及溫度值輸出；具備露點值計算輸出功能；免外圍元件；卓越長期穩定性；測量精度高，濕度精度為±3.5，溫度精度為±0.5℃(在20℃時)；可靠CRC數據傳播校驗功能；片內裝載校準系數，保證100%互換性；電源電壓為2.4~5.5V[6]引腳功能：1（GND）：接地；2（DATA）與3（SCK）：串行數字接口，其中DATA為數據線；4（VDD）：接電源。如圖3.2所示，SHT10數字式溫濕度傳感器來檢測溫室大棚中空氣溫濕度，并將檢測到信號傳送給單片機P0口，讓單片機解決。圖3.2SHT10數字式溫濕度傳感器連接電路圖3.3土壤濕度測量電路模塊本設計選取FDS-100型土壤水分傳感器檢測土壤中水分含量。FDS-100型土壤水分傳感器引腳功能[7]如下：紅線（VDD）：5-12V電源輸入黃線(V-OUT)：電壓輸出0～1.875VDC黑線(GND)：地線功能及特點：本傳感器體積小巧化設計，攜帶以便，安裝、操作及維護簡樸。構造設計合理，不繡鋼探針保證使用壽命。外部以環氧樹脂純膠體封裝，密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蝕。土質影響較小，應用地區廣泛。測量精度高，性能可靠，保證正常工作。響應速度快，數據傳播效率高。FDS-100型土壤水分傳感器通過LM358經信號放大輸送至單片機P0口，電路如圖3.3所示。圖3.3FDS-100型土壤水分傳感器連接電路圖3.4光強測量電路模塊本設計選取TSL2561光強傳感器檢測溫室大棚光照度。各引腳功能[8]如下：腳1和腳3分別是電源引腳和信號地。其工作電壓工作范疇是是2.7V-3.5V。腳2，器件訪問地址選取引腳。由于該引腳電平不同，該器件有3個不同訪問地址。腳4和腳6，總線時鐘信號線和數據線。腳5中斷信號輸出引腳。當光強度超過顧客編程設立上或下閾值時器件會輸出一種中斷信號。TSL2561光強度數字轉換芯片與單片機P0相接，電路原理圖如圖3.4所示。圖3.4TSL2561光強傳感器連接電路圖3.5二氧化碳測量電路模塊本設計采用SH-300-DH二氧化碳檢測模塊檢測大棚內二氧化碳濃度。該模塊重要應用于CO2含量檢測，具備體積小，反映敏捷，檢測精度高等長處。其重要性能參數[9]如下所示：(1)檢測范疇：0-3000PPM；(2)精度：0-3000PPM，10-50℃(3)響應時間：不大于30秒(0-80%)，數據更新時間:2秒；(4)預熱；<90秒(25℃(5)輸出：模仿：0-3V；數字UART：默認波特率9600bps；(6)輸入電壓：DC7V-12V；該模塊具備模仿量輸出和數字量輸出兩種方式，在系統設計中，采用是數字通信方式，該傳感器數字輸出腳直連到單片機RXD管腳上。電路圖如圖3.5所示。圖3.5SH-300-DH二氧化碳傳感器連接電路3.6顯示電路模塊本設計采用LCD1602作為輸出器件，其特點如下：(1)顯示質量高：由于LCD每一種點在收到信息后就始終保持那中色彩和亮度，恒定發光，不需要不斷刷新亮點，因而畫質高且不會閃爍。(2)數字式接口，與單片機系統接口簡樸，操作更以便。(3)體積小，質量輕。(4)功耗低，耗電量比其她顯示屏件小得多。電路原理圖如圖3.6所示。圖3.6LCD1602顯示電路圖3.7報警電路模塊本系統專門設計了報警電路模塊，由晶體管和蜂鳴器構成。由單片機I/O口輸出信號控制晶體管導通或截止，晶體管導通，則蜂鳴器報警。當某個監控參數長時間(詳細時間由程序設定)超過其合理上下限范疇時，報警系統啟動。它與單片機連接電路如圖3.7所示。圖3.7報警電路3.8通信電路模塊本系統通信電路模塊分為主機與從機之間無線通信和單片機與上位機之間串口通信。主機與從機之間無線通信重要是主機把采集到空氣溫濕度、土壤濕度、二氧化碳濃度以及光強照度數據通過一對配備nRF905無線收發模塊發送到從機，從機接受數據并控制加熱系統、通風系統、滴灌系統、補光系統以及報警子系統運營。nRF905是挪威Nordic公司推出單片射頻發射器芯片，工作電壓為1.9~3.6V，32引腳QFN封裝（5mm×5mm），工作于433/868/915MHz3個ISM頻道。nRF905可以自動完畢解決字頭和CR(循環冗余碼校驗)工作，可由片內硬件自動完畢曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配備非常以便，其功耗非常低，以-10dBm輸出功率發射時電流只有11mA，在接受模式時電流為12.5mA[10]。單片機由I/O端口控制nRF905模塊狀態接口、模式接口和SPI接口。nRF905詳細構造圖如圖3.8所示。3.8nRF905構造圖主機與從機之間通信通過無線收發模塊實現。以AT89S52單片機為微控制器，與設計好nRF905無線收發模塊相連接，具備數據發送和數據接受功能。連接電路由一對配備nRF905模塊構成，其中一端作為發送端，另一端作為接受端。主機與從機之間無線通信連接電路圖見附錄1。本系統單片機與上位機之間串口通訊采用符合RS-485電氣原則MAX485芯片。RS-485原則特點：采用差動發送/接受，共模抑制比高，抗干擾能力強；傳播速率高，它容許最大傳播速率可達10Mb/s(傳送15m)；傳送距離遠，采用雙絞線，在不用MODEM狀況下，當以100kb/s傳播速率時，可傳送距離為1.2km；能實現多點對多點通信，RS-485容許平衡電纜上連接32個發送器/接受器對。它非常適合溫室大棚規模擴大時測控系統擴展。單片機和上位機之間通信必要用RS232/RS485轉換器EM485B將電平進行轉換。MAX-485與單片機連接電路，如圖3.9所示。圖3.9單片機與上位機通信電路圖3.9控制電路模塊本設計控制電路模塊選用繼電器作為控制系統開關。繼電器是一種電子控制器件，它具備控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路），普通應用于自動控制電路中，它事實上是用較小電流去控制較大電流一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。如圖3.10所示，從機從主機接受指令控制繼電器開關，從而使各類執行器件起到對溫室環境調節作用。圖3.10繼電器控制電路3.10電源電路模塊本設計中用到3種電源，分別為-5V、+5V、＋12V。如圖3.11所示，220V交流電經變壓器降壓、橋式整流、電容濾波后由7905、7805、7812三端集成穩壓管分別得到-5V、+5V、＋12V電壓，為整個系統供電。圖3.11電源電路圖4系統軟件設計依照空氣溫濕度、土壤濕度、二氧化碳濃度、光照度等數據特點和農作物生長特點，本系統對溫室空氣溫度、光照度進行PID算法控制。兩者數據先被傳感器采集，通過信號解決，存入AT89S52內部數據存儲器，與設定值進行比較，通過PID算法得到控制量并由單片機輸出去控制加熱爐、補光光源。4.1PID控制算法原理控制器自身是一種基于對“過去”、“當前”和“將來”信息預計簡樸控制算法。常規控制系統重要由控制器和被控對象構成。作為一種線性控制器，它依照給定值和實際輸出值構成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制，故稱控制器。在持續控制系統中，PID控制器輸出u(t)與輸入e(t)之間成比例、積分、微分關系。即(4.1)寫成傳遞函數形式(4.2)PID控制器各個參數對系統動態和穩態性能有不同影響[11]。A比例作用比例作用引入是為了及時成比例地反映控制系統偏差信號，以最迅速度產生控制作用，使偏差向減小趨勢變化。(1)對動態特性影響比例控制參數Kc凡加大，使系統動作敏捷，速度加快，Kc偏大，振蕩次數加多，調節時間加長。當Kc太大時，系統會趨于不穩定，若Kc太小，又會使系統動作緩慢。(2)對穩態特性影響加大比例系數Kc，在系統穩定狀況下，可以減小穩態誤差ess，提高控制精度，但是加大Kc只是減少ess，卻不能完全消除穩態誤差。在PID控制閉環系統中，對于設定值變化和外擾響應是不同，在工程應用上對兩者性能規定也有所不同，對設定值變化普通規定滿足一定前提條件，如無超調下迅速跟蹤對外擾則但愿閉環系統在具備一定衰減比狀況下迅速克服。B積分作用積分作用引入，重要是為了保證被控量在穩態時對設定值無靜差跟蹤，它對系統性能影響可以體當前如下兩方面：(1)對動態特性影響積分作用普通使系統穩定性下降。如果積分時間Ti太小系統將不穩定，Ti偏小，振蕩次數較多；如果Ti太大，對系統性能影響減少，當Ti適當時，過渡特性比較抱負。(2)對穩態特性影響積分作用能消除系統穩態誤差，提高控制系統控制精度。但是Ti太大時，積分作用太弱，以至不能減小穩態誤差。C微分作用微分作用普通與比例作用或積分作用聯合伙用，構成PD控制或者PID控制。微分作用引入，重要是為了改進閉環系統穩定性和動態特性，如使超調量較小，調節時間縮短，容許加大比例控制，使穩態誤差減小，提高控制精度。當微分時間Td偏大時，超調量較大，調節時間較長；當Td偏小時，超調量也較大，調節時間也較長只有適當時，可以得到比較滿意過渡過程。直觀地分析，假設被控對象存在一定慣性，微分作用將使得控制作用與被控量，與偏差量將來變化趨勢之間形成近似比例關系。從頻域分析角度講，微分作用等效于一種高通濾波器，即有也許在控制輸出中引入較強高頻噪聲，這是實際控制所不但愿。在當代由于計算機進入控制領域，用數字計算機代替模仿計算機調節器構成計算機控制系統，用軟件實現PID控制算法，并且可以運用計算機邏輯功能，使PID控制更加靈活。計算機控制是一種采樣控制，它只能依照采樣時刻偏差值計算控制量。因而，持續PID控制算法不能直接使用，需要采用離散化辦法。在計算機PID控制中，使用是數字PID控制器。當前有位置式PID控制算法以及增量式PID控制算法[12]。本系統采用了增量數字化PID算法。增量式控制器是指控制器每次輸出只是控制量增量，當執行機構，例如步進電機，需要是增量而不是位置量絕對數值時，就可以使用增量式PID控制器進行控制[13]。增量，當執行機構需要是控制量增量時，應采用增量式PID控制。依照遞推原理可得(4.3)用式(4.3)減式(4.4)，可得增量式PID控制算法(4.4)式(4.5)稱為增量式PID控制算法，將其進一步可改寫為(4.5)式中，，，增量式控制雖然只是算法上作了一點改進，卻帶來了不少長處[14]：(1)由于計算機輸出增量，因此誤動作時影響小，必要時可用邏輯判斷辦法去掉。(2)手動/自動切換時沖擊小，便于實現無擾動切換。此外，當計算機發生故障時，由于輸出通道或執行裝置具備信號鎖存作用，故仍能保持原值。(3)算式中不需要累加?？刂圃隽縰(k)擬定，僅與近來k次采樣值關于，因此較容易通過加權解決而獲得比較好控制效果。但是增量式控制也有其局限性之處[15]：積分截斷效應大，有靜態誤差；溢出影響大。因而，在選取時不可一概而論，普通以為在以晶閘管作為執行器或在控制精度規定高系統中，可采用位置式控制算法，而在以步進電動機或電動閥門作為執行器系統中，則可采用增量式控制算法。4.2系統下位機主程序流程圖設計本系統軟件下位機程序重要由下位機各數據測控、上位機與下位機通訊、報警等程序構成。下位機主程序流程圖，如圖4.1所示。傳感器采集數據存儲入單片機，單片機初始化，開始比較采集空氣溫濕度與否在測量范疇內，如果在測量范疇內，則比較采集到土壤濕度與否在測量范疇內，否則進入空氣溫度調節子程序，控制加熱爐加熱或者通風系統通風以升高或減少空氣溫濕度，然后比較采集到土壤濕度與否在測量范疇內，以此類推，當比較完采集到二氧化碳濃度后進入下一種循環重新開始比較空氣溫濕度。開始開始 系統初始化系統初始化參數設定參數設定空氣溫濕度測量空氣溫濕度測量空氣溫度與否在測量范疇內空氣溫度與否在測量范疇內NY空氣濕度測量空氣溫度調節子程序空氣濕度測量空氣溫度調節子程序空氣濕度與否在測量范疇內空氣濕度與否在測量范疇內 N 空氣濕度調節子程序Y空氣濕度調節子程序土壤濕度測量土壤濕度測量土壤濕度與否在測量范疇內土壤濕度與否在測量范疇內N土壤濕度調節子程序Y土壤濕度調節子程序二氧化碳濃度測量二氧化碳濃度測量二氧化碳濃度與否在測量范疇內二氧化碳濃度與否在測量范疇內N二氧化碳濃度調節子程序二氧化碳濃度調節子程序光照度測量Y光照度測量二氧化碳濃度與否在測量范疇內二氧化碳濃度與否在測量范疇內NN光照度調節子程序光照度調節子程序Y圖4.1主程序圖5結論本次設計結合單片機技術、傳感器技術和物聯網技術，構建了一種基于物聯網技術溫室大棚控制系統。本系統是本著在不影響功能實現前提條件下盡量減少生產成本宗旨，以AT89S52為核心，以PID控制為重要控制方式，以檢測并調節空氣溫濕度、土壤濕度、CO2濃度和光照度為重要目測控系統。該系統可以實現對溫室大棚參數信息實時檢測和調節并報警，并且通過無線傳播模塊nRF905將采集信息傳送給控制主機，再結合有線技術傳送給上位機，將無線技術和有線技術結合起來，實現遠程參數無線控制。成果表白，該控制系統具備良好擴展性和實用性，對于實現溫室智能化測控管理，減少勞動強度，提高生產效率，創造大棚生產最佳效益將產生積極作用。參照文獻[1]管繼剛．物聯網技術在智能農業中應用[J]．通信管理與技術，(3)：24－27．[2]孫科．物聯網在當代農業上應用[J]．無線互聯科技，(3)：19．[3]龔道禮．基于無線傳感器網絡環境監測系統研制[D]．中華人民共和國地質大學，：8．[4]胡漢才．單片機原理及系統設計[M]．北京：清華大學出版社，：20－26．[5]劉守義．單片機應用技術[M]．西安：西安電子科技大學出版社，．[6]戴勇，周建平，梁楚華，趙二明.基于AT89S52單片機多功能智能溫室測控系統[J]．農機化研究，(5)：139．[7]龔元石，李子忠．FDS探針兩種埋設方式下土壤水分測定及其比較[J]．農業工程學報，1997，13(2)：242－244．[8]來清民．傳感器與單片機接口及實例[M]．北京：北京航空航空大學出版社，：139－141．[9]鐘亞飛．基于單片機溫室二氧化碳測控系統設計[D]．山東科技大學，：13.[10]莢慶，王代華，張志杰．基于nRF905無線數據傳播系統[J]．國外電子元器件．，(1)：29－31．[11]趙建華，沈永良．一種自適應PID控制算法[J]．自動化學報，，27(2)：417－420.[12]劉金琨．先進PID控制MATLAB仿真[M]．北京：電子工業出版社(第2版)，，9．[13]張宇河，金鈺．計算機控制系統[M]．北京；北京理工大學出版社，1996．[14]IbrahimKayaNusretTanDerekP．Atherton．ArefinementprocedureforPIDcontrollers[J]．ElectricalEngineering，()(88)：215–221．[15][美]KatsuhikoOgata.陸伯英，于海勛等(譯)．當代控制工程(第三版)[M]．北京：電子工業出版社，，3.DesignoftheIntelligentMonitoringSystemforGreenhouseBaseduponInternetofThingsLiuJuan(DepartmentofPhysics，DezhouUniversity，Dezhou，253023)AbstractBasedonthecontentofthenetworkingtechnologiesgreenhousecanopycontrolsystembyAT89S52singlechipmicrocomputerasthecore，theheatingfurnaceandfan，sprinklerirrigationandirrigation，fluorescentlamp，respectively，andtoincreasetheheatshedgreenhousecarbondioxideconcentration，increasetheairhumidity，irrigation，artificiallightsupplement；SHT10digitaltemperatureandhumiditysensors，usingFDS-100typesoilmoisturesensor，SH-300-DHcarbondioxidesensorandTSL2561stronglightsensor，willshedthedatacollectedintheinformationintheliquidcrystaldisplayonthe1602，andthroughtheserialcablecommunicationwillsignalstofromthemachine.Thehosttofinishthenumericalprecastandalarmcircuitmodulefunction，andfromthecompletecollectionofmachinenumericaldisplayandheatingandfan，sprinklerirrigationandirrigationandfluorescentlampcontrolfunctions.Inthispaperthedesigngreenhousecanopycontrolsystem，cancollectreal-timecontroloftheairtemperatureandhumidityingreenhouse，soilhumidity，lightintensity，theconcentrationofcarbondioxideandotherenvironmentalparameterstointuitivedatashowstotheuser，andmay，accordingtothedemandofplantingcropsprovidealarminformation.KeywordsAT89S52；SHT10；FDS-100；SH-300-DH；TSL2561 致謝在論文完畢之際，我要特別感謝我指引教師張秀梅熱情關懷和悉心指引。在我撰寫論文開題過程中，張教師傾注了大量心血和汗水，無論是在論文選題、構思和資料收集方面，還是在論文中期過程檢查以及成文定稿方面，我都得到了張教師悉心細致教誨和無私協助，特別是她廣博學識、深厚學術素養、嚴謹治學精神和一絲不茍工作作風使我終身受益，在此表達真誠地感謝和深深謝意。謝我班主任劉毅教師，謝謝她在這四年中為咱們全班所做一切，她不求回報，無私奉獻精神很讓我感動，再次向她表達由衷感謝。同步還要謝謝同窗們，在我論文設計過程中予以協助，使我可以順利完畢論文設計。最后，感謝我母?！轮輰W院四年來對我大力栽培。我還要感謝含辛茹苦撫養我長大父母，謝謝您們!附錄1主機與從機無線通信模塊電路圖附錄2系統總電路圖附錄3程序#include<reg52.h> //"頭文獻"#include<1602.h>#include<cat24c.h>#include<ds1302.h>#include<0832.h>#include<wenshi.h>#include<image.h>sfrAUXR=0x8e;sfrAUXR1=0xa2; //"key記錄鍵值；k自動控制標志；i、b用于顯示"unsignedcharkey=0,k=0,i=0,b=0,m=0,j=0,l=0,g=10,s=0；//"m、l、j、g用于計時"unsignedcharxdatashow[8]; //"用于顯示轉換"unsignedcharxdatawet[6]; //"濕度[0:1]、溫度[2:3]、CO2[4]、光強[5]"unsignedcharxdatamax[6]={0};unsignedcharxdatamin[6]={0};unsignedcharxdatat0ime[8]={1,2,3,5,6,7,8,9};/**///"比較參量0,時間[0:1]、濕度[2:3]、溫度[4:5]、CO2[6]、光強[7]"unsignedcharxdatat1ime[8]={1,2,3,5,6,7,8,9};/**///"比較參量1,時間[0:1]、濕度[2:3]、溫度[4:5]、CO2[6]、光強[7]"unsignedcharaddress=0x10； //"RAM地址"sbitkey1=P1^7; //"按鍵1" sbitkey2=P0^1; //"2" sbitkey3=P0^2; //"3" sbitkey4=P0^0; //"4" sbitled=P0^3; //"12864背燈"sbitco2=P3^7; //"CO2加熱"sbitmo=P2^0; //"電機"sbitli=P2^1; //"加熱燈"voidmenu();voidwelcome() //"歡迎界面"{ chn_disp(0x92,4,"歡迎使用"); chn_disp(0x98,8,"吉林大學電子學院");}voidreadall() //"讀取時間、濕、溫、CO2、光強"{ Read_RTC(); RH(wet); wet[4]=Adc0832(1); wet[5]=Adc0832(1);}voidchange(unsignedcharn) //"數據格式轉換"{ unsignedchark; unsignedintg; switch(n) { case0: for(k=0;k<3;k++) { show[6-3*k]=set_rtc_code[k]/16+'0'; show[7-3*k]=set_rtc_code[k]%16+'0'; } show[5]=show[2]=':'; break; case1: show[0]=set_rtc_code[6]/16+'0'; show[1]=set_rtc_code[6]%16+'0'; show[4]=set_rtc_code[4]/16+'0'; show[5]=set_rtc_code[4]%16+'0'; show[6]=set_rtc_code[3]/16+'0'; show[7]=set_rtc_code[3]%16+'0'; break; case2: show[0]=t0ime[1]/16+'0'; show[1]=t0ime[1]%16+'0'; show[3]=show[2]='-'; show[4]=t0ime[0]/16+'0'; show[5]=t0ime[0]%16+'0'; break; case3: show[0]=t1ime[1]/16+'0'; show[1]=t1ime[1]%16+'0'; show[3]=show[2]='-'; show[4]=t1ime[0]/16+'0'; 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clean(); showall(i++); choose(3,0); choose(b,1); break; case2: case3: showall(0); choose(3,1); break; case4: led=0; //wr_lcd(comm,0x08); i=b=0; break; }break; case2: switch(key) { case1: i=i+10*b; clean(); showall(i++); choose((b/3)*2+1,1); b=0; break; case2: showall(i-1); choose(b,0); b++; if(b>3)b=0; choose(b,1); break; case3: showall(i-1); choose(b,0); if(!b)b=4; b--; choose(b,1); break; case4: i=0; menu(); break; }break; case3: switch(key) { case1: clean(); if(!b)s=g; showall((i++)+b); if(b>1) choose(1,1); elsechoose(100,1); i+=b; b=0; break; case2: choose((b%3)+1,0); b++; if(b>5)b=0; showall(i-1+(b/3)*7); choose((b%3)+1,1); break; case3: choose((b%3)+1,0); if(!b)b=6; b--; showall(i-1+(b/3)*7); choose((b%3)+1,1); break; case4: i--; clean(); showall(i-1); choose(b=0,1); break; }break; case4: switch(key) { case1: g=s; Write24C02(g,0xfe); ok(); break; case2: if(s<10)s++; elseif(s<30)s+=5; elseif(s<90)s+=10; showall(3); break; case3: if(s>30)s-=10; elseif(s>10)s-=5; elseif(s>0)s--; showall(3); break; case4: i--; clean(); showall(i-1); choose(1,1); b=0; break; }break; case5: switch(key) { case1: Initial(); ok(); break; case2: showall(i-1); choose(b/3+b+100,0); b++; if(b>6)b=0; choose(b/3+b+100,1); break; case3: add(b); showall(i-1); choose(b/3+b+100,1); break; case4: i=3; clean(); showall(i-1); choose(2,1); b=1; break; }break; case6: switch(key) { case1: if(b>2) { record(); ok(); } else { choose(1+b,0); b+=2; choose(9+b,1); } break; case3: if(b<2) { choose(1+b,0); if(b)b=0; elseb=1; choose(1+b,1); } elseif(b==2) { t0ime[3]++; if(!t0ime[3]) { if(t0ime[2]<0x03)t0ime[2]++; elset0ime[2]=0x03; } if(t0ime[2]==0x03) { if(t0ime[3]>0xe7)t0ime[3]=0xe7; } } elseif(b>2) { t1ime[3]++; if(!t1ime[3]) { if(t1ime[2]<0x03)t1ime[2]++; elset1ime[2]=0x03; } if(t1ime[2]==0x03) { if(t1ime[3]>0xe7)t1ime[3]=0xe7; } } showall(i-1); break; case2: if(b<2) { choose(1+b,0); if(b)b=0; elseb=1; choose(1+b,1); } elseif(b==2) { if(!t0ime[3]) { if(t0ime[2]) { t0ime[2]--; t0ime[3]=0xff; } } 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