基于STC12單片機的大棚自動化管理系統(tǒng)

作者/張紅亮，成都理工大學核技術(shù)與自動化工程學院

基于STC12單片機的大棚自動化管理系統(tǒng)

作者/張紅亮，成都理工大學核技術(shù)與自動化工程學院

系統(tǒng)由單片機控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊組成。通過傳感器實時監(jiān)控大棚內(nèi)的溫度、土壤濕度、光照強度、二氧化碳濃度的參數(shù)信息，反饋至單片機分析處理，單片機對出現(xiàn)的異常環(huán)境信息采取應(yīng)對措施，保證農(nóng)作物的正常生長，節(jié)省勞動力，實現(xiàn)了大棚的自動化管理。

單片機；傳感器；自動化管理；溫室大棚

引言

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)的智能化和信息化脫穎而出。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)化的信息化與智能化的潮流越來越熱，信息技術(shù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的便利為廣大農(nóng)民所熟知，農(nóng)業(yè)信息化與智能化已經(jīng)是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。設(shè)計一種基于單片機的大棚自動化管理系統(tǒng)，通過對大棚環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，結(jié)合作物的生長規(guī)律，實施自動化控制管理，保證作物的正常生長。

1.系統(tǒng)設(shè)計方案

系統(tǒng)選用STC12C5A60S2系列單片機建立主控平臺，當傳感器實時采集大棚內(nèi)的環(huán)境信息：溫度、土壤濕度、二氧化碳濃度、光照強度傳遞給單片機，單片機根據(jù)原設(shè)定參數(shù)范圍進行比較，將范圍之外的參數(shù)進行分析，得出需要調(diào)控的程度并控制效應(yīng)器進行適度的調(diào)控使得該目標參數(shù)回歸至合適的范圍內(nèi)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.硬件設(shè)計

系統(tǒng)的主控單元選用STC12C5A60S2系列單片機，配備了看門狗，能夠使在異常狀態(tài)下重啟系統(tǒng)，使系統(tǒng)做到永不死機。單片機自帶8路A/D轉(zhuǎn)換器，可做電壓檢測，單片機上電復(fù)位后P1口為弱上拉性I/ O口，可通過軟件將P1口的一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換。STC12C5A60S2單片機最小系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 STC12C5A60S2單片機最小系統(tǒng)

大棚內(nèi)溫度檢測采用DS18B20溫度傳感器，體積小巧，檢測精度高。采用單總線通信配合單片機進行溫度傳輸。

光照檢測采用光敏電阻進行檢測，將光照強度轉(zhuǎn)換為電壓信息，配合STC12C5A60S2單片機P1口A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過計算處理，得到光照信息。土壤濕度檢測與二氧化碳濃度檢測均采用集成的傳感器設(shè)備，處理方式與光照檢測方法相同，將環(huán)境的物理信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，通過單片機內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器并經(jīng)過算法處理，得到當前環(huán)境的土壤濕度與二氧化碳濃度。由于采用單片機內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器，不僅降低了電路設(shè)計成本，還簡化電路的復(fù)雜度。

當檢測到環(huán)境的異常信息，需要做應(yīng)對處理時，只需單片機驅(qū)動對應(yīng)的控制設(shè)備：水泵，電機，繼電器，便可實現(xiàn)對當前環(huán)境的補償，維持大棚作物生長的最佳環(huán)境。

3.系統(tǒng)應(yīng)用價值

比較人工的管理控制來說，基于單片機的大棚自動化管理系統(tǒng)最大的好處就是能夠相對恒定的控制大棚作物的生長環(huán)境，對于環(huán)境要求比較高的作物來說，更能避免因為人為因素而造成生產(chǎn)損失。該系統(tǒng)可以根據(jù)大棚作物的種類與大小進行全系統(tǒng)裝置的合理縮放，是一種保證大棚作物在相對經(jīng)濟的基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動化管理的裝置。

相對生產(chǎn)來說，將智能化控制應(yīng)用到農(nóng)作物生產(chǎn)后，農(nóng)作物的生產(chǎn)效率比人工控制有極大的提高。相對運行成本來的核算，對于有一定規(guī)模的種植企業(yè)來說，極大的降低了勞動力成本。

4.結(jié)論

本設(shè)計由主控芯片STC12C5A60S2控制的各個傳感器和裝置進行多方位的數(shù)據(jù)采集，自動對環(huán)境參數(shù)進行設(shè)定，滿足不同農(nóng)作物在不同生長期對環(huán)境的特定需求的，可對大棚作物生長環(huán)境實行全天候的自動化管理調(diào)控。系統(tǒng)設(shè)計簡單，特點明確，具有良好的應(yīng)用前景與推廣價值。

＊ [1]王曉明.電動機的單片機控制[M].北京航空航天大學出版社,2007.

＊ [2]金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器,2000(7):42-43.

＊ [3]蔣桂霞,成謝峰,王永燕.溫室大棚實現(xiàn)自動噴灌控制裝置[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2002(7):67-68.

＊ [4]戴佳,戴衛(wèi)恒.51單片機C語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講[J].2006.