溫室大棚氣肥施放單片機控制系統

彭恩懷

【摘要】? ? 本文設計了一款溫室氣肥施放控制系統，使用AT89C52單片機作為主控模塊，通過MQ傳感器檢測二氧化碳，根據濃度自動控制施放模塊。按照上述功能，本文對系統的硬件電路和軟件程序進行設計，采用Proteus實現軟硬件的聯合仿真。結果表明本文設計的氣肥施放系統實現了二氧化碳的檢測、顯示、報警以及自動控制等功能。

【關鍵詞】? ? 溫室大棚? ? 氣肥? ? 二氧化碳

大棚溫室系統具有目的明確、對象繁多、機制復雜等特征。適當的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、土壤水分與營養以及有害氣體濃度，都會影響作物生長。氣肥施放系統作為一種新型的二氧化碳控制系統，能夠實時監測溫室中的二氧化碳濃度并進行控制，對溫室大棚的發展具有重要意義。

一、總體設計

本文設計的氣肥施放系統以單片機和二氧化碳傳感器為主，單片機接受傳感器檢測到的二氧化碳濃度后，與設定濃度值比較，若低于設定值，則采用LED燈報警，同時驅動模塊施放氣肥，從而維持大棚中的二氧化碳濃度。而LCD則實時顯示檢測與設定的濃度值。該系統可根據不同要求通過按鍵調節濃度設定值。

二、硬件電路設計

1、硬件電路設計。本系統共有6個模塊，分別為單片機控制模塊、二氧化碳濃度檢測模塊、顯示模塊，報警模塊、按鍵模塊和氣肥施放模塊。2、單片機核心控制電路設計。由于性價比相對較低、性能較高、電壓較低、耗能較低，且運算功能較強、編程較為靈活，適用于多種邏輯程序，有定時器和計數器功能，可用于定時和計數工作，本系統選擇AT89C52單片機作為核心控制模塊。在復位、晶振、電源電路的共同配合作用下，AT89C52單片機實現正常的工作。復位電路、時鐘電路和下載口，構成單片機控制電路。3、顯示電路設計。顯示電路顯示檢測到的溫室大棚二氧化碳濃度值，設定的調節值，采用LCD1602完成顯示功能，單片機P0與顯示模塊的數據引腳連接，2.5、2.6以及2.7引腳對LCD時序控制，來實現顯示操作。4、按鍵電路設計。K1按鍵是切換設置二氧化碳上限值，與單片機的P3.4連接，K2按鍵與單片機的P3.5引腳連接對大棚溫二氧化碳上限增調節，K3按鍵與單片機的P3.6連接對大棚二氧化碳上限減調節。通過讀取引腳值，來判斷有沒有按鍵按下。5、報警電路。溫室大棚的二氧化碳值異常時除了LED指示，聲音報警也同時進行。本文實現了三種不同程度的報警提示，當二氧化碳濃度極低時，綠燈亮，二氧化碳濃度較低時，黃燈亮，當二氧化碳濃度正常時，紅燈亮;只有二氧化碳濃度低時蜂鳴器報警提示。6、氣肥施放電路。當二氧化碳濃度低時，需要施放起飛來調節大棚二氧化碳。本設計通過繼電器來實現氣肥施放，單片機的P2.4引腳實現對繼電器的驅動控制，輸出高電平繼電器工作實現氣肥施放。

三、 系統軟件設計

系統程序主實現無限循環，根據讀取的二氧化碳濃度值，對報警模塊，驅動模塊以及顯示模塊進行控制，實現氣肥的自動施放。主程序流程圖如圖1所示。

二氧化碳讀取模塊：轉換得到的二氧化碳濃度信號屬于模擬量，單片機因為是數字芯片，不能直接讀取到電壓和電流值，需要經過信號轉換才可以。本設計采用AD0832實現數模轉換，AD模塊的比較電壓一般都是5V，其模數轉換的關系如式所示。

四、系統仿真測試

本文利用Proteus實現對氣肥施放系統功能的仿真驗證。上電后，LCD會自動顯示檢測到的大棚二氧化碳濃度值和設定的比較值，如果檢測值低于比較值，系統燈亮聲響報警，同時氣肥驅動模塊會自動施放氣肥，直到大棚二氧化碳濃度值符合設定值。此外，可以通過按鍵隨時調節界限值。

總結：本文完成了一款大棚氣肥自動控制系統，實現對大棚環境二氧化碳自動檢測、顯示、報警以及控制，對改善大棚農作物生長環境意義重大。雖然完成了整個控制系統功能，整個系統還具有較大的完善控制，比如增加溫濕度檢測功能，土壤PH檢測功能等。

參? 考? 文? 獻

[1]黃麗. 基于單片機的環境溫濕度實時檢測系統的設計與實現[J]. 電腦知識與技術，2016，12（18）：216-217.

[2]魏旭東，史穎剛，劉利付，旺張猛. 基于ZigBee的溫室環境檢測系統設計[J]. 內蒙古農業大學學報（自然科學版），2016，37（04）：90-99.