自動溫控農(nóng)業(yè)大棚的設計

文/王勤湧

1 引言

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大棚種植全靠經(jīng)驗，智慧農(nóng)業(yè)大棚提供了一種科學化種植的方法，通過各類傳感器實時監(jiān)測環(huán)境的變化，再通過各類自動化控制設備實現(xiàn)環(huán)境的調(diào)節(jié)，使之適合農(nóng)作物的生長，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，本文設計了一種大棚溫度控制方法，實現(xiàn)了智慧農(nóng)業(yè)大棚的部分功能。

2 手機APP端的開發(fā)

設計使用安卓手機APP 與終端Wi-Fi 設備進行連接，并將設定的溫度參數(shù)發(fā)送到終端，因此手機APP 端主要實現(xiàn)以下幾個功能：

（1）Wi-Fi 的 開啟：打 開APP 后，首先通過Wi-FiManager.isWifiEnabled() 查 看Wi-Fi 是否開啟，如果未開啟，則通過Wi-FiManager.setWifiEnabled(true)開啟Wi-Fi。

（2）Wi-Fi 的掃描搜索：在點擊掃描按鈕后，通過Wi-FiManager.startScan()來開始掃描周邊的Wi-Fi 信號，同時創(chuàng)建一個廣播接收者BroadcastReceiver()來獲取掃描的結(jié)果，再通過getScanResults()獲取到掃描結(jié)果的集合。

（3）Wi-Fi 的連接：連接時首先需判斷Wi-Fi 的加密方式，同時需判斷是否保存過當前的Wi-Fi 信息，如果未連接過，則需彈出密碼輸入框，接著調(diào)用addNetwork()和enableNetwork()進行Wi-Fi 的連接，在連接過程中，仍需使用廣播接收者接收連接過程中返回的狀態(tài)，如連接成功，則提示消息。

（4）數(shù)據(jù)傳輸：需要創(chuàng)建兩個線程分別實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)聽連接。

3 溫度控制電路的設計

3.1 單片機最小系統(tǒng)

單片機主控芯片選用STC11L01，STC11L01 是一款增強型8051 單片機，供電電壓2.4V～3.6V，F(xiàn)LASH 存儲容量1K，共兩個16 位的定時器，能夠滿足紅外信號的發(fā)射要求。最小系統(tǒng)如圖1所示。

其中串口TXD,RXD 即可作為下載口，也連接Wi-Fi 模塊進行通訊，CTR 信號連接紅外控制電路，Tem 信號連接溫度傳感器電路。

3.2 Wi-Fi電路

Wi-Fi 模塊采用安信可ESP8266 模塊，內(nèi)置32bit 的MCU，是一款超低功耗的UART轉(zhuǎn)Wi-Fi 模組，板載Wi-Fi 天線，空間占用小，模塊的相關(guān)工作狀態(tài)可通過發(fā)送串口AT 命令進行任意切換，電路圖如圖2所示。

在本設計中，Wi-Fi 模塊需要設置為AP服務器模式以供手機進行連接，相關(guān)操作步驟如下：

圖1：單片機最小系統(tǒng)

圖2：Wi-Fi 電路

圖3：紅外電路及溫度傳感器電路

① 設置為AP 模式：AT+CWMODE=2 改命令掉電不丟失

②AT+CWSAP="esp8266","12345678",1,2 設置Wi-Fi 的SSID，密碼，通道，加密方式，該命令掉電不丟失

③ AT+C I PA P="1 9 2.1 6 8.4.2","192.168.4.1","255.255.255.0" 設置AP 模式的IP，網(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)掩碼，該命令掉電不丟失

④AT+CIPMUX=1 開啟多連接，重啟丟失,多連接需關(guān)閉數(shù)據(jù)透傳

⑤AT+CIPSERVER=1,333 配置為服務器模式，端口號為333

3.3 紅外電路及溫度傳感器電路

紅外電路采用mos 管作為驅(qū)動，其中R2作為限流電阻，紅外信號的發(fā)射需要遵循一定的協(xié)議標準，各個廠家的標準有較大的差異，本設計采用格力空調(diào)的標準，主要參數(shù)包括：

載波占空比：50%

載波頻率：38Khz

邏輯0：640us 有載波+560us 無載波

邏輯1：640us 有載波+1680us 無載波

相關(guān)邏輯可采用定時器實現(xiàn)。

溫度傳感器采用DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，通訊接口簡單，當溫度不在指定的范圍時，可控制紅外命令空調(diào)制冷或制暖。如圖3所示。

4 結(jié)束語

設計采用安卓APP 與Wi-Fi 模塊進行通訊，并通過51 單片機發(fā)送紅外信號控制空調(diào)，對現(xiàn)今智慧農(nóng)業(yè)的設計提供了一種可選的參考方法。