有機蔬菜大棚數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

彭琛 唐斌

摘要：采用大棚對蔬菜栽培可以提高農(nóng)作物生長條件，增產(chǎn)反季節(jié)作物的供應，增加農(nóng)產(chǎn)品價格，擴大種植戶收益，但農(nóng)作物的生長過程中，其生長和產(chǎn)量均受到濕度、溫度、光照強度、CO，濃度等多種因素影響，因此把握好對農(nóng)作物生長環(huán)境因素的監(jiān)測十分重要。

關(guān)鍵詞：STC89C52RC;傳感器;有機蔬菜

中圖分類號：TP311

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）04-0226-02

收稿日期：2019-11-21

基金項目：2019年常德市科技創(chuàng)新計劃項目;湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目（湘教通[2019]219號-2048）;湖南省2019年教改項目（湘教通[2019]291號-684）

作者簡介：彭琛（1982—），女，湖南常德人，湖南文理學院，講師，碩士，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應用、智慧農(nóng)業(yè)。

Design of Data Monitoring System for Organic Vegetable Greenhouse

PENG Chen，TANG Bin

（College of Computer and Electrical Engineering，Hunan University of Arts and Sciences，Changde 415000，China）

Abstract：Greenhouse cultivation can improve the temperature，produce anti-seasonal crop supply market，increase the price of agricul-tural products，increase the income of growers，but in the process of crop growth，its growth and yield are affected by humidity，tempera-ture，light intensity，CO2 concentration and other factors，so it is very important to grasp the monitoring of the bad condition factors of crop growth.

Key words：STC89C52RC;Sensor;Organic Vegetables

新世紀以來我國的農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，人們對蔬菜的需求增加，在這種環(huán)境下溫室大棚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷地擴大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷地調(diào)整，產(chǎn)業(yè)形勢不斷的現(xiàn)代化，從而有機蔬菜的種植不斷擴大，對此大棚內(nèi)的環(huán)境因素監(jiān)測工作也變得格外重要。關(guān)于我國有地區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)的推廣還沒完全到位，普及率低;有的系統(tǒng)對多個大棚監(jiān)測管理能力尚有不足。為了解決以上幾點不足，下面設(shè)計了一套由單片機以及傳感器構(gòu)成的下位機單元，實現(xiàn)對溫濕度，CO，濃度，光照強度，PM2.5的自動檢測以及實時顯示，為了提高農(nóng)作物產(chǎn)值，需要人為地監(jiān)控棚內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)，以便評估氣象信息對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害程度，提高應對突發(fā)天氣狀況的能力[1]。本文采用單片機作為控制核心，通過溫濕度傳感器、光照強度傳感器、土壤濕度感器采集相應的溫室大棚的溫度、濕度以及光照度等參數(shù)[2]

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

溫室大棚環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由DH11溫濕度傳感器、PM2.5檢測模塊、光照傳感器模塊、CO2傳感器模塊來完成對環(huán)境因子的數(shù)據(jù)采集，LCD1602液晶屏完成對數(shù)據(jù)顯示，本裝置還有蜂鳴器報警裝置以及電源電路。所采集的數(shù)據(jù)直接交由處理器STC89C52RC單片機處理。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 主控制器模塊介紹

STC89C52RC是一種功耗低、性能高的微型控制器，和普通89C52相比，是其后多了后綴“RC"，帶有“RC”字樣的單片機表示它自帶RC時鐘振蕩電路，可以不用外加時鐘振蕩電路。89C52RC支持STC的2線制下載方式，程序讀取寫人更加快捷;支持6T模式;I/O數(shù)量更多等優(yōu)點使得STC89C52RC成了目前眾多小型嵌入式系統(tǒng)的解決辦法。

2.2 傳感器模塊介紹

PM2.5傳感器硬件電路，PM2.5傳感器原理是根據(jù)光的散射原理來開發(fā)的，當光照射物質(zhì)的微粒和分子時，會產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象，此時物質(zhì)會吸收部分光的能量。PM2.5傳感器的TXD和RXD分別接到STC89C52RC芯片上的RXD和TXD再接上5V電源和地[3]。電路接法如圖2所示。

DHT11溫濕度傳感器是單總線單工通訊[4]，一次性傳送40位數(shù)據(jù)，前16位是與濕度相關(guān)的數(shù)據(jù)，中間16位是與溫度相關(guān)的，最后八位是用來校驗的。DHT11的測量電路如圖3所示。

DHT11的通信步驟如下。首先主機先發(fā)送開始的信號，當從機收到信號后會返回一個應答信號。主機的信號線會拉高。做完準備工作后開始接收數(shù)據(jù)。

MG811型CO，傳感器對CO，的檢測有較高的精準度，在不同溫度環(huán)境下工作性能穩(wěn)定，其受溫濕度的影響較小。工作原理：當CO，氣體進入傳感器置中，會發(fā)生以下電極反應：

（1）負極反應：2li+CO2+1/202=LiCO3;

（2）正極反應：2Na+1/202+2e-=Na2O;

（3）總反應：LiCO3+2Na=Na2O+2Li+CO2;

當CO2濃度不同時會產(chǎn)生不同大小的電勢，其通過I2C協(xié)議對數(shù)據(jù)進行輸入和輸出。

數(shù)字型BH1750光強傳感器不區(qū)分光源，支持I2CBUS接口，可以根據(jù)系統(tǒng)所收集的光線強度用來調(diào)亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化。其優(yōu)點有支持1.8v邏輯輸入接口、不需要其他外部件、對光源依賴性弱誤差變動小、受紅外線影響小等。其高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化，量程達到了1～655351 x，可對廣泛亮度進行11 x的高精度測定[5]。