蔬菜大棚智能溫度控制系統(tǒng)探析

馬毅 周建容

蔬菜大棚智能溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度比較大，為了能夠達(dá)到有效的溫控目標(biāo)，需要加強(qiáng)硬件以及軟件設(shè)計(jì)，才能讓整個(gè)系統(tǒng)具有智能化特性。現(xiàn)階段，大型蔬菜種植基地基本上都會(huì)用到大棚，可充分滿足蔬菜種植的四季需求。智能溫度控制系統(tǒng)保障大棚處于適宜恒溫狀態(tài)的關(guān)鍵，該系統(tǒng)自動(dòng)化以及智能化程度較高，可結(jié)合實(shí)際情況完成溫度調(diào)控，從而為蔬菜生長(zhǎng)提供最佳的環(huán)境。基于此，研究蔬菜大棚智能溫度控制系統(tǒng)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 單片機(jī)

單片機(jī)的核心功能需要通過CPU設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過運(yùn)算器計(jì)算以及控制算法，可為整個(gè)系統(tǒng)的控制器提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。I/O是單片機(jī)的主要接口形式，包括輸入與輸出功能，所對(duì)應(yīng)的連接對(duì)象是唯一的。要有效發(fā)揮單片機(jī)的功能需要結(jié)合蔬菜種植的溫度需求編輯程序，并將其置入到儲(chǔ)存器之中，單片機(jī)從外部獲取環(huán)境數(shù)據(jù)并傳輸?shù)絻?chǔ)存器之中，再通過相關(guān)軟件進(jìn)行計(jì)算可以傳輸控制命令。需要注意的是，為了避免系統(tǒng)時(shí)延問題的影響，需要設(shè)計(jì)定時(shí)器對(duì)時(shí)延進(jìn)行控制，這樣才能保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 數(shù)字溫度傳感器

數(shù)字溫度傳感器與1/0線進(jìn)行連接，可與其他傳感設(shè)置進(jìn)行結(jié)合，并共同完成信息交互工作。該裝置的主要作用是能夠?qū)h(huán)境溫度信息轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信息，并通過對(duì)應(yīng)的顯示屏進(jìn)行呈現(xiàn)，例如，所監(jiān)測(cè)的溫度不在合理范圍內(nèi)，就會(huì)將信息傳達(dá)給報(bào)警裝置進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。數(shù)字溫度傳感器讓大棚溫度實(shí)現(xiàn)量化分析，溫度轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)被寫入到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器之中。傳感器內(nèi)部包括64位激光只讀存貯器，借助數(shù)字脈沖振蕩器在電路中的順利程度對(duì)溫度進(jìn)行感應(yīng)以及判斷，如果順利，意味著溫度較低，反之意味著溫度過高。

1.3 串口通信標(biāo)準(zhǔn)

串口通信可將各種器件全部串聯(lián)，為信息穩(wěn)定交互提供堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)。因此需要確定串口通信標(biāo)準(zhǔn)，通常以“RS-232C”為標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有連接端口，可以作為兩個(gè)通信裝置的信息交互通道。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 關(guān)于軟件的開發(fā)

蔬菜大棚智能溫度控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)應(yīng)當(dāng)滿足規(guī)范化的要求，首先，需要進(jìn)行軟件初步設(shè)計(jì)，在糾偏找茬的過程中逐步完成詳細(xì)的設(shè)計(jì)。其次，將設(shè)計(jì)的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成為代碼，并對(duì)相關(guān)的程序進(jìn)行編寫。軟件開發(fā)一定要考慮實(shí)際需求，例如，蔬菜在不同時(shí)間段、不同季節(jié)中對(duì)溫度的實(shí)際需求，這樣才能保障實(shí)際溫度控制的精確度。相關(guān)軟件系統(tǒng)主要包括標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)修改、數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)顯示、串行通信等各大模塊，通過軟件分析并給出指令讓大棚溫度能夠得到有效控制。

2.2 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

在對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，建議通過MATLAB軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)模型進(jìn)行仿造，然后通過建模對(duì)設(shè)計(jì)與修改的工作進(jìn)行完成。應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括設(shè)置功能、停止接收功能、查詢功能、顯示界面。其中顯示界面要設(shè)計(jì)成為可視化窗口，并在界面之中設(shè)置當(dāng)前溫度值與當(dāng)前溫度值、通信端口，然后再設(shè)計(jì)確定、停止接收、設(shè)置、查詢等功能，主要是為用戶實(shí)際操作指明方向。

3 測(cè)試

設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)成品需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之后才能進(jìn)入應(yīng)用環(huán)節(jié)。調(diào)試過程中，需要對(duì)測(cè)溫?cái)?shù)值進(jìn)行檢查校準(zhǔn)，將數(shù)碼管作為主要檢查對(duì)象，并借助溫度計(jì)對(duì)大棚溫度進(jìn)行測(cè)溫，并將其作為實(shí)際溫度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值;同時(shí)，需要檢查數(shù)碼管當(dāng)中顯示的數(shù)值，兩者對(duì)比之后可判斷系統(tǒng)是否存在偏差。如果存在偏差，需要調(diào)整溫度值轉(zhuǎn)換程序，讓相關(guān)的參數(shù)規(guī)范化以及正常化。完成初步調(diào)整之后，還需要校正非線性誤差，確保相關(guān)參數(shù)保持在溫度差的范圍之中。