[摘 要] 本文介紹一種智能大棚控制系統(tǒng)的設(shè)計與構(gòu)想。其是將智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用到大棚種植上，利用最先進(jìn)的生物模擬技術(shù)，模擬出最適合棚內(nèi)植物生長的環(huán)境，采用溫度、濕度、CO2、光照度傳感器等感知大棚的各項環(huán)境指標(biāo)，并通過微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，由微機(jī)對棚內(nèi)的水簾、風(fēng)機(jī)、遮陽板等設(shè)施實施監(jiān)控，從而改變大棚內(nèi)部的生物生長環(huán)境。

[關(guān)鍵詞] 智能大棚；控制系統(tǒng)；STC89C52

[中圖分類號] TP273.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）18-85-2

1 智能大棚控制系統(tǒng)概述

智能大棚，可以使傳統(tǒng)農(nóng)作物的種植不再受自然環(huán)境、地域、氣候等多方面不可控因素的影響，對推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力有著積極的作用。智能大棚的控制系統(tǒng)是實現(xiàn)這一切自動化、高效化的關(guān)鍵。

相比存在諸多問題的傳統(tǒng)人工控制大棚，運用控制系統(tǒng)的智能大棚有著顯著的優(yōu)勢，如可以在準(zhǔn)確測量大棚溫濕度等多種環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)所得到的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)省人力物力，提高生產(chǎn)資源的使用效率，降低生產(chǎn)成本等多個目的。而且智能控制系統(tǒng)運行可靠、成本低，有著極強的功能擴(kuò)展性，其直接結(jié)果就是促進(jìn)農(nóng)作物的生長，提高產(chǎn)量，在為農(nóng)民帶來良好經(jīng)濟(jì)效益的同時帶來顯著的社會效益。

基于單片機(jī)的智能控制系統(tǒng)是通過一種微處理器進(jìn)行系統(tǒng)控制，以單片機(jī)作為控制器以實現(xiàn)控制功能。該系統(tǒng)的特點是小體積、低成本、低功耗、擴(kuò)展性強及適用范圍廣。本構(gòu)想采用目前市場應(yīng)用最為廣泛的STC89C52單片機(jī)作為控制器，其被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，有著良好的口碑和成熟的設(shè)計。

2 智能大棚控制系統(tǒng)的優(yōu)點

①節(jié)省人工成本，降低因人為原因?qū)е聹p產(chǎn)等不利后果的可能性。

②采用智能化的控制系統(tǒng)，能夠?qū)Νh(huán)境條件的改變作出及時反饋，使得大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)始終處于合理的范圍內(nèi)。

③提高生產(chǎn)資源的利用效率。

④提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，增加種植者的收入。

⑤系統(tǒng)強大的擴(kuò)展性可在經(jīng)過少量編程或增加其他外部設(shè)備后，面向不同的農(nóng)作物進(jìn)行服務(wù)。

3 智能控制系統(tǒng)原理

①二氧化碳傳感器檢測大棚內(nèi)的二氧化碳，并將數(shù)值反饋至STC89C52，STC89C52檢測回傳數(shù)值是否達(dá)到閾值，若達(dá)到閾值則驅(qū)動電機(jī)帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動對大棚進(jìn)行通風(fēng)處理，待二氧化碳濃度降低至合適范圍時，則關(guān)閉電機(jī)。

②溫度、濕度監(jiān)測傳感器共同作用，檢測大棚內(nèi)的溫濕度，并與濕度調(diào)節(jié)模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊協(xié)同維持大棚內(nèi)溫濕度處于較為穩(wěn)定、合適的狀態(tài)。

③亮度監(jiān)測傳感器感知大棚內(nèi)的光照情況，在光照過于強烈時會通過亮度控制模塊驅(qū)動電機(jī)帶動遮陽板的運動，在亮度過低的情況下進(jìn)行補光處理。

4 基于單片機(jī)的大棚智能控制系統(tǒng)的設(shè)計

基于單片機(jī)的大棚智能控制系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示，各部分的功能分別如下。

4.1 主模塊

4.1.1 時鐘電路。時鐘電路的作用是為系統(tǒng)操作提供時間基準(zhǔn)。

4.1.2 復(fù)位電路。為寄存器進(jìn)行初始化。

4.1.3 核心芯片STC89C52。8 k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4 kB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，1個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外，STC89C52可降至0 Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35 MHz，6 T/12 T可選。

4.2 數(shù)據(jù)采集模塊

采用市售的溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光線傳感器，用戶可根據(jù)自己需求和經(jīng)濟(jì)能力選購不同規(guī)格和靈敏度的傳感器。

4.3 LED顯示模塊

將環(huán)境數(shù)值顯示在LED屏上。從性價比上考慮，選擇LCD1602字符式顯示器，該顯示器的顯示容量是16×2個字符，帶I2C模塊的LCD1602連接到核心芯片STC89C52單片機(jī)上。

4.4 報警模塊

當(dāng)環(huán)境條件觸發(fā)報警條件時，自動報警，以方便工作人員采取措施。報警系統(tǒng)采用聲光報警機(jī)制，報警時LCD燈會亮，同時報警器也會蜂鳴，從而引起管理人員的注意。

4.5 電機(jī)

直流電機(jī)可通過調(diào)節(jié)電壓大小就可以調(diào)速，比較方便。步進(jìn)電機(jī)通過脈沖數(shù)來控制其步數(shù)，步進(jìn)電機(jī)控制更加穩(wěn)定，且扭矩更大，用戶可根據(jù)需求自行選擇。

5 結(jié)語

基于單片機(jī)開發(fā)的智能大棚控制系統(tǒng)，在實現(xiàn)資源高效利用的同時降低了生產(chǎn)成本，對于提高大規(guī)模種植業(yè)的生產(chǎn)效率有著顯著作用。同時，對于需要精確控制水肥條件的種植業(yè)有著顯著的影響，未來應(yīng)用前景十分廣泛。