楊曉晨　吳其

摘 要：以STC89C52單片機(jī)為控制中心，系統(tǒng)采用LCD12864作為可視化模塊，同時(shí)配有A/D轉(zhuǎn)換模塊、繼電器模塊以及nrf905無(wú)線傳輸模塊組成。通過(guò)系統(tǒng)控制繼電器對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)濕度溫度等信息，進(jìn)行無(wú)土栽培控制。

關(guān)鍵詞：STC89C51單片機(jī);nrf95傳輸模塊;無(wú)土栽培

中圖分類(lèi)號(hào)：S668文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.08.067

發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開(kāi)電子技術(shù)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正在向著機(jī)械化、智能化、遙控化方向發(fā)展，利用電子技術(shù)增加產(chǎn)量的同時(shí)減少成本，如今可用單片機(jī)及各類(lèi)檢測(cè)模塊更加精準(zhǔn)地進(jìn)行檢測(cè)分析，使我國(guó)的農(nóng)業(yè)技術(shù)得到快速的發(fā)展。

1 系統(tǒng)概述

本文所介紹的是一款可以采集空氣溫度、濕度、光照以及培養(yǎng)液PH值的智能系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)無(wú)線傳輸模式將檢測(cè)信息傳輸給控制中心，通過(guò)LCD12864顯示屏進(jìn)行信息顯示。系統(tǒng)所涉及的是STC89C52單片機(jī)作為最小系統(tǒng)，同時(shí)配有傳感器的信號(hào)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊、繼電器模塊以及無(wú)線傳輸模塊。

1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

通過(guò)nrf905進(jìn)行無(wú)線傳輸，將檢測(cè)的空氣溫濕度、光照和培養(yǎng)液濃度傳輸給LCD12864液晶顯示屏中。

通過(guò)按鍵模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)繼電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，當(dāng)檢測(cè)的濃度低于設(shè)定值，系統(tǒng)分析需要澆水時(shí)，通過(guò)繼電器控制水閥運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行澆水。系統(tǒng)可以通過(guò)遠(yuǎn)端的PC機(jī)上的組態(tài)軟件對(duì)繼電器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)可以遠(yuǎn)程控制功能。

1.2 系統(tǒng)的組成

本文的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由單片機(jī)的最小系統(tǒng)和傳感器模塊、信息采集及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、繼電器模塊和nrf905無(wú)線傳輸模塊組成。

單片機(jī)最小系統(tǒng)選用的是STC89C52單片機(jī)，傳感器模塊選用的是溫濕度傳感器，信號(hào)采集電路選擇的是DS18B20溫度測(cè)量電路，并使用ADC0831在濕敏電阻上執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并對(duì)光敏電阻進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換[1]。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 采集信號(hào)的傳輸方式

無(wú)土栽培應(yīng)用信息數(shù)據(jù)采集技術(shù)和傳輸技術(shù)，以及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，需要通信手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常對(duì)于通信傳輸介質(zhì)可以分為有線和無(wú)線通信。本文使用無(wú)線通信技術(shù)將檢測(cè)裝置連接到執(zhí)行器和控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境及各類(lèi)要求數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)控，更加便捷，提高可移動(dòng)性。

2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

由于本文選用的單片機(jī)是STC89C52，所以考慮到單片機(jī)的硬件要求，系統(tǒng)選用ADC0831模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它是一款只有一個(gè)通道的8位逐次逼近式的轉(zhuǎn)換器，所以只需要一個(gè)引腳。

2.3 控制電路的設(shè)計(jì)

本文選用的是5 V電磁繼電器來(lái)控制增減設(shè)備，但控制設(shè)備選用的都是220 V電壓，采用5 V繼電器驅(qū)動(dòng)220 V控制設(shè)備是可行的。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)選擇了一個(gè)單片的STC89C52晶體作為一個(gè)低成本和高性能的8位微型控制器，主電源中接口VSS是系統(tǒng)接地端、VCC是接5 V電壓端，XTAL1與XTCL2是外接晶振的引腳。最小系統(tǒng)中添加了復(fù)位電路，在上電后VCC接通約5 V電壓后才可以使晶振電路進(jìn)行穩(wěn)定工作。同時(shí)為了保證系統(tǒng)各部分同步，添加了一個(gè)晶振電路。

系統(tǒng)設(shè)定溫度采集部分采用的是DS18B20溫度采集電路，系統(tǒng)使用“一線總線”模式的接口溫度傳感器。一線總線成本低，連接方式簡(jiǎn)便，測(cè)試溫度范圍廣、精準(zhǔn)度高。系統(tǒng)中設(shè)置EEPROM的報(bào)警溫度存儲(chǔ)器，當(dāng)斷電后依然可以保存信息[2]。

對(duì)于系統(tǒng)的空氣濕度采集部分中，ADC0831用于轉(zhuǎn)換濕度敏感電阻的模數(shù)。濕敏電阻的工作原理主要是通過(guò)濕敏材料吸收空氣中的水分，系統(tǒng)電阻值隨濕度變化而改變。其適用的范圍廣，響應(yīng)迅速，抗干擾能力強(qiáng)。

光敏電阻受到光照之后，其阻值會(huì)變小。當(dāng)用特定波長(zhǎng)的光照射時(shí)，這些材料具有快速降低電阻的性質(zhì)，阻值隨入射光強(qiáng)度而變化，這是因?yàn)楣庹諏?dǎo)致光敏電阻的電阻迅速下降。入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增加。

繼電器是一種通常用于電動(dòng)控制電路的電氣控制裝置，其性能優(yōu)點(diǎn)主要包括工作性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小、運(yùn)作快。可廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化、遙控、通信等領(lǐng)域。

nrf905無(wú)線傳輸主要包括頻率合成器、接受調(diào)節(jié)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成。工作電源在3.5 V左右，其無(wú)限模塊引腳中TX_EN為工作模式選擇接口，TRX_CE是芯片發(fā)送或接收的輸出，PWR_UP是芯片的上電，AM是地址匹配，MISO和MOSI分別是輸出和SPI輸入。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)為無(wú)土栽培技術(shù)對(duì)溫室的空氣溫度、濕度、環(huán)境光照等信息進(jìn)行檢測(cè)控制，更有效地實(shí)現(xiàn)智能培育。同時(shí)，無(wú)線傳輸模塊被配置為無(wú)線傳輸信息，有效地實(shí)現(xiàn)無(wú)土栽培智能控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李軍.檢測(cè)技術(shù)及儀表[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2008.

[2] 白玉.單片機(jī)在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].遼寧教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（5）.