雷文全，魯剛強(qiáng)

（成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院，四川 成都 611130）

隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提升，觀光農(nóng)業(yè)發(fā)展越來(lái)越好，對(duì)如何有效地管理大規(guī)模的植物業(yè)務(wù)提出了更高的要求。通常植物對(duì)肥水等栽培條件要求都比較嚴(yán)格，澆水不足時(shí)，易導(dǎo)致干旱，使葉子枯萎、脫落；澆水過(guò)多時(shí)，通氣又不好，容易引起根系腐爛、死亡。為了解決這些問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)出一種能根據(jù)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫濕度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以根據(jù)設(shè)定條件自動(dòng)對(duì)這些植物進(jìn)行自動(dòng)澆水 ，還可以根據(jù)植物不同的生長(zhǎng)特點(diǎn)，在不同的季節(jié)調(diào)節(jié)溫濕度的設(shè)定值。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

基于自動(dòng)控制技術(shù)的栽培設(shè)施的研究，目的是為了提高植物種植的管理效率，能按照用戶設(shè)定的溫濕度條件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。利用溫濕度傳感器實(shí)時(shí)采集土壤的溫濕度，當(dāng)采集到的溫濕度不在設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水功能?；谧詣?dòng)控制技術(shù)的栽培設(shè)施研究，主要由單片機(jī)控制模塊、檢測(cè)模塊、電機(jī)模塊和顯示模塊等多個(gè)模塊構(gòu)成。

2 硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)控制模塊為該系統(tǒng)核心組成部分，由于溫濕度我們采用的是無(wú)線傳輸方式，考慮內(nèi)部RAM 能否夠用問(wèn)題，所以選擇STC89C54RD+單片機(jī)作為控制元件。

2.1 溫濕度采集模塊

在土壤型溫濕度傳感器上，我們選擇的是具有防水功能的SHT11 傳感器，其濕度測(cè)量范圍：0 ～100%RH、溫度測(cè)量范圍：-40 ～+123.8℃、濕度測(cè)量精度：±3%RH、溫度測(cè)量精度：±0.4℃，全量程標(biāo)定，兩線數(shù)字輸出，可以直接與單片機(jī)連接。其外形見圖1。

圖1 防水型SHT11

2.2 顯示模塊

在顯示模塊上，我們選擇的是12864 液晶顯示器，可能實(shí)現(xiàn)對(duì)植物土壤濕度、溫度信息的顯示。該顯示器具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄和可編程驅(qū)動(dòng)等其他顯示方式無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以顯示數(shù)字、字符，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫、閃爍、文本特征顯示等功能；人機(jī)界面更加友好，使用操作也更加靈活、方便。其與單片機(jī)的接口電路如圖2 所示。

圖2 12864 接口電路

2.3 按鍵模塊

按鍵模塊可以根據(jù)對(duì)不同植物、不同季節(jié)對(duì)同溫度、濕度的設(shè)定，使植物達(dá)到最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。其與單片機(jī)的接口電路如圖3 所示。

圖3 按鍵接口電路

2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊

當(dāng)傳感器檢測(cè)到土壤溫濕度超過(guò)設(shè)定的值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)為盆栽實(shí)現(xiàn)燒水處理，使植物的生長(zhǎng)達(dá)到最佳的生長(zhǎng)環(huán)境要求。我們選擇的是步科步進(jìn)電機(jī)，其與單片機(jī)的接口電路如圖4 所示。

圖4 電機(jī)接口電路

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件部分主要由主程序、數(shù)據(jù)采集程序、顯示程序、電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序和按鍵程序構(gòu)成。在程序的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們采用模塊化編程方法，每個(gè)功能程序模塊都能完成某一明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)具體的某個(gè)具體的功能。采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，易于編寫、調(diào)試和修改；便于分工，可由多個(gè)程序員同時(shí)進(jìn)行編寫調(diào)試；程序可讀性好，便于功能擴(kuò)充和版本升級(jí)；程序的修改可局部進(jìn)行，使用頻繁的子程序可以匯編成子程序庫(kù)，以便于多個(gè)模塊調(diào)用等（如圖5）。

圖5 實(shí)物圖

4 結(jié)語(yǔ)

基于自動(dòng)控制技術(shù)的栽培設(shè)施，可以為人們提供了一種高效方便的盆栽管理方法，具有低功耗、低成本、高效益、智能化的特點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市化建設(shè)步伐的加快，智能種植等新技術(shù)在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)和領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益。