基于pic单片机的温棚测控调温系统

基于pic单片机的温棚测控调温系统
作者：吴宇余建国
来源：《科技创新导报》 2012年第23期
吴宇1 余建国2
(1.江西理工大学电气与自动化学院; 2.江西理工大学机械制造及其自动化江西赣州341000)
摘要:简要介绍了一个基于无线传输的单片机控制智能温室监控系统,针对传统温室有线测控系统移动性差和难以安装维护等缺点,提出了一种基于nRF2401的无线温室测控系统。

该系统能实现实时采集温室参数信息。

该智能温室控制系统的硬件部分和软件部分设计,结合有线和无线通讯技术,将从机的采集信号实时传送计算机,经过数据比较处理,发送控制命令系统实现低功耗的无线测控系统,完成温度和湿度等环境因子的实时监测与控制。

关键词:单片机无线传输传感器环境监测
中图分类号:TN93 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0101-01
1 系统的总体结构和特点
本系统主要实现温室内温湿度、光照度准确测量、数据处理、无线传输、天窗控制、喷灌开关等功能。

为此,系统可以分为温湿度、光照度传感器子系统,无线传输子系统,控制电机子系统、信息处理子系统四个部分。

使用PIC16F887芯片作为主控芯片,读写测控模块并配合无线芯片将数据在上位机与下位机之间传输,达到检测控制温棚环境的目的。

传感器子系统是温棚的主要信息来源。

传感器主要包括检测大棚内部温湿度的温湿度传感器、检测室内光照度的光照传感器。

控制电机子系统主要实现天窗电机与喷灌电机的控制,用于调控室内环境。

无线传输子系统主要实现有效的数据通信。

无线传输芯片NRF24L01与单片机PIC16F887进行数据、命令双向远程传输,两端采用半双工方式通信。

信息处理模块主要由上位机完成,通过RS232与PIC16F887连接得到温棚环境数据,并发送控制命令开关电机,以便根据植物生长要求调解室内温湿度、光照度。

2 硬件设计
检测电路选择温湿度传感器SHT10与光照传感器TSL2561检测室内环境数据。

SHT10将温
湿度传感器与信号处理系统集中在一起输出标定好的数字量,湿度测量范围:0～100%RH,湿度测量精度:±4.5%RH;温度测量范围:-40～+123.8℃,温度测量精度:±0.5℃;响应时间:8s(tau63%);低功耗80μW(12位测量,1次/s);SHT10与单片机连接引脚为:双向数据引脚DATA用于传输数
据与命令,输入时钟SCK用于输入数据同步时钟;分别连接到PIC16F887的PD6、PD5。

TSL2561是光强数字转换芯片,模拟增益与数字输出时间可编程,能自动抑制50/60hz的光
照波动。

内部集成了两个光敏二极管,一个检测红外线,积分式的A/D转换器将光强转化为数字量存储在通道0、1的寄存器中。

单片机可使用I2C协议对传感器进行读写操作。

SDA与SCL是数据传输与时钟引脚分别与单片机的RB2、RB1连接,为使电压匹配,在引脚上连接二极管与
3.3V电压相接。

设计中不使用光照阀值,故使其INT引脚悬空。

无线数据传输模块使用NRF24L01作为无线收发模块,可工作于2.4～2.5GHz通用ISM频段,电路简单,程序不需要复杂编码解码。

PIC16F887与无线模块芯片有六个控制数据接口连接分别是:CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE。

连接电路图如图2。

RC5、RC4、RC3分别是PIC的SPI通信模块。

RB0则可设置为电平变化中断引脚以接收IRQ的中断信号。

3 软件设计
系统的检测模块程序是编程调试的重点,包括初始化、无线发射、无线接收、温湿度数据采集、光照度数据采集等,接收端程序包括:初始化、无线发射、无线接收、与上位机通信等,程序流程(如图3)。

初始化程序对PIC16F887初始化完成基本设置,如芯片时钟、引脚功能选择、看门狗设置等。

PIC16F887使用I/O口模拟I2C协议读写TSL2561的16个寄存器。

RD5、RD6则分别模拟SHT10
的时钟输入与数据协议采集温湿度数据。

采集数据完成后等待主站发送从站地址,如果匹配则将环境数据通过无线模块发送至主站。

无线射频模块需要设置发射与接收方式,收发方式设置为Enhanced ShockBurstTM模式,发射模式使能自动应答,配置自动重发次数,选择通信频率,配置
发射参数,选择通道0及有效数据位宽度,设置NRF24L01基本参数及工作模式,设置发射数据启
动发射,之后自动转入接收应答信号状态。

接收模式能自动应答,选择与发射端一致的通信频率,选择通道0接收与有效数据位宽度,配置发射参数,设置好工作模式;启动接收,130us后检测无
线数据,收到自动发射应答信号。

4 结语
温棚检测系统控制系统使用PIC16F887实现,该芯片外设资源丰富易于模块扩展,除了完成
主要检测任务外还能控制电机实现温棚的温湿度调解具有较强实用价值。

无线模块使系统便于
安装,系统还可增加其他传感器测量更多环境参数。

参考文献
[1]江和.PIC16系列单片机程序设计与proteus仿真[M].北京:北京航空航天出版社,2010.
[2]Microchip Technology Inc.PIC16F882/883/884/886/887 Data Sheet.DS41 291F,2009.。