食用菌生长环境控制系统研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动控制设置菜单主要包括定时控制、阈值控制 和警报参数设置；定时控制可以动态添加定时控制时 间段，第一次添加，进入新建定时器设置菜单，设置定 时初 值， 对 于 已 设 置 好 的 定 时 控 制 时 间， 也 可 以 设 置 相关定时参数；阈值控制可以动态添加阈值控制时间 段，第一次添加，进入新建阈值设置菜单，设置阈值初 值，对 于 已 设 置 好 的 阈 值 控 制 时 间， 也 可 以 设 置 相 关 阈值参数；报警设置可以设置好 ＣＯ２ 浓度和温湿度报 警控制阈值。
目前在荷兰、 美 国 等 国 家， 工 作 人 员 可 以 在 办 公 室中利用计 算 机 数 控 系 统 对 食 用 菌 栽 培 的 各 种 参 数 进行监控并及时修正偏离参数，基本上做到了 １ 台计 算机统一控制全部菇房的智能化，使食用菌产量品质 大大提高［５］ 。 虽然国内的食用菌菇房监控系统的研 制已经取得一定的成果， 但总体上还存在一定的不 足，主 要 表 现 在： ① 对 食 用 菌 生 长 参 数 的 研 究 还 停 留 在人工监测、文本记录阶段，缺乏对其各个关键控制 点的自动化监控；② 菇房节点控制器硬件实现上的
１ 系统硬件设计
食用菌生长环境智能控制系统是一个多输入多输 出的系统。 其中，输入量有 ＣＯ２ 浓度、温湿度等，输出 量有这些因子对应的控制设备，如空调、加湿器、换气 扇、压缩机和循环机等。 智能监控系统通过软硬件设 计，完成多输入环境参数与多输出被控设备的关联。
系统硬件架构如图 １ 所示。 其主要由处理器、传 感器、信号调试装置、键盘电路、定时芯片、ＬＣＤ 显示、 继电器及其控制的外围设备组成。
·１１１·
２０１３ 年 ５ 月 农 机 化 研 究 第 ５ 期
传感器采集的信号经过信号调试输入到单片机内，经 过单片机的智能控制，通过继电器来控制外部电路的 开启与关闭。 本系统外部电路包括空调、加湿器、换 气扇、压缩机和循环机等，并由 ＬＣＤ 将传感器采集的 信号显示出来。 １．１ 温湿度控制硬件设计
中图分类号： Ｓ５６７．３ 文献标识码： Ａ
文章编号： １００３－１８８Ｘ（２０１３）０５－０１１１－０４
０ 引言
我国食用菌产量居世界首位，总产量占全球 １ ／２ 以上，食用菌产值在我国种植业中居前列，仅次于粮、 油、果、疏［１］ 。 国内食用菌生产以传统家庭式分散式 为主， 这 种 生 产 方 式 的 缺 点 在 于 产 量 不 稳 定， 产 品 质 量不高［２］ ，致使我国食用菌产品的整体质量和经济效 益低下。 近年来食用菌生产 逐 渐 向 工 业 化 发 展［３］ 。 食用菌生产工业化是指在人为可控环境条件下，模拟 食用 菌 生 长 环 境 因 子， 用 机 械 化 生 产 代 替 手 工 操 作， 实现食用菌的大规模生产，以达到提高食用菌产量、 质量的目的。 食用菌工业化生产代表了未来食用菌 产业的发展方向，它使食用菌生产达到更高的技术， 通过对食用菌生长环境的调控，降低了食用菌生产成 本，提高了产品质量［４］ 。
２．２ 后台中断处理模块 中断程序和主程序共同作用，实现按键修改系统
参数、 设置系统时间、定期控制等功能的实时响应。 中断 １ 处理串行控制程序，通过每隔 １ｓ 调用 ＤＳ１３０２ 时间与串口控制指令时间比较，实现串行定时控制功 能；中断 ２ 完成串行控制指令的接收和处理。
中断 ０ 处 理 定 时 控 制和 阈 值控 制， 通 过 调用 ＤＳ１３０２ 时间与系统设定自动控制时间比较，实现自动 定时控制功能。 系统 １ｍｉｎ 采集 １ 次传感器数据，判断 是否超过阈值，如果超出阈值，则通过继电器控制外 围设备的运作，最终达到食用菌生长环境因子控制在 最佳范围的目的。 定时中断流程图如图 ７ 所示。
图 ２ ＳＨＴ１１ 与单片机连ห้องสมุดไป่ตู้电路
Ｆｉｇ．２ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｉｎｇｌｅ －ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ ＳＨＴ１１
１．２ ＣＯ２ 浓度控制硬件设计 ＣＯ２ 浓度是影响食用菌生长发育的另一个重要环
境因子［４］ 。 几乎所有食用菌都是消耗 Ｏ２ 产生 ＣＯ２ 好 氧型真菌，由于菇房是一个相对密闭的环境，空气不 流通，食用菌呼吸作用产生的 ＣＯ２ 不能及时排出，因此 会造成菇房中 ＣＯ２ 的积累，而 ＣＯ２ 浓度过高会抑制食 用菌的生长发育。
ｌｍ１９８８ －２００６＠１６３ ．ｃｏｍ。 通讯作者： 卢博友（１９５０ －） ，男，陕西礼泉人，教授，博士生导师。
图 １ 系统硬件架构 Ｆｉｇ．１ Ｈａｒｄｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ
处理器采用 ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２ 单片机，实现各菇房 传感器信号的采集，传感器包括温湿度传感器、ＣＯ２ 浓 度传 感 器， 它 们 主 要 负 责 对 菇 房 中 的 信 号 进 行 采 集。
本系统采用 Ｂ －５３０ＣＯ２ 传感器模块，它是世界上
图 ４ 时钟电路图 Ｆｉｇ．４ Ｃｌｏｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｉａｇｒａｍ
２ 软件设计
其主要的任务是根据食用菌对环境因子的不同要 求，由单片机输出控制信号，调节其控制的外围设备 工作，使食用菌的生长环境因子控制在最适范围，从 而达到食用菌产品优质、高产的目的。 系统总体软件 流程如图 ５ 所示。
收稿日期： ２０１２ －０５ －０７ 基金项目： 国家核高基 重大专项 （ ２０１０ ＺＸ０１０４５ －００１ －００４ ） ；国家星 火
计划项目（２０１１ＧＡ８５０００３） ；陕西省科学技术研究发展计划 项目（２０１０ Ｋ０１ －２１ ） 作者简介： 卢 嫚（ １９８８ －） ， 女， 陕 西 商 洛 人， 硕 士 研 究 生， （ Ｅ －ｍａｉｌ ）
在主菜单上下选择可以进入相应二级菜单。 二级 菜单 主 要 包 含 模 式 选 择、 手 动 控 制、 自 动 控 制 和 系 统 参数设置 ４ 个子菜单。
模式选择菜单中可以选择手动控制模式和自动控 制模 式， 如 果 选 择 手 动 控 制 模 式， 自 动 控 制 功 能 会 被 屏蔽。
手动控制中选择打开或者关闭，可以直接打开或 者关闭相应的端口。
３ 运行结果
本设备已通过实验测试，可实时监测菇房中的温
设计了一种食用菌生长环境监控系统，该系统能 够对食用菌生长环境因子实时在线监测，用户可通过 手动 和 自 动 控 制 方 式， 精 确 控 制 外 围 设 备 运 作， 可 满 足食用菌在不同生长阶段对温湿度、ＣＯ２ 浓度的不同 需求。 实验结果表明，该系统具有较高的性价比，对 以后食用菌生长具有很重要的意义。
集成性不高；③只是定性地分析了环境因子对食用菌 生长的影响，控制效果不够精确［６］ 。
本文设计一种食用菌生长环境智能控制系统，该 系统对食用菌在不同生长时期对 ＣＯ２ 浓度、温湿度的 不同需求，可对其环境参数实时调控，使菇房中的环 境因子达到的最佳范围，给食用菌生长创造出一个良 好的生长环境，使食用菌产品质量大大提高。
图 ３ Ｂ－５３０ 与单片机的连接电路 Ｆｉｇ．３ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｉｎｇｌｅ －ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｂ －５３０
１．３ 定时自动控制硬件设计 本系统用 ＤＳ１３０２ 作为定时时钟，ＤＳ１３０２ 有两个
电源输入端，其中的一个用来做备用电源，掉电时，时 钟数据由备用电池保存，避免由于突然停电而造成时 钟停止。 ＤＳ１３０２ 在本系统中可以完成两方面功能：与 ＬＣＤ 配合组成一个电子钟，完成系统记时；提供定时 器功 能， 由 单 片 机 设 置 时 钟 单 元 的 定 时 时 间， 当 前 时 间满足定时器设定时，由单片机控制光电耦合导通继 电器，完成外部设备的开启或关闭。 时钟电路如图 ４ 所示。
系统设置包括时间设置和通信设置，时间设置可 以实现系统电子钟功能；通信设置主要用来设置串口 通信功能的使能和关闭。
图 ６ 人机界面模块 Ｆｉｇ．６ Ｈｕｍａｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍｏｄｕｌｅ
·１１３·
２０１３ 年 ５ 月 农 机 化 研 究 第 ５ 期
·１１２·
２０１３ 年 ５ 月 农 机 化 研 究 第 ５ 期
图 ５ 系统总体软件流程图
Ｆｉｇ．５ Ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ
该系统在设计过程中主要采用结构化和模块化的 思想，便于对系统进行调试、维护、扩充和完善。 各功 能模块之间应尽量达到低耦合、高内聚的要求。 系统 从功能上可以分为：人机界面、监测和控制 ３ 个功能 子模块。 ２．１ 人机界面模块
该系统能够实时监测食用菌生长环境参数，根据预设目 标 值 精 确 计 算 温 湿 度、 ＣＯ２ 浓 度 需 求 量， 通 过 精 确 控 制 外
围设备实现环境动态调整。 实验结果表明，系统具有精确稳定、可靠性高等特点，可实现食用菌生长环境的精确
调控。
关键词： 食用菌； 生长环境； 监控系统； 动态控制
温湿度是影响食用菌生长发育的重要环境因子， 环境中的湿度过高和过低，都会影响栽培料内水分的 散发［７－９］ 。 特别是在菌体发育期间，若湿度过低，就会 大大降低食用菌产量［１０］ 。 大部分食用菌营养菌丝生 长阶段所需温度基本相近，而生长时期所需温度差别 较大，不同种类的食用菌、同一种类不同品种甚至同 一品种不同生长时期所需的温度也有所不同。 本系 统采 用 的 是 一 种 数 字 式 温 湿 度 传 感 器 ， 型 号 为 ＳＨＴ１１，它可以同时监测环境中的温度和湿度。 该类 传感器优点在于将传感器、信号放大电路、Ａ ／Ｄ 转换 电路 全 部 集 成 于 一 个 芯 片 上， 不 需 接 入 外 围 元 件， 直 接输出数字式温湿度的信号。
人机界面完成系统状态显示、运行参数设置和手 动实时控制功能。 用户可通过 ＬＣＤ 屏查看状态和控
制信息；完成控制端口、持续时间、系统时钟等参数设 置；提 供 手 动 控 制 菜 单， 用 户 可 通 过 按 键 操 作 控 制 端 口实现手动调控。 人机界面模块如图 ６ 所示。
开启之后的第一个菜单显示系统时间、ＣＯ２ 浓度、 温湿度以及控制模式。 按了确定键之后，系统进入主 菜单。
２０１３ 年 ５ 月 农 机 化 研 究 第 ５ 期
食用菌生长环境控制系统研究
卢 嫚， 张海辉， 卢博友， 崔选科
（ 西北农林科技大学 机电学院， 陕西 杨凌 ７１２１００）
摘 要： 针对食用菌不同生长阶段对 温 湿 度 、 ＣＯ２ 浓 度 的 不 同 需 求 ， 设 计 了 一 种 食 用 菌 生 长 环 境 智 能 控 制 系 统。
外部温湿度信号经 ＳＨＴ１１ 测量，直接传输到单片 机内。 单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过 ＬＣＤ 将温湿度显示出来，同时单片机系统还将完成键 盘扫描、按键温度设定、超温报警等程序的处理，将处 理的温湿度信号与系统设定温湿度值比较，实现空调 与加湿器的智能化调控。 ＳＨＴ１１ 传感器与单片机连 接的电路如图 ２ 所示。
最小、最轻的 ＮＤＩＲ 技术 ＣＯ２ 传感器模块，可广泛安装 到家庭 网 络、 通 风 系 统、 控 制 器、 机 器 人 和 汽 车 等， 也 可以应用于其他许多装置来控制空气质量。 模块预 留有易插 拔 插 针， 非 常 方 便 客 户 与 其 他 设 备 连 接 使 用；并且 Ｂ－５３０ 输出接口多样（ Ｉ２ Ｃ、模拟量） ，易于传 输读取，适合多种场合安装和拆卸。 Ｂ －５３０ 连接到单 片机的 Ｐ１．２ 接口，电路如图 ３ 所示。
湿度和 ＣＯ２ 浓度，并能调控空调、加湿器、换气扇等外 围设备的开启与关闭。 目前设备运行稳定，采集数据 可靠，设备运行界面如图 ８ 所示。
４ 结论
图 ８ 设备运行界面 Ｆｉｇ．８ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
图 ７ 定时中断流程图 Ｆｉｇ．７ Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ
目前在荷兰、 美 国 等 国 家， 工 作 人 员 可 以 在 办 公 室中利用计 算 机 数 控 系 统 对 食 用 菌 栽 培 的 各 种 参 数 进行监控并及时修正偏离参数，基本上做到了 １ 台计 算机统一控制全部菇房的智能化，使食用菌产量品质 大大提高［５］ 。 虽然国内的食用菌菇房监控系统的研 制已经取得一定的成果， 但总体上还存在一定的不 足，主 要 表 现 在： ① 对 食 用 菌 生 长 参 数 的 研 究 还 停 留 在人工监测、文本记录阶段，缺乏对其各个关键控制 点的自动化监控；② 菇房节点控制器硬件实现上的
１ 系统硬件设计
食用菌生长环境智能控制系统是一个多输入多输 出的系统。 其中，输入量有 ＣＯ２ 浓度、温湿度等，输出 量有这些因子对应的控制设备，如空调、加湿器、换气 扇、压缩机和循环机等。 智能监控系统通过软硬件设 计，完成多输入环境参数与多输出被控设备的关联。
系统硬件架构如图 １ 所示。 其主要由处理器、传 感器、信号调试装置、键盘电路、定时芯片、ＬＣＤ 显示、 继电器及其控制的外围设备组成。
·１１１·
２０１３ 年 ５ 月 农 机 化 研 究 第 ５ 期
传感器采集的信号经过信号调试输入到单片机内，经 过单片机的智能控制，通过继电器来控制外部电路的 开启与关闭。 本系统外部电路包括空调、加湿器、换 气扇、压缩机和循环机等，并由 ＬＣＤ 将传感器采集的 信号显示出来。 １．１ 温湿度控制硬件设计
中图分类号： Ｓ５６７．３ 文献标识码： Ａ
文章编号： １００３－１８８Ｘ（２０１３）０５－０１１１－０４
０ 引言
我国食用菌产量居世界首位，总产量占全球 １ ／２ 以上，食用菌产值在我国种植业中居前列，仅次于粮、 油、果、疏［１］ 。 国内食用菌生产以传统家庭式分散式 为主， 这 种 生 产 方 式 的 缺 点 在 于 产 量 不 稳 定， 产 品 质 量不高［２］ ，致使我国食用菌产品的整体质量和经济效 益低下。 近年来食用菌生产 逐 渐 向 工 业 化 发 展［３］ 。 食用菌生产工业化是指在人为可控环境条件下，模拟 食用 菌 生 长 环 境 因 子， 用 机 械 化 生 产 代 替 手 工 操 作， 实现食用菌的大规模生产，以达到提高食用菌产量、 质量的目的。 食用菌工业化生产代表了未来食用菌 产业的发展方向，它使食用菌生产达到更高的技术， 通过对食用菌生长环境的调控，降低了食用菌生产成 本，提高了产品质量［４］ 。
２．２ 后台中断处理模块 中断程序和主程序共同作用，实现按键修改系统
参数、 设置系统时间、定期控制等功能的实时响应。 中断 １ 处理串行控制程序，通过每隔 １ｓ 调用 ＤＳ１３０２ 时间与串口控制指令时间比较，实现串行定时控制功 能；中断 ２ 完成串行控制指令的接收和处理。
中断 ０ 处 理 定 时 控 制和 阈 值控 制， 通 过 调用 ＤＳ１３０２ 时间与系统设定自动控制时间比较，实现自动 定时控制功能。 系统 １ｍｉｎ 采集 １ 次传感器数据，判断 是否超过阈值，如果超出阈值，则通过继电器控制外 围设备的运作，最终达到食用菌生长环境因子控制在 最佳范围的目的。 定时中断流程图如图 ７ 所示。
图 ２ ＳＨＴ１１ 与单片机连ห้องสมุดไป่ตู้电路
Ｆｉｇ．２ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｉｎｇｌｅ －ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ ＳＨＴ１１
１．２ ＣＯ２ 浓度控制硬件设计 ＣＯ２ 浓度是影响食用菌生长发育的另一个重要环
境因子［４］ 。 几乎所有食用菌都是消耗 Ｏ２ 产生 ＣＯ２ 好 氧型真菌，由于菇房是一个相对密闭的环境，空气不 流通，食用菌呼吸作用产生的 ＣＯ２ 不能及时排出，因此 会造成菇房中 ＣＯ２ 的积累，而 ＣＯ２ 浓度过高会抑制食 用菌的生长发育。
ｌｍ１９８８ －２００６＠１６３ ．ｃｏｍ。 通讯作者： 卢博友（１９５０ －） ，男，陕西礼泉人，教授，博士生导师。
图 １ 系统硬件架构 Ｆｉｇ．１ Ｈａｒｄｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ
处理器采用 ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２ 单片机，实现各菇房 传感器信号的采集，传感器包括温湿度传感器、ＣＯ２ 浓 度传 感 器， 它 们 主 要 负 责 对 菇 房 中 的 信 号 进 行 采 集。
本系统采用 Ｂ －５３０ＣＯ２ 传感器模块，它是世界上
图 ４ 时钟电路图 Ｆｉｇ．４ Ｃｌｏｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｉａｇｒａｍ
２ 软件设计
其主要的任务是根据食用菌对环境因子的不同要 求，由单片机输出控制信号，调节其控制的外围设备 工作，使食用菌的生长环境因子控制在最适范围，从 而达到食用菌产品优质、高产的目的。 系统总体软件 流程如图 ５ 所示。
收稿日期： ２０１２ －０５ －０７ 基金项目： 国家核高基 重大专项 （ ２０１０ ＺＸ０１０４５ －００１ －００４ ） ；国家星 火
计划项目（２０１１ＧＡ８５０００３） ；陕西省科学技术研究发展计划 项目（２０１０ Ｋ０１ －２１ ） 作者简介： 卢 嫚（ １９８８ －） ， 女， 陕 西 商 洛 人， 硕 士 研 究 生， （ Ｅ －ｍａｉｌ ）
在主菜单上下选择可以进入相应二级菜单。 二级 菜单 主 要 包 含 模 式 选 择、 手 动 控 制、 自 动 控 制 和 系 统 参数设置 ４ 个子菜单。
模式选择菜单中可以选择手动控制模式和自动控 制模 式， 如 果 选 择 手 动 控 制 模 式， 自 动 控 制 功 能 会 被 屏蔽。
手动控制中选择打开或者关闭，可以直接打开或 者关闭相应的端口。
３ 运行结果
本设备已通过实验测试，可实时监测菇房中的温
设计了一种食用菌生长环境监控系统，该系统能 够对食用菌生长环境因子实时在线监测，用户可通过 手动 和 自 动 控 制 方 式， 精 确 控 制 外 围 设 备 运 作， 可 满 足食用菌在不同生长阶段对温湿度、ＣＯ２ 浓度的不同 需求。 实验结果表明，该系统具有较高的性价比，对 以后食用菌生长具有很重要的意义。
集成性不高；③只是定性地分析了环境因子对食用菌 生长的影响，控制效果不够精确［６］ 。
本文设计一种食用菌生长环境智能控制系统，该 系统对食用菌在不同生长时期对 ＣＯ２ 浓度、温湿度的 不同需求，可对其环境参数实时调控，使菇房中的环 境因子达到的最佳范围，给食用菌生长创造出一个良 好的生长环境，使食用菌产品质量大大提高。
图 ３ Ｂ－５３０ 与单片机的连接电路 Ｆｉｇ．３ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｉｎｇｌｅ －ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｂ －５３０
１．３ 定时自动控制硬件设计 本系统用 ＤＳ１３０２ 作为定时时钟，ＤＳ１３０２ 有两个
电源输入端，其中的一个用来做备用电源，掉电时，时 钟数据由备用电池保存，避免由于突然停电而造成时 钟停止。 ＤＳ１３０２ 在本系统中可以完成两方面功能：与 ＬＣＤ 配合组成一个电子钟，完成系统记时；提供定时 器功 能， 由 单 片 机 设 置 时 钟 单 元 的 定 时 时 间， 当 前 时 间满足定时器设定时，由单片机控制光电耦合导通继 电器，完成外部设备的开启或关闭。 时钟电路如图 ４ 所示。
系统设置包括时间设置和通信设置，时间设置可 以实现系统电子钟功能；通信设置主要用来设置串口 通信功能的使能和关闭。
图 ６ 人机界面模块 Ｆｉｇ．６ Ｈｕｍａｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍｏｄｕｌｅ
·１１３·
２０１３ 年 ５ 月 农 机 化 研 究 第 ５ 期
·１１２·
２０１３ 年 ５ 月 农 机 化 研 究 第 ５ 期
图 ５ 系统总体软件流程图
Ｆｉｇ．５ Ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ
该系统在设计过程中主要采用结构化和模块化的 思想，便于对系统进行调试、维护、扩充和完善。 各功 能模块之间应尽量达到低耦合、高内聚的要求。 系统 从功能上可以分为：人机界面、监测和控制 ３ 个功能 子模块。 ２．１ 人机界面模块
该系统能够实时监测食用菌生长环境参数，根据预设目 标 值 精 确 计 算 温 湿 度、 ＣＯ２ 浓 度 需 求 量， 通 过 精 确 控 制 外
围设备实现环境动态调整。 实验结果表明，系统具有精确稳定、可靠性高等特点，可实现食用菌生长环境的精确
调控。
关键词： 食用菌； 生长环境； 监控系统； 动态控制
温湿度是影响食用菌生长发育的重要环境因子， 环境中的湿度过高和过低，都会影响栽培料内水分的 散发［７－９］ 。 特别是在菌体发育期间，若湿度过低，就会 大大降低食用菌产量［１０］ 。 大部分食用菌营养菌丝生 长阶段所需温度基本相近，而生长时期所需温度差别 较大，不同种类的食用菌、同一种类不同品种甚至同 一品种不同生长时期所需的温度也有所不同。 本系 统采 用 的 是 一 种 数 字 式 温 湿 度 传 感 器 ， 型 号 为 ＳＨＴ１１，它可以同时监测环境中的温度和湿度。 该类 传感器优点在于将传感器、信号放大电路、Ａ ／Ｄ 转换 电路 全 部 集 成 于 一 个 芯 片 上， 不 需 接 入 外 围 元 件， 直 接输出数字式温湿度的信号。
人机界面完成系统状态显示、运行参数设置和手 动实时控制功能。 用户可通过 ＬＣＤ 屏查看状态和控
制信息；完成控制端口、持续时间、系统时钟等参数设 置；提 供 手 动 控 制 菜 单， 用 户 可 通 过 按 键 操 作 控 制 端 口实现手动调控。 人机界面模块如图 ６ 所示。
开启之后的第一个菜单显示系统时间、ＣＯ２ 浓度、 温湿度以及控制模式。 按了确定键之后，系统进入主 菜单。
２０１３ 年 ５ 月 农 机 化 研 究 第 ５ 期
食用菌生长环境控制系统研究
卢 嫚， 张海辉， 卢博友， 崔选科
（ 西北农林科技大学 机电学院， 陕西 杨凌 ７１２１００）
摘 要： 针对食用菌不同生长阶段对 温 湿 度 、 ＣＯ２ 浓 度 的 不 同 需 求 ， 设 计 了 一 种 食 用 菌 生 长 环 境 智 能 控 制 系 统。
外部温湿度信号经 ＳＨＴ１１ 测量，直接传输到单片 机内。 单片机系统将接收的数字信号译码处理，通过 ＬＣＤ 将温湿度显示出来，同时单片机系统还将完成键 盘扫描、按键温度设定、超温报警等程序的处理，将处 理的温湿度信号与系统设定温湿度值比较，实现空调 与加湿器的智能化调控。 ＳＨＴ１１ 传感器与单片机连 接的电路如图 ２ 所示。
最小、最轻的 ＮＤＩＲ 技术 ＣＯ２ 传感器模块，可广泛安装 到家庭 网 络、 通 风 系 统、 控 制 器、 机 器 人 和 汽 车 等， 也 可以应用于其他许多装置来控制空气质量。 模块预 留有易插 拔 插 针， 非 常 方 便 客 户 与 其 他 设 备 连 接 使 用；并且 Ｂ－５３０ 输出接口多样（ Ｉ２ Ｃ、模拟量） ，易于传 输读取，适合多种场合安装和拆卸。 Ｂ －５３０ 连接到单 片机的 Ｐ１．２ 接口，电路如图 ３ 所示。
湿度和 ＣＯ２ 浓度，并能调控空调、加湿器、换气扇等外 围设备的开启与关闭。 目前设备运行稳定，采集数据 可靠，设备运行界面如图 ８ 所示。
４ 结论
图 ８ 设备运行界面 Ｆｉｇ．８ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
图 ７ 定时中断流程图 Ｆｉｇ．７ Ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ