温室大棚环境监控系统研究
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３光 照调节 。
加 光合作 用进行 的 时间 ，有 利于农 作物 产 量 的提 高 ；光合 速率 随着光 照强度 的增 加 而加快 ． 但超 过一 定 范 围之后 ，光合 速 率． 的增加 变慢 ， 所 以光 照对作 物 的生长也 起 着 十分 重要 的作 用 。 本文采用 了Ｔ Ｓ Ｌ ２ ３ ０ Ｂ光 照 传 感 器 来 采 集光 照度 。Ｔ Ｓ Ｌ ２ ３ ０ Ｂ有 ８ 个 引脚 ，１ 、２ 引脚 为灵敏 度选 择输 入 端 ；３ 引脚 为输 出 频 率 使能 端 ，低 电平 有 效 ；４引脚 接地 ； ５引脚 接 电源 ；６ 引 脚 为输 出频 率 ；７ 、８ 引脚为 输 出频 率分 频系数选 择输 入端 。 作 物 吸 收 的 光 能 主要 分 布 在 红 光 以 及 蓝光 的波长 范 围内 ，因此 采用 低功耗 高 亮度 的红 蓝光 源 Ｌ Ｅ Ｄ设 计 补 光 灯 系统 作 为补光 设备 。农 作 物的生 长离不 开 阳光 的 光合作 用 ，系统根 据采集 到 的光照度 ，控 制开 启 Ｌ Ｅ Ｄ设 计 补 光灯 系 统 以满 足农 作 物生长 的光 照需求 。 ４土壤湿度 的调 节 。土壤湿 度是影 响 作物生 长 的重要 因素 ，掌 握土 壤湿度 对作 物生 长有着 重要 的意义 。在相 对湿度 较小 时， 如 土壤水 分充 足 ， 则作 物蒸 腾较 旺盛 ， 作物 生长较好 。若 较长 时间空 气湿度 处于 饱和条 件下 ，作物 生长将 受抑 制 ，导 致质 量下 降等 。相对湿 度太小 ，会 加重 土壤干 旱或 引起大பைடு நூலகம்气干旱 ，特 别在气 温高 而土壤 水分 缺乏 的条件下 ，作 物的水 分平衡 被破 坏 ，水 分人 不敷 出 ，会 阻碍生 长而 造成减
低 电 压 ，高 性 能 Ｃ Ｏ Ｍ Ｏ Ｓ ８的微 处 理 器 。 该 器件 采 用 Ａ Ｔ Ｍ Ｅ Ｌ搞 密度 非易 失存 储 器 制 造技 术制 造 ，与工业 标准 的 ＭＣ Ｓ 一 ５ １ 指 令 集和输 出管 脚相兼 容 。 三 、传感 器 的选择 １ 温 度调节 。在 最高温 度和 最低温 度 时， 农作 物生 长发育 停止 ， 在最适 温度 时 ， 农 作物 生长速 度最快 。在 最高温 度和 最低 温度时 再升 高或降低 ，农 作物 开始 出现伤 害甚至致 死 ，适宜 的温度 对农作 物 的生长 有 着十 分重要 的影 响 。温 度调节 ，在设 定 的上下 限进行 自动 加温 降温 。本 文降 温设 备 采用 窗帘 风机设 备 ，升 温设备 采用 加热
温度 ，高 于设 定值 启动 降温设 备 ，温 度低 于设 定 值 时启 用 升 温设 备 ；能设 定 ２ ４ 小 时 内３ Ｉ ４ 组 不 同 的设 定 值 在 不 同时 间控 制， 并 保持 每天重 复直 至更改 参数 。 ２ Ｃ Ｏ 的 调节 。Ｃ Ｏ 是 植 物 进行 光 合 作用 的重要 原料之 一 ，在作物 的整个 生长 期 ，都需 要提 供不 同浓 度 的 Ｃ Ｏ 。适 宜 的 Ｃ Ｏ ， 浓度 可 以促 使幼 苗根 系发达 、活 力增 强 、产量 增加 。二氧化 碳浓度 的变 化将对 农作 物生 长产生一 定影 响 ，通 常农作 物 的 产 量 会 增 加 ，但 质 量 会 下 降 。所 有 监 控 Ｃ Ｏ ， 的浓 度变 化是有 一定 意义 的 。 示。 本 文选 用 的二 氧 化 碳 浓 度 传感 器 是 本 文单 片 机选 用 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ ，它 是 种 英 国 Ｇ Ｓ Ｓ 的Ｃ ２ ０ ，该 传感器具 有 响应速度 带８ Ｋ字节 闪烁 可编程 可檫 除只读存 储器 ， 快， 低功耗 ， 防水 抗震 动和精 度高 等特点 。 Ｃ ２ ０数字 传感 器 四 线 连 接 就 可 以 工 作 ，其 中从 左 至 右分别为 ： 接地、 串行 输入 、串行输 出 、＋ ５ Ｖ电压 。其 中１ 引脚 和 ４引脚 分 别 接 电 源 和地 ， ２引脚 和 ３ 引 脚 分 别 接单 片机 的 Ｐ １ ＿ ３ 引脚和 Ｐ １ ． ４ 引脚 。
关键 词 ：Ｓ ＨＴ １ １ ；Ｃ ２ ０ ；Ｔ Ｓ Ｌ ２ ３ ０ Ｂ；Ｓ Ｅ Ｎ０ １ １ ４ 中图分 类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文 献标 识码 ：Ａ
一
、
概述
温 室 大 棚 种植 为人 们 生 活 水 平 提 高 带 来 了极 大 的便利 。随着 现代农 业快速 发 展 ，农业 技术智 能 化发展是 必然 趋势 。用 现代技 术来改 变温 湿大棚 中农作 物 的生长 环境 ，缩短其 生长 周期 ，提高农 作物 的产 量 ，开发和研 制温 室环境 自动 化控制 系统 是有必 要的 。农作 物单位 面积 的 出产量 角 度 出发 ，温 室种植 与传统农 业 相 比，具 有 很高 的单 位面 积 出产值 ； 从环 境保 护 角度 出发 ，温室种 植不 仅可 以产 出绿色 的农 作 物 ，而且可 以做 到精确地 控制 化肥使 用量 以及其 它添 加剂 的施加量 ，减 少了对 土壤 和地下 水 的污染 。 二 、硬 件设计 框 图 温室 指 通 过 人 工 干 预对 指定 区域 内 温度 、湿 度 、光照 、土 壤水 分 、Ｃ Ｏ 浓度 等诸 多环境 因子进 行调 控 ，使 之适合 所培 育农作 物 的生长需 求 。本文 主要应用 单片 机和相应的传感器来实现对温室大棚环境 控制 。 系 统 硬 件 结 构 由电 源 、传 感 器 、按 键输 入部分 、显示 报警 、控制 输 出 、总线 模块 组成 。 电源模 块用 于将交 流 电转换 为 系统所需稳定的各等级直流电源 ； 传感器 模块用于测量大棚环境温湿度 、 Ｃ Ｏ 浓度、 光 照强度 、土壤 水分 等 ，传 感器选 用的都 是数 字型 的 。控 制模块 用于读 取传 感器输 出 的数 字 信 号 ，处 理 后 输 出 到 显 示模 块 显示各数值值，并与各数值上下限比较 ， 超 限时报警 ，并 驱动智 能输 出模块 动作 。 智能 型温 室大棚 控制 原理 系统图如 图 １ 所
器。
光合 作 用条件是 光 ，延长光 照时 间可 以增
本 文选 用 了 Ｓ Ｌ Ｉ Ｔ １ １ 传 感 器 。Ｓ Ｌ Ｉ Ｔ １ １ 的 四 个 引 脚 ，Ｄ Ａ Ｔ Ａ引 脚 接 单 片 机 的
Ｐ １ ． １ ，在 与 单 片 机 连 接 之 间接 个 ４ ． ７ Ｋ ｎ 的上拉 电 阻 ；Ｓ Ｔ Ｋ引脚接单 片机 的 Ｐ １ ． ２ ， Ｖ Ｃ Ｃ与 Ｇ Ｎ Ｄ分 别 接 单 片 机 的 Ｇ Ｎ Ｄ和 ５ Ｖ 电 源 了 。Ｌ Ｃ Ｄ显 示 器 显 示 出 当前 的 相 对
２ ０ １ ４ ＮＯ． ０ １（ 下 ）
可
工 业 技 术
温室大棚环境监控系统研究
高 静
（ 辽 宁工程职业 学院电子 工程 系，辽 宁 铁 岭 １ １ ２ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：本 文 以 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２单 片机 为核 心 ，采 用 多种传 感 器设 计 一种 温 室 大棚种 植 参数 采 集控 制 系统 ，该 系统 可 实现 温 室大棚 光照 度 、温度 、 湿度 和 Ｃ Ｏ ： 浓度等 环境 因子 自 动监 控 ，给 出系统硬件 设计 框 图和详 细 工作原 理 。
加 光合作 用进行 的 时间 ，有 利于农 作物 产 量 的提 高 ；光合 速率 随着光 照强度 的增 加 而加快 ． 但超 过一 定 范 围之后 ，光合 速 率． 的增加 变慢 ， 所 以光 照对作 物 的生长也 起 着 十分 重要 的作 用 。 本文采用 了Ｔ Ｓ Ｌ ２ ３ ０ Ｂ光 照 传 感 器 来 采 集光 照度 。Ｔ Ｓ Ｌ ２ ３ ０ Ｂ有 ８ 个 引脚 ，１ 、２ 引脚 为灵敏 度选 择输 入 端 ；３ 引脚 为输 出 频 率 使能 端 ，低 电平 有 效 ；４引脚 接地 ； ５引脚 接 电源 ；６ 引 脚 为输 出频 率 ；７ 、８ 引脚为 输 出频 率分 频系数选 择输 入端 。 作 物 吸 收 的 光 能 主要 分 布 在 红 光 以 及 蓝光 的波长 范 围内 ，因此 采用 低功耗 高 亮度 的红 蓝光 源 Ｌ Ｅ Ｄ设 计 补 光 灯 系统 作 为补光 设备 。农 作 物的生 长离不 开 阳光 的 光合作 用 ，系统根 据采集 到 的光照度 ，控 制开 启 Ｌ Ｅ Ｄ设 计 补 光灯 系 统 以满 足农 作 物生长 的光 照需求 。 ４土壤湿度 的调 节 。土壤湿 度是影 响 作物生 长 的重要 因素 ，掌 握土 壤湿度 对作 物生 长有着 重要 的意义 。在相 对湿度 较小 时， 如 土壤水 分充 足 ， 则作 物蒸 腾较 旺盛 ， 作物 生长较好 。若 较长 时间空 气湿度 处于 饱和条 件下 ，作物 生长将 受抑 制 ，导 致质 量下 降等 。相对湿 度太小 ，会 加重 土壤干 旱或 引起大பைடு நூலகம்气干旱 ，特 别在气 温高 而土壤 水分 缺乏 的条件下 ，作 物的水 分平衡 被破 坏 ，水 分人 不敷 出 ，会 阻碍生 长而 造成减
低 电 压 ，高 性 能 Ｃ Ｏ Ｍ Ｏ Ｓ ８的微 处 理 器 。 该 器件 采 用 Ａ Ｔ Ｍ Ｅ Ｌ搞 密度 非易 失存 储 器 制 造技 术制 造 ，与工业 标准 的 ＭＣ Ｓ 一 ５ １ 指 令 集和输 出管 脚相兼 容 。 三 、传感 器 的选择 １ 温 度调节 。在 最高温 度和 最低温 度 时， 农作 物生 长发育 停止 ， 在最适 温度 时 ， 农 作物 生长速 度最快 。在 最高温 度和 最低 温度时 再升 高或降低 ，农 作物 开始 出现伤 害甚至致 死 ，适宜 的温度 对农作 物 的生长 有 着十 分重要 的影 响 。温 度调节 ，在设 定 的上下 限进行 自动 加温 降温 。本 文降 温设 备 采用 窗帘 风机设 备 ，升 温设备 采用 加热
温度 ，高 于设 定值 启动 降温设 备 ，温 度低 于设 定 值 时启 用 升 温设 备 ；能设 定 ２ ４ 小 时 内３ Ｉ ４ 组 不 同 的设 定 值 在 不 同时 间控 制， 并 保持 每天重 复直 至更改 参数 。 ２ Ｃ Ｏ 的 调节 。Ｃ Ｏ 是 植 物 进行 光 合 作用 的重要 原料之 一 ，在作物 的整个 生长 期 ，都需 要提 供不 同浓 度 的 Ｃ Ｏ 。适 宜 的 Ｃ Ｏ ， 浓度 可 以促 使幼 苗根 系发达 、活 力增 强 、产量 增加 。二氧化 碳浓度 的变 化将对 农作 物生 长产生一 定影 响 ，通 常农作 物 的 产 量 会 增 加 ，但 质 量 会 下 降 。所 有 监 控 Ｃ Ｏ ， 的浓 度变 化是有 一定 意义 的 。 示。 本 文选 用 的二 氧 化 碳 浓 度 传感 器 是 本 文单 片 机选 用 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ ，它 是 种 英 国 Ｇ Ｓ Ｓ 的Ｃ ２ ０ ，该 传感器具 有 响应速度 带８ Ｋ字节 闪烁 可编程 可檫 除只读存 储器 ， 快， 低功耗 ， 防水 抗震 动和精 度高 等特点 。 Ｃ ２ ０数字 传感 器 四 线 连 接 就 可 以 工 作 ，其 中从 左 至 右分别为 ： 接地、 串行 输入 、串行输 出 、＋ ５ Ｖ电压 。其 中１ 引脚 和 ４引脚 分 别 接 电 源 和地 ， ２引脚 和 ３ 引 脚 分 别 接单 片机 的 Ｐ １ ＿ ３ 引脚和 Ｐ １ ． ４ 引脚 。
关键 词 ：Ｓ ＨＴ １ １ ；Ｃ ２ ０ ；Ｔ Ｓ Ｌ ２ ３ ０ Ｂ；Ｓ Ｅ Ｎ０ １ １ ４ 中图分 类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文 献标 识码 ：Ａ
一
、
概述
温 室 大 棚 种植 为人 们 生 活 水 平 提 高 带 来 了极 大 的便利 。随着 现代农 业快速 发 展 ，农业 技术智 能 化发展是 必然 趋势 。用 现代技 术来改 变温 湿大棚 中农作 物 的生长 环境 ，缩短其 生长 周期 ，提高农 作物 的产 量 ，开发和研 制温 室环境 自动 化控制 系统 是有必 要的 。农作 物单位 面积 的 出产量 角 度 出发 ，温 室种植 与传统农 业 相 比，具 有 很高 的单 位面 积 出产值 ； 从环 境保 护 角度 出发 ，温室种 植不 仅可 以产 出绿色 的农 作 物 ，而且可 以做 到精确地 控制 化肥使 用量 以及其 它添 加剂 的施加量 ，减 少了对 土壤 和地下 水 的污染 。 二 、硬 件设计 框 图 温室 指 通 过 人 工 干 预对 指定 区域 内 温度 、湿 度 、光照 、土 壤水 分 、Ｃ Ｏ 浓度 等诸 多环境 因子进 行调 控 ，使 之适合 所培 育农作 物 的生长需 求 。本文 主要应用 单片 机和相应的传感器来实现对温室大棚环境 控制 。 系 统 硬 件 结 构 由电 源 、传 感 器 、按 键输 入部分 、显示 报警 、控制 输 出 、总线 模块 组成 。 电源模 块用 于将交 流 电转换 为 系统所需稳定的各等级直流电源 ； 传感器 模块用于测量大棚环境温湿度 、 Ｃ Ｏ 浓度、 光 照强度 、土壤 水分 等 ，传 感器选 用的都 是数 字型 的 。控 制模块 用于读 取传 感器输 出 的数 字 信 号 ，处 理 后 输 出 到 显 示模 块 显示各数值值，并与各数值上下限比较 ， 超 限时报警 ，并 驱动智 能输 出模块 动作 。 智能 型温 室大棚 控制 原理 系统图如 图 １ 所
器。
光合 作 用条件是 光 ，延长光 照时 间可 以增
本 文选 用 了 Ｓ Ｌ Ｉ Ｔ １ １ 传 感 器 。Ｓ Ｌ Ｉ Ｔ １ １ 的 四 个 引 脚 ，Ｄ Ａ Ｔ Ａ引 脚 接 单 片 机 的
Ｐ １ ． １ ，在 与 单 片 机 连 接 之 间接 个 ４ ． ７ Ｋ ｎ 的上拉 电 阻 ；Ｓ Ｔ Ｋ引脚接单 片机 的 Ｐ １ ． ２ ， Ｖ Ｃ Ｃ与 Ｇ Ｎ Ｄ分 别 接 单 片 机 的 Ｇ Ｎ Ｄ和 ５ Ｖ 电 源 了 。Ｌ Ｃ Ｄ显 示 器 显 示 出 当前 的 相 对
２ ０ １ ４ ＮＯ． ０ １（ 下 ）
可
工 业 技 术
温室大棚环境监控系统研究
高 静
（ 辽 宁工程职业 学院电子 工程 系，辽 宁 铁 岭 １ １ ２ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：本 文 以 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２单 片机 为核 心 ，采 用 多种传 感 器设 计 一种 温 室 大棚种 植 参数 采 集控 制 系统 ，该 系统 可 实现 温 室大棚 光照 度 、温度 、 湿度 和 Ｃ Ｏ ： 浓度等 环境 因子 自 动监 控 ，给 出系统硬件 设计 框 图和详 细 工作原 理 。