CN206491077U - 一种基于单片机的温室自动控制系统 - Google Patents

一种基于单片机的温室自动控制系统 Download PDF

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高倩
冯若愚
芦荣华
王颖
王志军
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Abstract

本实用新型涉及温室自动控制技术领域，尤其涉及一种基于单片机的温室自动控制系统，包括中央控制装置、继电器、传感模块和整流调压电路；传感模块连接在中央控制装置的一侧，中央控制装置输入端的一侧串口连接有PC机，中央控制装置输入端的另一侧无线连接有智能手机；继电器的控制端连接中央控制装置，继电器的主电路进线端连接整流调压电路，继电器的主电路出线端连接有受控设备。本实用新型采用了单片机自动控制技术、高精度传感技术、光电耦合强弱电控制等技术方法，达到了自动监控温室的工作状态、自动调节、实时控制的技术效果；达到了节能用电，双路供电可靠性强的技术效果；达到了人员可通过智能设备远程监视、控制，方法简单便捷的技术效果。

Description

一种基于单片机的温室自动控制系统
技术领域
本实用新型涉及温室自动控制技术领域，尤其涉及一种基于单片机的温室自动控制系统。
背景技术
温室，又称暖房，能透光、保温或加温，是用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供温室生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，而由于我国农业现代化水平较低，农业劳动力大量过剩，温室的一次性投资大，资金短缺以及对操作人员的素质要求比较高等因素，限制了温室控制技术在温室系统的扩展，可见，研究控制方法简单、价格低廉的温室自动控制系统具有重要的理论意义和推广价值。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种基于单片机的温室自动控制系统，采用了单片机自动控制技术、高精度传感技术、光电耦合强弱电控制等技术方法，解决了人工温室现代化水平低、工作效率不高的技术问题，达到了自动监控温室的工作状态、自动调节、实时控制的技术效果；系统采用太阳能板电池或家庭用电双供电的设计方法，解决了传统工业大棚温室电能浪费严重的技术问题，达到了节能用电，双路供电可靠性强的技术效果；采用GSM网络和手机无线信息传输的技术设计，解决了人员必须接近操作控制设备的技术问题，达到了人员可通过智能设备远程监视、控制，方法简单便捷的技术效果。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于单片机的温室自动控制系统，包括中央控制装置、继电器、传感模块和整流调压电路；传感模块连接在中央控制装置的一侧，中央控制装置输入端的一侧串口连接有PC机，中央控制装置输入端的另一侧无线连接有智能手机；继电器的控制端连接中央控制装置，继电器的主电路进线端连接整流调压电路，继电器的主电路出线端连接有受控设备；整流调压电路的进线端一侧连接有家庭用电线路，整流调压电路的进线端另一侧连接有太阳能板；整流调压电路的出线端连接中央控制装置和继电器。
进一步优化本技术方案，所述的中央控制装置包括MCU单元、A/D转换模块、光耦电路和GSM模块；光耦电路连接在MCU单元的I/O口，MCU单元通过光耦电路连接继电器；MCU单元一侧连接有串口接口，PC机连接在串口接口上；MCU单元另一侧连接GSM模块，MCU单元通过GSM模块无线连接智能手机；A/D转换模块的输出端连接在MCU单元的I/O口，A/D转换模块的输入端连接有放大电路，A/D转换模块通过放大电路连接传感模块，整流调压电路的出线端连接MCU单元、A/D转换模块和光耦电路；
进一步优化本技术方案，所述的MCU单元为ATmega128单片机，A/D转换模块为ADC0809芯片，GSM模块为EM310 GSM模块；
进一步优化本技术方案，所述的传感模块包括光敏传感器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳传感器；
进一步优化本技术方案，所述的受控设备包括空调、加湿器、水泵和换风机；
进一步优化本技术方案，所述的整流调压电路包括变压器T1、整流桥D1、78L12芯片、LM2576芯片与LM117芯片，整流调压电路输出端包括+220V、+12V、+5V、+3.3V四个电压等级。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、使用ATmega128单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比，使本装置具有可靠的使用价值和经济价值；2、使用太阳能或家用电双供电方式，环保节能；3、EM310芯片内嵌TCP/IP协议；支持多链接，提供ACK 应答，提供大容量缓存，为本系统提供了良好的通信条件。
附图说明
图1是本系统控制结构图；
图2是中央控制装置结构图；
图3是传感模块结构图；
图4是受控设备结构图；
图5是MCU单元电路结构图；
图6是光耦开关电路结构图；
图7是整流稳压电路结构图。
图中，1、中央控制装置；2、传感模块；3、继电器；4、受控设备；5、PC机；6、智能手机；7、整流稳压电路；8、太阳能板；9、家庭用电线路；10、MCU单元；11、A\D转换模块；12、放大电路；13、GSM模块；14、串口接口；15、光耦电路；16、光敏传感器；17、温度传感器；18、湿度传感器；19、二氧化碳传感器；20、空调；21、加湿器；22、水泵；23、换风机。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
具体实施方式一：如图1-7所示，一种基于单片机的温室自动控制系统，包括中央控制装置1、继电器3、传感模块2和整流调压电路7；传感模块2连接在中央控制装置1的一侧，中央控制装置1输入端的一侧串口连接有PC机5，中央控制装置1输入端的另一侧无线连接有智能手机6；继电器3的控制端连接中央控制装置1，继电器3的主电路进线端连接整流调压电路7，继电器3的主电路出线端连接有受控设备4；整流调压电路7的进线端一侧连接有家庭用电线路9，整流调压电路7的进线端另一侧连接有太阳能板8；整流调压电路7的出线端连接中央控制装置1和继电器3。
所述的中央控制装置1包括MCU单元10、A/D转换模块11、光耦电路15和GSM模块13；光耦电路15连接在MCU单元10的I/O口，MCU单元10通过光耦电路15连接继电器3；MCU单元10一侧连接有串口接口14，PC机5连接在串口接口14上；MCU单元10另一侧连接GSM模块13，MCU单元10通过GSM模块13无线连接智能手机6；A/D转换模块11的输出端连接在MCU单元10的I/O口，A/D转换模块11的输入端连接有放大电路12，A/D转换模块11通过放大电路12连接传感模块2，整流调压电路7的出线端连接MCU单元10、A/D转换模块11和光耦电路15；
所述的MCU单元10为ATmega128单片机，A/D转换模块11为ADC0809芯片，GSM模块13为EM310 GSM模块；
所述的传感模块2包括光敏传感器16、温度传感器17、湿度传感器18和二氧化碳传感器19；所述的受控设备4包括空调20、加湿器21、水泵22和换风机23；
所述的整流调压电路7包括变压器T1、整流桥D1、78L12芯片、LM2576芯片与LM117芯片，整流调压电路7输出端包括+220V、+12V、+5V、+3.3V四个电压等级。
如图1，为本系统的控制结构图，首先，中心控制装置1通过传感模块2采集温室内的各种信息，如温度、光照等，进而进行计算判断，检测是否符合使用者的要求；再而通过控制继电器3，控制受控设备4做出相应的动作，如增加光照、通风、加水等；最后可通过PC机5控制，或远程通过智能手机6进行系统的监控，实现远程办公；而整流调压电路7起供压作用，其通过太阳能板8和家庭用电线路9双供电，保证系统的正常运行，并同时增加了系统的环保节能效益。
而图2为本实用新型的中央控制装置1的结构示意图，中央控制装置1的核心单元为MCU单元10，本装置采用单片机系统作为MCU单元10，其首先通过放大电路12、A/D转换模块11收集信息，其次通过光耦电路15弱强电隔离式地控制继电器3的动作；最后为本装置的重要点：即增加GSM模块13，使本装置具有无线通信功能，使系统功能多样性；
图3为本系统的传感模块2的具体结构，传感模块2主要包括光敏传感器16、温度传感器17、湿度传感器18和二氧化碳传感器19，其次，还可根据客户需求加入新的传感器；图4为本系统的受控设备4具体结构，受控设备4主要包括空调20、加湿器21、水泵22和换风机23，同样可根据客户需求加入新的受控装置，如照明灯等。
图5中，本装置使用ATmega128单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具有极高性能价格比，并使用华为EM310 GSM 芯片，其内嵌TCP/IP协议；支持多链接，提供ACK 应答，提供大容量缓存，为本系统提供了良好的通信条件。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种基于单片机的温室自动控制系统，其特征在于：包括中央控制装置(1)、继电器(3)、传感模块(2)和整流调压电路(7)；传感模块(2)连接在中央控制装置(1)的一侧，中央控制装置(1)输入端的一侧串口连接有PC机(5)，中央控制装置(1)输入端的另一侧无线连接有智能手机(6)；继电器(3)的控制端连接中央控制装置(1)，继电器(3)的主电路进线端连接整流调压电路(7)，继电器(3)的主电路出线端连接有受控设备(4)；整流调压电路(7)的进线端一侧连接有家庭用电线路(9)，整流调压电路(7)的进线端另一侧连接有太阳能板(8)；整流调压电路(7)的出线端连接中央控制装置(1)和继电器(3)。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的温室自动控制系统，其特征在于：中央控制装置(1)包括MCU单元(10)、A/D转换模块(11)、光耦电路(15)和GSM模块(13)；光耦电路(15)连接在MCU单元(10)的I/O口，MCU单元(10)通过光耦电路(15)连接继电器(3)；MCU单元(10)一侧连接有串口接口(14)，PC机(5)连接在串口接口(14)上；MCU单元(10)另一侧连接GSM模块(13)，MCU单元(10)通过GSM模块(13)无线连接智能手机(6)；A/D转换模块(11)的输出端连接在MCU单元(10)的I/O口，A/D转换模块(11)的输入端连接有放大电路(12)，A/D转换模块(11)通过放大电路(12)连接传感模块(2)，整流调压电路(7)的出线端连接MCU单元(10)、A/D转换模块(11)和光耦电路(15)。
3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的温室自动控制系统，其特征在于：MCU单元(10)为ATmega128单片机，A/D转换模块(11)为ADC0809芯片，GSM模块(13)为EM310 GSM模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的温室自动控制系统，其特征在于：传感模块(2)包括光敏传感器(16)、温度传感器(17)、湿度传感器(18)和二氧化碳传感器(19)。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的温室自动控制系统，其特征在于：受控设备(4)包括空调(20)、加湿器(21)、水泵(22)和换风机(23)。
6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的温室自动控制系统，其特征在于：整流调压电路（7）包括变压器T1、整流桥D1、78L12芯片、LM2576芯片与LM117芯片，整流调压电路（7）的输出端包括+220V、+12V、+5V、+3.3V四个电压等级。
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