CN206923379U - 一种温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，该装置以微控制器作为主控芯片，该装置以微控制器为主控器件，通过温湿度传感器检测种植环境的温度和湿度，通过压缩机驱动电路驱动压缩机的通断，并能自动实现温度的控制，控制植物生长灯的开关、气泵的通断、风机的停启。通过数码管显示当前时间、箱体号和植物生长灯的开启和关闭的时间，通过按键设置每个箱体植物生长灯的工作时间及设置温度和湿度控制范围，系统通过WIFI电路可与手机或路由器实现无线连接，通过手机或PC机即可远程登录观察设备运行状态，并可设置运行的参数。本实用新型装置具有操作便捷、使用灵活、成本低廉等特点。

Description

一种温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置

技术领域

本实用新型属于现代农业技术领域，涉及一种温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置。

背景技术

随着科技的发展和人民生活水平的提升，人们对各方面都提出了更高的要求和需求，在农业领域，传统的蔬菜种植受天气影响很大，气温、湿度、光照都对蔬菜的种植产生很大的影响，随着全球气候的变化，自然气候的变化无常使农民和蔬菜种植用户并不能得到自己想要的种植效果，设计一款能够实现温度、湿度、照度、营养液自动控制并具备操作简便、功能完备的装置，具有广阔的市场前景。

发明内容

针对上述不足，本实用新型提供一种温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，该装置以微控制器作为主控芯片，负责通过传感器检测温度和湿度，并且控制植物生长灯、气泵、风机、压缩机的工作，检测按键的操作信号，并驱动数码管显示温度、湿度、工作时间等。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，包括微控制器、按键检测与数码管驱动单元、温湿度传感器、WIFI单元、时钟单元、植物生长灯驱动单元、压缩机驱动单元、气泵驱动单元、风机驱动单元、电源单元、12V直流电源；所述12V直流电源与电源单元相连，所述电源单元、按键检测与数码管驱动单元、温湿度传感器、WIFI单元、时钟单元、植物生长灯驱动单元、压缩机驱动单元、气泵驱动单元、风机驱动单元均与微控制器相连。

进一步的，所述电源单元由12V转5V稳压子单元和5V转3.3V稳压子单元组成；

所述12V转5V稳压子单元包括稳压芯片U1、电阻R6、电阻R7、电阻R37、电阻R11、电阻R13、电阻R14、极性电容C6、极性电容C9、非极性电容C10、非极性电容C5、非极性电容C7、非极性电容C8、电感L1、发光二极管D19；极性电容C6的正极、电阻R6的一端和稳压芯片U1的输入端均与12V直流电源相连，电阻R6的另一端与稳压芯片U1的使能端相连，非极性电容C10的一端与稳压芯片U1的软启动控制输入端，非极性电容C5的一端与稳压芯片U1的高边栅极驱动输入端，非极性电容C5的另一端与电感L1的一端相连后与稳压芯片U1的电源开关输出端相连，电感L1的另一端分别与电阻R7的一端、电阻R37的一端、极性电容C9的正极、非极性电容C8的一端、发光二极管D19的正极相连，输出5V电压，电阻R7的另一端、电阻R37的另一端以及电阻R11的一端相连后与稳压芯片U1的反馈端相连，非极性电容C7的一端与稳压芯片U1的补偿节点端相连，非极性电容C7的另一端与电阻R14的一端相连，发光二极管D19的负极与电阻R13的一端相连，极性电容C6的负极、非极性电容C10的另一端、稳压芯片U1的接地端、电阻R14的另一端、电阻R11的另一端、极性电容C9的负极、非极性电容C8的另一端以及电阻R13的一端均接地；

所述5V转3.3V稳压子单元包括稳压芯片U4、极性电容C19-C20、非极性电容C16-C17；极性电容C19的正极、非极性电容C16的一端以及稳压芯片U4的输入端均与5V电压相连，稳压芯片U4的输出端分别与极性电容C20的正极和非极性电容C17的一端相连，输出3.3V电压，极性电容C19的负极、非极性电容C16的另一端、稳压芯片U4的接地端、极性电容C20的负极以及非极性电容C17的另一端均接地。

进一步的，所述微控制器包括单片机U3、极性电容C27、非极性电容C18、二极管D25；二极管D25的正极与5V电压相连，二极管D25的负极分别与极性电容C27的正极、非极性电容C18的一端以及单片机U3的电源端口相连，极性电容C27的负极、非极性电容C18的另一端以及单片机U3的接地端均接地。

进一步的，所述时钟单元包括实时时钟芯片U6、电容C21-C22、电容C24-C25、晶振Y1、二极管D20、二极管D24、电池BT1；电池BT1的负极接地，正极与二极管D20的正极相连，二极管D20的负极、二极管D24的负极以及电容C24的一端均与实时时钟芯片U6的电源端口相连，二极管D24的正极和电容C21的一端均与5V电压相连，电容C21的另一端和电容C24的另一端均接地，电容C25 的一端和电容C22的一端均接地，电容C25的另一端和晶振Y1的一端相连后与实时时钟芯片U6的晶振输入端口相连，电容C22的另一端和晶振Y1的另一端相连后与实时时钟芯片U6的晶振输出端口相连，实时时钟芯片U6的串行时钟输入端与单片机U3的串行时钟输出端，实时时钟芯片U6的串行数据端与单片机U3的串行数据端相连。

进一步的，所述WIFI单元包括无线芯片P4、电阻R21-R22、电阻R24-R26、电阻R28；电阻R25的一端、电阻R26的一端以及无线芯片P4的电源端均与3.3V电压相连，电阻R25的另一端与无线芯片P4的复位端相连，电阻R26的另一端与无线芯片P4的电源关断端口相连，电阻R21的一端与无线芯片P4的发送端相连，电阻R21的另一端与单片机U3的无线接收端相连，电阻R22的一端与无线芯片P4的接收端相连，电阻R22的另一端与单片机U3的无线发送端相连，电阻R24的一端与3.3V电压相连，电阻R24的另一端与无线芯片P4的工作模式设置端口相连，电阻R28的一端与无线芯片P4的工作模式设置端口相连，电阻R28的一端和无线芯片P4的接地端均接地。

进一步的，所述按键检测与数码管驱动单元包括数码管驱动芯片U2、第一数码管DS1、第二数码管DS2、电源指示灯D1、气泵指示灯D8、风机指示灯D10、压缩机指示灯D15、二极管D3-D5、二极管D12-14、电源按钮S1、时间设置按钮S2、加按钮S3、箱体设置按钮S4、工作时间按钮S5、减按钮S6、电阻R8-R10、电容C12-C14、第一指示灯D2、第二指示灯D9、第三指示灯D11、第四指示灯D16；其中，电阻R8的一端、电阻R9的一端和电阻R10的一端均与5V电压相连，电阻R8的另一端和电容C12的一端相连后接数码管驱动芯片U2的片选端相连，电阻R9的另一端和电容C13的一端相连后接数码管驱动芯片U2的时钟输入端相连，电阻R10的另一端和电容C14的一端相连后接数码管驱动芯片U2的数据输入输出端相连，电容C12的另一端、电容C13的另一端和电容C14的另一端均接地，二极管D3的正极与第二数码管DS2的第一公共端相连，二极管D3的负极与电源按钮S1的一端相连，二极管D4的正极与第二数码管DS2的第二公共端相连，二极管D4的负极与时间设置按钮S2的一端相连，二极管D5的正极与第二数码管DS2的第三公共端相连，二极管D5的负极与加按钮S3的一端相连，二极管D12的正极与第二数码管DS2的第四公共端相连，二极管D12的负极与箱体设置按钮S4的一端相连，二极管D13的正极与第一数码管DS1的第一公共端相连，二极管D13的负极与工作时间按钮S5的一端相连，二极管D14的正极与第一数码管DS1的第二公共端相连，二极管D14的负极与减按钮S6的一端相连，电源按钮S1的另一端、时间设置按钮S2的另一端、加按钮S3的另一端、箱体设置按钮S4的另一端、工作时间按钮S5的另一端以及减按钮S6的另一端均与数码管驱动芯片U2的键扫数据输入口相连，电源指示灯D1的正极、气泵指示灯D8的正极、风机指示灯D10的正极、压缩机指示灯D15的正极、第一指示灯D2的正极、第二指示灯D9的正极、第三指示灯D11的正极以及第四指示灯D16的正极均与数码管驱动芯片U2的段输出端口相连，电源指示灯D1的负极、第一数码管DS1的a端口和第二数码管DS2的a端口均与数码管驱动芯片U2的第一位输出口相连，气泵指示灯D8的负极、第一数码管DS1的b端口和第二数码管DS2的b端口均与数码管驱动芯片U2的第二位输出口相连，风机指示灯D10的负极、第一数码管DS1的c端口和第二数码管DS2的c端口均与数码管驱动芯片U2的第三位输出口相连，压缩机指示灯D15的负极、第一数码管DS1的d端口和第二数码管DS2的d端口均与数码管驱动芯片U2的第四位输出口相连，第一指示灯D2的负极、第一数码管DS1的e端口和第二数码管DS2的e端口均与数码管驱动芯片U2的第五位输出口相连，第二指示灯D9的负极、第一数码管DS1的f端口和第二数码管DS2的f端口均与数码管驱动芯片U2的第六位输出口相连，第三指示灯D11的负极、第一数码管DS1的g端口和第二数码管DS2的g端口均与数码管驱动芯片U2的第七位输出口相连，第四指示灯D16的正极、第一数码管DS1的DP端口和第二数码管DS2的DP端口均与数码管驱动芯片U2的第八位输出口相连， 第一数码管DS1的四个公共端与数码管驱动芯片U2的四个段输出口相连，第二数码管DS2的四个公共端与数码管驱动芯片U2的四个段输出口相连。

进一步地，所述植物生长灯驱动单元包括电阻R38-R39、电阻R33、电阻R29、三级管Q9、MOS管Q4、自恢复保险丝F1，电阻R39的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R39的另一端分别与电阻R38的一端和三级管Q9的基极相连，电阻R29的一端与12V电压相连，电阻R29的另一端分别与三级管Q9的集电极、电阻R33的一端以及MOS管Q4的栅极相连，MOS管Q4的漏极与自恢复保险丝F1的一端相连，自恢复保险丝F1的另一端与植物生长灯相连，电阻R38的另一端、三级管Q9的发射极、电阻R33的另一端以及三级管Q9的源极均接地。

进一步地，所述压缩机驱动单元包括电阻R2-R4、发光二极管D7、二极管D6、三级管Q1、继电器K1，电阻R3的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R3的另一端分别与电阻R4的一端和三级管Q1的基极相连，电阻R4的另一端和三级管Q1的发射极均接地，电阻R2的一端、二极管D6的负极以及继电器K1的线圈的一端均与12V电压相连，电阻R2的另一端与发光二极管D7的正极相连，发光二极管D7的负极、二极管D6的正极以及继电器K1的线圈的另一端均与三级管Q1的集电极相连，继电器K1的常开触点的一端与压缩机相连，另一端与公共端口1相连；公共端口1作为不同的电压输入端。

进一步地，所述气泵驱动单元包括电阻R12、电阻R15、电阻R5、发光二极管D18、二极管D17、三级管Q2、继电器K2，电阻R12的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R12的一端分别与电阻R15的一端和三级管Q2的基极相连，电阻R15的另一端和三级管Q2的发射极均接地，电阻R5的一端、二极管D17的负极以及继电器K2的线圈的一端均与12V电压相连，电阻R5的另一端与发光二极管D18的正极相连，发光二极管D18的负极、二极管D17的正极以及继电器K2的线圈的另一端均与三级管Q2的集电极相连，继电器K2的常开触点的一端与气泵相连，另一端与公共端口2相连相连。

进一步地，所述风机驱动单元包括两个独立的四线调速风机，一个位于箱体上方，向箱体内部送风，另一个位于箱体中部，向箱体外排风；四线调速风机的调速控制口连接单片机U3的硬件PWM输入口；单片机U3根据湿度数据控制四线调速风机的运行速度，单片机U3通过产生脉冲宽度调制信号（PWM），送至四线调速风机的调速控制口，实现对四线调速风机运行速度的控制，从而达到对箱体内部环境湿度的控制。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型采用集中管理方式实现对多路分箱体的控制，可分别设置每个分箱体植物生长灯的照明开启和关闭时间及植物生长灯的灯光亮度，除了通过按键操作，还可以通过手机等移动终端与装置内部的WIFI建立连接，通过手机等移动终端就可以设置设备运行的参数。本实用新型具有结构紧凑、成本低廉、使用方式多样、管理效率高等优点。

附图说明

图1为本实用新型的装置总体组成框图；

图2为本实用新型实施例中12V转5V稳压子单元电路图；

图3为本实用新型实施例中5V转3.3V稳压子单元电路图；

图4为本实用新型实施例中微控制器的电路图；

图5为本实用新型实施例中时钟单元电路图；

图6为本实用新型实施例中WIFI单元电路图；

图7为本实用新型实施例中按键检测与数码管驱动单元电路图；

图8为本实用新型实施例中植物生长灯驱动单元电路图；

图9为本实用新型实施例中压缩机驱动单元电路图；

图10为本实用新型实施例中气泵驱动单元电路图；

图11为本实用新型实施例中风机驱动单元电路图；

图12为本实用新型实施例中温湿度传感器电路图。

具体实施方式

下面结合附图本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供一种温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，包括微控制器、按键检测与数码管驱动单元、温湿度传感器、WIFI单元、时钟单元、植物生长灯驱动单元、压缩机驱动单元、气泵驱动单元、风机驱动单元、电源单元、12V直流电源；所述12V直流电源与电源单元相连，所述电源单元、按键检测与数码管驱动单元、温湿度传感器、WIFI单元、时钟单元、植物生长灯驱动单元、压缩机驱动单元、气泵驱动单元、风机驱动单元均与微控制器相连。

进一步的，所述电源单元由12V转5V稳压子单元和5V转3.3V稳压子单元组成；

如图2所示，所述12V转5V稳压子单元包括稳压芯片U1、电阻R6、电阻R7、电阻R37、电阻R11、电阻R13、电阻R14、极性电容C6、极性电容C9、非极性电容C10、非极性电容C5、非极性电容C7、非极性电容C8、电感L1、发光二极管D19；极性电容C6的正极、电阻R6的一端和稳压芯片U1的输入端均与12V直流电源相连，电阻R6的另一端与稳压芯片U1的使能端相连，非极性电容C10的一端与稳压芯片U1的软启动控制输入端，非极性电容C5的一端与稳压芯片U1的高边栅极驱动输入端，非极性电容C5的另一端与电感L1的一端相连后与稳压芯片U1的电源开关输出端相连，电感L1的另一端分别与电阻R7的一端、电阻R37的一端、极性电容C9的正极、非极性电容C8的一端、发光二极管D19的正极相连，输出5V电压，电阻R7的另一端、电阻R37的另一端以及电阻R11的一端相连后与稳压芯片U1的反馈端相连，非极性电容C7的一端与稳压芯片U1的补偿节点端相连，非极性电容C7的另一端与电阻R14的一端相连，发光二极管D19的负极与电阻R13的一端相连，极性电容C6的负极、非极性电容C10的另一端、稳压芯片U1的接地端、电阻R14的另一端、电阻R11的另一端、极性电容C9的负极、非极性电容C8的另一端以及电阻R13的一端均接地；所述稳压芯片U1可以采用型号为MP2307的产品，但不限于此。通过MP2307稳压芯片通过DC/DC变换将输入的12伏直流电压转换为5伏直流电压输出。

所述5V转3.3V稳压子单元包括稳压芯片U4、极性电容C19-C20、非极性电容C16-C17；极性电容C19的正极、非极性电容C16的一端以及稳压芯片U4的输入端均与5V电压相连，稳压芯片U4的输出端分别与极性电容C20的正极和非极性电容C17的一端相连，输出3.3V电压，极性电容C19的负极、非极性电容C16的另一端、稳压芯片U4的接地端、极性电容C20的负极以及非极性电容C17的另一端均接地。所述稳压芯片U4可以采用型号为AMS1117-3.3的产品，但不限于此。通过AMS1117-3.3线性稳压芯片将输入的5伏直流电压转换为3.3伏直流电压输出。

进一步的，如图4所示，所述微控制器包括单片机U3、极性电容C27、非极性电容C18、二极管D25；二极管D25的正极与5V电压相连，二极管D25的负极分别与极性电容C27的正极、非极性电容C18的一端以及单片机U3的电源端口相连，极性电容C27的负极、非极性电容C18的另一端以及单片机U3的接地端均接地。所述单片机U3可以采用型号为STC15F2K16S2的产品，但不限于此。采用STC15F2K16S2作为主控芯片，14脚为电源输入端，C27、C18为滤波电容。5伏电源通过二极管D25接到U3的电源端为单片机供电，C27、C28为滤波电容，使输入单片机的电源更加稳定，同时利用二极管D25的单向导向性，在外部电路出现瞬间短路时，由于二极管D25反向截止，单片机电路通过C27、C28电容的供电，在短时间内仍能正常工作。

进一步的，如图5所示，所述时钟单元包括实时时钟芯片U6、电容C21-C22、电容C24-C25、晶振Y1、二极管D20、二极管D24、电池BT1；电池BT1的负极接地，正极与二极管D20的正极相连，二极管D20的负极、二极管D24的负极以及电容C24的一端均与实时时钟芯片U6的电源端口相连，二极管D24的正极和电容C21的一端均与5V电压相连，电容C21的另一端和电容C24的另一端均接地，电容C25 的一端和电容C22的一端均接地，电容C25的另一端和晶振Y1的一端相连后与实时时钟芯片U6的晶振输入端口相连，电容C22的另一端和晶振Y1的另一端相连后与实时时钟芯片U6的晶振输出端口相连，实时时钟芯片U6的串行时钟输入端与单片机U3的串行时钟输出端，实时时钟芯片U6的串行数据端与单片机U3的串行数据端相连。所述实时时钟芯片U6可以采用型号为PCF8563的产品，但不限于此。采用PCF8563时钟芯片作为时间产生源，单片机与PCF8563采用IIC协议进行通信。在外部断电时，电池BT1通过二极管D20为PCF8563时钟芯片供电，使时间能够继续准确计时。

进一步的，如图6所示，所述WIFI单元包括无线芯片P4、电阻R21-R22、电阻R24-R26、电阻R28；电阻R25的一端、电阻R26的一端以及无线芯片P4的电源端均与3.3V电压相连，电阻R25的另一端与无线芯片P4的复位端相连，电阻R26的另一端与无线芯片P4的电源关断口（CH_PD）相连，电阻R21的一端与无线芯片P4的发送端相连，电阻R21的另一端与单片机U3的无线接收端相连，电阻R22的一端与无线芯片P4的接收端相连，电阻R22的另一端与单片机U3的无线发送端相连，电阻R24的一端与3.3V电压相连，电阻R24的另一端与无线芯片P4的工作模式设置口(GPIO0)相连，电阻R28的一端与无线芯片P4的工作模式设置口(GPIO15)相连，电阻R28的一端和无线芯片P4的接地端均接地。所述线芯片P4可以采用型号为ESP8266的产品，但不限于此。采用ESP8266 WIFI芯片，与单片机采用串口通信进行数据交互。当手机等移动终端通过WIFI连接ESP8266后，双方即可建立数据的通信，通过手机APP可将数据传送给ESP8266芯片，ESP8266通过TXD口将接收的数据发送给主控单片机，主控单片机也可以向ESP8266的RXD口发送数据，ESP8266将接收到数据发送给手机。

进一步的，如图7所示，所述按键检测与数码管驱动单元包括数码管驱动芯片U2、第一数码管DS1、第二数码管DS2、电源指示灯D1、气泵指示灯D8、风机指示灯D10、压缩机指示灯D15、二极管D3-D5、二极管D12-14、电源按钮S1、时间设置按钮S2、加按钮S3、箱体设置按钮S4、工作时间按钮S5、减按钮S6、电阻R8-R10、电容C12-C14、第一指示灯D2、第二指示灯D9、第三指示灯D11、第四指示灯D16；其中，电阻R8的一端、电阻R9的一端和电阻R10的一端均与5伏电压相连，电阻R8的另一端和电容C12的一端相连后接数码管驱动芯片U2的片选端（STB）相连，电阻R9的另一端和电容C13的一端相连后接数码管驱动芯片U2的时钟输入端（SCL）相连，电阻R10的另一端和电容C14的一端相连后接数码管驱动芯片U2的数据输入输出端（DIO）相连，电容C12的另一端、电容C13的另一端和电容C14的另一端均接地，二极管D3的正极与第二数码管DS2的公共端1端口相连，二极管D3的负极与电源按钮S1的一端相连，二极管D4的正极与第二数码管DS2的公共端2端口相连，二极管D4的负极与时间设置按钮S2的一端相连，二极管D5的正极与第二数码管DS2的公共端3端口相连，二极管D5的负极与加按钮S3的一端相连，二极管D12的正极与第二数码管DS2的公共端4端口相连，二极管D12的负极与箱体设置按钮S4的一端相连，二极管D13的正极与第一数码管DS1的公共端1端口相连，二极管D13的负极与工作时间按钮S5的一端相连，二极管D14的正极与第一数码管DS1的公共端2端口相连，二极管D14的负极与减按钮S6的一端相连，电源按钮S1的另一端、时间设置按钮S2的另一端、加按钮S3的另一端、箱体设置按钮S4的另一端、工作时间按钮S5的另一端以及减按钮S6的另一端均与数码管驱动芯片U2的键扫数据输入口1相连，电源指示灯D1的正极、气泵指示灯D8的正极、风机指示灯D10的正极、压缩机指示灯D15的正极、第一指示灯D2的正极、第二指示灯D9的正极、第三指示灯D11的正极以及第四指示灯D16的正极均与数码管驱动芯片U2的段输出9端口相连，电源指示灯D1的负极、第一数码管DS1的a端口和第二数码管DS2的a端口均与数码管驱动芯片U2的位输出口1端口相连，气泵指示灯D8的负极、第一数码管DS1的b端口和第二数码管DS2的b端口均与数码管驱动芯片U2的位输出口2端口相连，风机指示灯D10的负极、第一数码管DS1的c端口和第二数码管DS2的c端口均与数码管驱动芯片U2的位输出口3端口相连，压缩机指示灯D15的负极、第一数码管DS1的d端口和第二数码管DS2的d端口均与数码管驱动芯片U2的位输出口4端口相连，第一指示灯D2的负极、第一数码管DS1的e端口和第二数码管DS2的e端口均与数码管驱动芯片U2的位输出口5端口相连，第二指示灯D9的负极、第一数码管DS1的f端口和第二数码管DS2的f端口均与数码管驱动芯片U2的位输出口6端口相连，第三指示灯D11的负极、第一数码管DS1的g端口和第二数码管DS2的g端口均与数码管驱动芯片U2的位输出口7端口相连，第四指示灯D16的正极、第一数码管DS1的DP端口和第二数码管DS2的DP端口均与数码管驱动芯片位输出口8端口相连， 第一数码管DS1的公共端1-4端口分别与数码管驱动芯片U2的四个段输出端口相连，第二数码管DS2的公共端1-4端口分别与数码管驱动芯片U2的四个段输出端口相连。所述数码管驱动芯片U2可以采用型号为TM1638的产品，采用TM1638作为管理芯片，负责数码管及LED的显示驱动，并负责按键的检测，TM1638与主控单片机采用串行接口进行通信，但不限于此。数码管和按键管理芯片TM1638通过串口与主控单片机进行通信，通过动态扫描方式将主控单片机发送过来的数据送到数码管和LED灯上进行显示，同时通过动态扫描方式读取按键的状态信息并通过串口发送给主控单片机。

如图8所示，所述植物生长灯驱动单元包括电阻R38-R39、电阻R33、电阻R29、三级管Q9、MOS管Q4、自恢复保险丝F1，电阻R39的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R39的另一端分别与电阻R38的一端和三级管Q9的基极相连，电阻R29的一端与12V电压相连，电阻R29的另一端分别与三级管Q9的集电极、电阻R33的一端以及MOS管Q4的栅极相连，MOS管Q4的漏极与自恢复保险丝F1的一端相连，自恢复保险丝F1的另一端与植物生长灯相连，电阻R38的另一端、三级管Q9的发射极、电阻R33的另一端以及三级管Q9的源极均接地；通过三极管Q9驱动MOS管AP70T03GP实现对生长灯的开关控制，F1为自恢复保险丝，当外部负载短路或过载时能实现自动关断保护。

如图9所示，所述压缩机驱动单元包括电阻R2-R4、发光二极管D7、二极管D6、三级管Q1、继电器K1，电阻R3的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R3的另一端分别与电阻R4的一端和三级管Q1的基极相连，电阻R4的另一端和三级管Q1的发射极均接地，电阻R2的一端、二极管D6的负极以及继电器K1的线圈的一端均与12V电压相连，电阻R2的另一端与发光二极管D7的正极相连，发光二极管D7的负极、二极管D6的正极以及继电器K1的线圈的另一端均与三级管Q1的集电极相连，继电器K1的常开触点的一端与压缩机相连，另一端与公共端口1相连；公共端口1作为不同的电压输入端。

如图10所示，所述气泵驱动单元包括电阻R12、电阻R15、电阻R5、发光二极管D18、二极管D17、三级管Q2、继电器K2，电阻R12的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R12的一端分别与电阻R15的一端和三级管Q2的基极相连，电阻R15的另一端和三级管Q2的发射极均接地，电阻R5的一端、二极管D17的负极以及继电器K2的线圈的一端均与12V电压相连，电阻R5的另一端与发光二极管D18的正极相连，发光二极管D18的负极、二极管D17的正极以及继电器K2的线圈的另一端均与三级管Q2的集电极相连，继电器K2的常开触点的一端与气泵相连，另一端与公共端口2相连相连；

所述压缩机驱动单元、气泵驱动单元均通过三级管驱动继电器线圈实现开关触点的通断，从而实现对负载的通断控制。

如图11所示，所述风机驱动单元包括两个独立的四线调速风机，一个位于箱体上方，向箱体内部送风，另一个位于箱体中部，向箱体外排风；四线调速风机的调速控制口连接单片机U3的硬件PWM输入口；单片机U3根据湿度数据控制四线调速风机的运行速度，单片机U3通过产生脉冲宽度调制信号（PWM），送至四线调速风机的调速控制口，实现对四线调速风机运行速度的控制，从而达到对箱体内部环境湿度的控制。

如图12所示，所述温湿度传感器采用AM2301温湿度传感器，AM2301的2脚为数据通信口，单片机U3通过该通信口读取AM2301内部的温度和湿度数据。

本实用新型的工作过程如下：将本实用新型植物生长灯驱动单元与植物生长灯相连、压缩机驱动单元与压缩机相连、气泵驱动单元与气泵、风机驱动单元与风机相连，整个装置分为四个子箱体，相互之间有通风孔联通，但每个子箱体有独立的植物生长灯提供照明控制。主控芯片通过产生PWM信号控制植物生长灯的亮度，并根据设置的开启和关闭时间自动控制植物生长灯的开启和关闭。气泵插入到营养液中，气泵按一定的通断时间进行定时工作，使水流动，以增加水与空气的接触面，增加溶解氧而增加水中含氧量。微控制器通过温湿度传感器检测环境温度和湿度，并根据检测温度与设置温度比较，控制压缩机的工作，当环境温度高于设置温度上限时，压缩机工作，开启制冷功能，当温度降到正常范围，自动关闭压缩机；根据湿度数据控制四线调速风机的运行速度，从而达到对箱体内部环境湿度的控制。

Claims (8)

1.一种温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，其特征在于，包括微控制器、按键检测与数码管驱动单元、温湿度传感器、WIFI单元、时钟单元、植物生长灯驱动单元、压缩机驱动单元、气泵驱动单元、风机驱动单元、电源单元、12V直流电源；所述12V直流电源与电源单元相连，所述电源单元、按键检测与数码管驱动单元、温湿度传感器、WIFI单元、时钟单元、植物生长灯驱动单元、压缩机驱动单元、气泵驱动单元和风机驱动单元均与微控制器相连；所述微控制器包括单片机U3、极性电容C27、非极性电容C18、二极管D25；二极管D25的正极与5V电压相连，二极管D25的负极分别与极性电容C27的正极、非极性电容C18的一端以及单片机U3的电源端口相连，极性电容C27的负极、非极性电容C18的另一端以及单片机U3的接地端均接地；所述风机驱动单元包括两个独立的四线调速风机，一个位于箱体上方，向箱体内部送风，另一个位于箱体中部，向箱体外排风；四线调速风机的调速控制口连接单片机U3的硬件PWM输入口。

2.根据权利要求1所述的温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，其特征在于，所述电源单元由12V转5V稳压子单元和5V转3.3V稳压子单元组成；

所述12V转5V稳压子单元包括稳压芯片U1、电阻R6、电阻R7、电阻R37、电阻R11、电阻R13、电阻R14、极性电容C6、极性电容C9、非极性电容C10、非极性电容C5、非极性电容C7、非极性电容C8、电感L1、发光二极管D19；极性电容C6的正极、电阻R6的一端和稳压芯片U1的输入端均与12V直流电源相连，电阻R6的另一端与稳压芯片U1的使能端相连，非极性电容C10的一端与稳压芯片U1的软启动控制输入端，非极性电容C5的一端与稳压芯片U1的高边栅极驱动输入端，非极性电容C5的另一端与电感L1的一端相连后与稳压芯片U1的电源开关输出端相连，电感L1的另一端分别与电阻R7的一端、电阻R37的一端、极性电容C9的正极、非极性电容C8的一端、发光二极管D19的正极相连，输出5V电压，电阻R7的另一端、电阻R37的另一端以及电阻R11的一端相连后与稳压芯片U1的反馈端相连，非极性电容C7的一端与稳压芯片U1的补偿节点端相连，非极性电容C7的另一端与电阻R14的一端相连，发光二极管D19的负极与电阻R13的一端相连，极性电容C6的负极、非极性电容C10的另一端、稳压芯片U1的接地端、电阻R14的另一端、电阻R11的另一端、极性电容C9的负极、非极性电容C8的另一端以及电阻R13的一端均接地；

所述5V转3.3V稳压子单元包括稳压芯片U4、极性电容C19-C20、非极性电容C16-C17；极性电容C19的正极、非极性电容C16的一端以及稳压芯片U4的输入端均与5V电压相连，稳压芯片U4的输出端分别与极性电容C20的正极和非极性电容C17的一端相连，输出3.3V电压，极性电容C19的负极、非极性电容C16的另一端、稳压芯片U4的接地端、极性电容C20的负极以及非极性电容C17的另一端均接地。

3.根据权利要求1所述的温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，其特征在于，所述时钟单元包括实时时钟芯片U6、电容C21-C22、电容C24-C25、晶振Y1、二极管D20、二极管D24、电池BT1；电池BT1的负极接地，正极与二极管D20的正极相连，二极管D20的负极、二极管D24的负极以及电容C24的一端均与实时时钟芯片U6的电源端口相连，二极管D24的正极和电容C21的一端均与5V电压相连，电容C21的另一端和电容C24的另一端均接地，电容C25 的一端和电容C22的一端均接地，电容C25的另一端和晶振Y1的一端相连后与实时时钟芯片U6的晶振输入端口相连，电容C22的另一端和晶振Y1的另一端相连后与实时时钟芯片U6的晶振输出端口相连，实时时钟芯片U6的串行时钟输入端与单片机U3的串行时钟输出端，实时时钟芯片U6的串行数据端与单片机U3的串行数据端相连。

4.根据权利要求1所述的温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，其特征在于，所述WIFI单元包括无线芯片P4、电阻R21-R22、电阻R24-R26、电阻R28；电阻R25的一端、电阻R26的一端以及无线芯片P4的电源端均与3.3V电压相连，电阻R25的另一端与无线芯片P4的复位端相连，电阻R26的另一端与无线芯片P4的电源关断端口相连，电阻R21的一端与无线芯片P4的发送端相连，电阻R21的另一端与单片机U3的无线接收端相连，电阻R22的一端与无线芯片P4的接收端相连，电阻R22的另一端与单片机U3的无线发送端相连，电阻R24的一端与3.3V电压相连，电阻R24的另一端与无线芯片P4的工作模式设置端口相连，电阻R28的一端与无线芯片P4的工作模式设置端口相连，电阻R28的一端和无线芯片P4的接地端均接地。

5.根据权利要求1所述的温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，其特征在于，所述按键检测与数码管驱动单元包括数码管驱动芯片U2、第一数码管DS1、第二数码管DS2、电源指示灯D1、气泵指示灯D8、风机指示灯D10、压缩机指示灯D15、二极管D3-D5、二极管D12-14、电源按钮S1、时间设置按钮S2、加按钮S3、箱体设置按钮S4、工作时间按钮S5、减按钮S6、电阻R8-R10、电容C12-C14、第一指示灯D2、第二指示灯D9、第三指示灯D11、第四指示灯D16；其中，电阻R8的一端、电阻R9的一端和电阻R10的一端均与5V电压相连，电阻R8的另一端和电容C12的一端相连后接数码管驱动芯片U2的片选端相连，电阻R9的另一端和电容C13的一端相连后接数码管驱动芯片U2的时钟输入端相连，电阻R10的另一端和电容C14的一端相连后接数码管驱动芯片U2的数据输入输出端相连，电容C12的另一端、电容C13的另一端和电容C14的另一端均接地，二极管D3的正极与第二数码管DS2的第一公共端相连，二极管D3的负极与电源按钮S1的一端相连，二极管D4的正极与第二数码管DS2的第二公共端相连，二极管D4的负极与时间设置按钮S2的一端相连，二极管D5的正极与第二数码管DS2的第三公共端相连，二极管D5的负极与加按钮S3的一端相连，二极管D12的正极与第二数码管DS2的第四公共端相连，二极管D12的负极与箱体设置按钮S4的一端相连，二极管D13的正极与第一数码管DS1的第一公共端相连，二极管D13的负极与工作时间按钮S5的一端相连，二极管D14的正极与第一数码管DS1的第二公共端相连，二极管D14的负极与减按钮S6的一端相连，电源按钮S1的另一端、时间设置按钮S2的另一端、加按钮S3的另一端、箱体设置按钮S4的另一端、工作时间按钮S5的另一端以及减按钮S6的另一端均与数码管驱动芯片U2的键扫数据输入口相连，电源指示灯D1的正极、气泵指示灯D8的正极、风机指示灯D10的正极、压缩机指示灯D15的正极、第一指示灯D2的正极、第二指示灯D9的正极、第三指示灯D11的正极以及第四指示灯D16的正极均与数码管驱动芯片U2的段输出端口相连，电源指示灯D1的负极、第一数码管DS1的a端口和第二数码管DS2的a端口均与数码管驱动芯片U2的第一位输出口相连，气泵指示灯D8的负极、第一数码管DS1的b端口和第二数码管DS2的b端口均与数码管驱动芯片U2的第二位输出口相连，风机指示灯D10的负极、第一数码管DS1的c端口和第二数码管DS2的c端口均与数码管驱动芯片U2的第三位输出口相连，压缩机指示灯D15的负极、第一数码管DS1的d端口和第二数码管DS2的d端口均与数码管驱动芯片U2的第四位输出口相连，第一指示灯D2的负极、第一数码管DS1的e端口和第二数码管DS2的e端口均与数码管驱动芯片U2的第五位输出口相连，第二指示灯D9的负极、第一数码管DS1的f端口和第二数码管DS2的f端口均与数码管驱动芯片U2的第六位输出口相连，第三指示灯D11的负极、第一数码管DS1的g端口和第二数码管DS2的g端口均与数码管驱动芯片U2的第七位输出口相连，第四指示灯D16的正极、第一数码管DS1的DP端口和第二数码管DS2的DP端口均与数码管驱动芯片U2的第八位输出口相连， 第一数码管DS1的四个公共端与数码管驱动芯片U2的四个段输出口相连，第二数码管DS2的四个公共端与数码管驱动芯片U2的四个段输出口相连。

6.根据权利要求1所述的温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，其特征在于，所述植物生长灯驱动单元包括电阻R38-R39、电阻R33、电阻R29、三级管Q9、MOS管Q4、自恢复保险丝F1，电阻R39的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R39的另一端分别与电阻R38的一端和三级管Q9的基极相连，电阻R29的一端与12V电压相连，电阻R29的另一端分别与三级管Q9的集电极、电阻R33的一端以及MOS管Q4的栅极相连，MOS管Q4的漏极与自恢复保险丝F1的一端相连，自恢复保险丝F1的另一端与植物生长灯相连，电阻R38的另一端、三级管Q9的发射极、电阻R33的另一端以及三级管Q9的源极均接地。

7.根据权利要求1所述的温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，其特征在于，所述压缩机驱动单元包括电阻R2-R4、发光二极管D7、二极管D6、三级管Q1、继电器K1，电阻R3的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R3的另一端分别与电阻R4的一端和三级管Q1的基极相连，电阻R4的另一端和三级管Q1的发射极均接地，电阻R2的一端、二极管D6的负极以及继电器K1的线圈的一端均与12V电压相连，电阻R2的另一端与发光二极管D7的正极相连，发光二极管D7的负极、二极管D6的正极以及继电器K1的线圈的另一端均与三级管Q1的集电极相连，继电器K1的常开触点的一端与压缩机相连，另一端与公共端口1相连；公共端口1作为不同的电压输入端。

8.根据权利要求1所述的温湿度可调的箱式蔬菜种植控制装置，其特征在于，所述气泵驱动单元包括电阻R12、电阻R15、电阻R5、发光二极管D18、二极管D17、三级管Q2、继电器K2，电阻R12的一端与单片机U3的I/O口相连，电阻R12的一端分别与电阻R15的一端和三级管Q2的基极相连，电阻R15的另一端和三级管Q2的发射极均接地，电阻R5的一端、二极管D17的负极以及继电器K2的线圈的一端均与12V电压相连，电阻R5的另一端与发光二极管D18的正极相连，发光二极管D18的负极、二极管D17的正极以及继电器K2的线圈的另一端均与三级管Q2的集电极相连，继电器K2的常开触点的一端与气泵相连，另一端与公共端口2相连相连，公共端口2作为不同的电压输入端。