CN207281630U - 应用单片机的温室花卉调控系统 - Google Patents
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Abstract
应用单片机的温室花卉调控系统，属于监控领域，本实用新型为解决传统温室花卉调控系统存在缺陷的问题。本实用新型包括控制器、温度检测模块、土壤湿度检测模块、光照检测模块、CO2检测模块、按键输入模块、电源、LCD显示模块、报警模块、光照调控模块、土壤湿度调控模块和温度调控模块；温室控制系统需解决的3个重要问题是：何时灌溉，灌溉多少；光照是否充裕和温度是否满足植物需求。设计则需要通过研究植物正常生长的各种参数，根据是否需要水和光照而自动浇灌，很好地控制植物生长的温度及湿度。如果参数超过允许范围，远程报警模块将会报警以便提醒操作人员注意。
Description
技术领域
本实用新型涉及应用单片机，属于调控领域。
背景技术
随着我国人民生活水平的日益提高，对于花卉需求量也随之增加，温室培养花卉就成了市场主要花卉来源。为了提高生产效率与产量自动温室控制系统以迫切需要应用于温室系统。美国利用虚拟仪器技术开发了一套自动灌溉系统，系统中的现场处理器由个人计算机控制。现场处理器配置了模拟输入、锁存和继电器板，用户可以监控水箱水位、阀门位置、泵的状态和土壤湿度等，而修改设定点即可改变灌溉计划。水的用法、水箱水位和降水情况等都是存储在灌溉数据库文件里的数据，用户能够读出这些数据以与当前数据进行比较，以图形方式显示给定月份的土壤湿润度和外加的水。国内在这方面的研究起步较晚，但也取得一定成就，比如北京农业工程大学研制了以INTEL公司的8031系统单片机为核心的自动化灌溉系统，该系统为多通道土壤水分检测、多路控制灌溉的控制系统。张建丰等研发的多功能网络式自动灌溉方法及其装置，实现了定时、定量，根据土壤湿度，预先制定灌溉计划的灌水功能。国内外专家在这方面已做出了不可否认的成就，但这些自动灌溉系统由于造价高、专业性强而难以推广。
本实用新型系统应用单片机对作物周围的温度、光照、CO2浓度和根域的土壤湿度信号进行实时监测，从而对作物进行适时适量按需调节，不但可以做到精准调节，达到节水环保的目的，而且操作简单，开发成本低，适于推广。
发明内容
本实用新型目的是为了解决传统温室花卉调控系统均各自存在缺陷的问题，提供了一种应用单片机的温室花卉调控系统。
本实用新型所述应用单片机的温室花卉调控系统，它包括控制器、温度检测模块、土壤湿度检测模块、光照检测模块、CO2检测模块、按键输入模块、电源、LCD显示模块、报警模块、光照调控模块、土壤湿度调控模块、温度调控模块；
温度检测模块用于感应大棚内的空气温度，温度调控模块用于调节大棚内的空气温度，温度检测模块的输出端与控制器的输入端相连；温度调控模块的输入端与控制器的输出端相连；
当温度检测模块检测得到的温度大于给定温度时，温度调控模块控制步进电机正转一定步数，打开窗户；
当温度检测模块检测得到的温度低于给定温度时，温度调控模块控制步进电机反转一定步数，关闭窗户，如还无法达到给定温度则采用加热管加热；
土壤湿度检测模块用于感应大棚内的土壤湿度变化，土壤湿度调控模块用于调节大棚内的土壤湿度，土壤湿度检测模块的输出端与控制器的输入端相连；土壤湿度调控模块的输入端与控制器的输出端相连；
当土壤湿度检测模块检测得到的湿度低于给定湿度时，土壤湿度调控模块控制灌溉系统进行灌溉；
光照检测模块用于感应大棚内的光照强度变化，光照调控模块用于调节大棚内的光照强度，光照检测模块的输出端与控制器的输入端相连；光照调控模块的输入端与控制器的输出端相连；
当光照检测模块测得到的光照强度大于给定强度时，光照调控模块控制步进电机正转一定步数，打开窗帘；
当光照检测模块测得到的光照强度低于给定强度时，光照调控模块控制步进电机反转一定步数，关闭窗帘；
CO2检测模块用于检测大棚内的CO2浓度，CO2检测模块的输出端与控制器的输入端相连；
当CO2检测模块检测到的CO2浓度大于给定浓度时，控制器输出报警信号；
控制器的报警信号输出端与报警模块的报警信号输入端连接；
按键输入模块的输出端与控制器的输入端相连；
控制器的显示信号输出端与LCD显示模块的显示信号输入端相连；
电源为控制器提供工作电源。
本实用新型的优点：本实用新型采用STC89C52为主控芯片，显示模块选择了LCD1602，结合了键盘、报警模块、显示等外围电路，完成了一套具有按键输入、显示、报警、等多功能的温室花卉调控系统。报警系统采用蜂鸣器作为报警装置，通过判断所接收到的数据与给定值对比来确定是否报警，并利用蜂鸣器实现报警，若管辖范围内未及时做出反应，通过TC35i移动通信模块实现远程报警。
附图说明
图1是本实用新型所述应用单片机的温室花卉调控系统的原理框图。
图2是本实用新型所述应用单片机的温室花卉调控系统的具体电路图的主控模块。
图3是本实用新型所述应用单片机的温室花卉调控系统的具体电路图的温度模块。
图4是本实用新型所述应用单片机的温室花卉调控系统的具体电路图的湿度模块。
图5是本实用新型所述应用单片机的温室花卉调控系统的具体电路图的光照模块。
图6是本实用新型所述应用单片机的温室花卉调控系统的具体电路图的报警模块。
图7是本实用新型所述应用单片机的温室花卉调控系统的具体电路图的按键输入模块、LCD显示模块以及CO2检测模块。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式所述应用单片机的温室花卉调控系统，它包括控制器1、温度检测模块2、土壤湿度检测模块3、光照检测模块4、CO2检测模块5、按键输入模块6、电源7、LCD显示模块8、报警模块9、光照调控模块10、土壤湿度调控模块11、温度调控模块12；
温度检测模块2用于感应大棚内的空气温度，温度调控模块12用于调节大棚内的空气温度，温度检测模块2的输出端与控制器1的输入端相连；温度调控模块12的输入端与控制器1的输出端相连；
当温度检测模块2检测得到的温度大于给定温度时，温度调控模块12控制步进电机正转一定步数，打开窗户；
当温度检测模块2检测得到的温度低于给定温度时，温度调控模块12控制步进电机反转一定步数，关闭窗户，如还无法达到给定温度则采用加热管加热；
土壤湿度检测模块3用于感应大棚内的土壤湿度变化，土壤湿度调控模块11用于调节大棚内的土壤湿度，土壤湿度检测模块3的输出端与控制器1的输入端相连；土壤湿度调控模块11的输入端与控制器1的输出端相连；
当土壤湿度检测模块3检测得到的湿度低于给定湿度时，土壤湿度调控模块11控制灌溉系统进行灌溉；
光照检测模块4用于感应大棚内的光照强度变化，光照调控模块10用于调节大棚内的光照强度，光照检测模块4的输出端与控制器1的输入端相连；光照调控模块10的输入端与控制器1的输出端相连；
当光照检测模块4检测得到的光照强度大于给定强度时，光照调控模块10控制步进电机正转一定步数，打开窗帘；
当光照检测模块4检测得到的光照强度低于给定强度时，光照调控模块10控制步进电机反转一定步数，关闭窗帘；
CO2检测模块5用于检测大棚内的CO2浓度，CO2检测模块5的输出端与控制器1的输入端相连；
当CO2检测模块5检测到的CO2浓度大于给定浓度时，控制器1输出报警信号；
控制器1的报警信号输出端与报警模块9的报警信号输入端连接；
按键输入模块6的输出端与控制器1的输入端相连；
控制器1的显示信号输出端与LCD显示模块8的显示信号输入端相连；
电源7为控制器1提供工作电源；
控制器1采用型号为STC89C52的单片机来实现。
如图3所示，温度检测模块2由DS18B20构成，只需外接一个上拉电阻即可实现与控制器1之间的通讯，温度调控模块12由ULN2003A作为驱动。温度检测模块2所测温度由P1.3口输入控制器1与给定温度进行比较，控制器1由P3.7口向温度调控模块12提供控制信号，当温度高于给定温度时，温度调控模块12控制步进电机正传一定步数，打开窗帘，当温度低于给定温度时，温度调控模块12控制步进电机反转一定步数，关闭窗帘，如还无法达到给定温度则采用加热管加热。
如图4所示，湿度检测模块3所运用的SHT10温湿度复合传感器。该传感器由电容式聚合体测湿元件和能隙式测温元件组成，并与1个14位A//D转换器以及1个2-wire数字接口在单芯片中无缝结合。SHT10时钟和数据接口分别与控制器1的P2.6和P2.7接口连接。土壤湿度调控模块11由ULN2003A作步进电机驱动电路，控制器1的P3.6输出至ULN2003A连接的水泵，当土壤湿度检测模块3检测到土壤湿度不符合要求时，灌溉系统开始浇水，湿度检测模块3继续进行实时检测，当检测的土壤湿度符合系统要求时停止浇灌。
如图5所示，光照检测模块4采用光电2级管采集数据，经PCF8951 A/D转换器把光信号转换为数字信号传输给控制器1。通过I2C总线的SCL和SDA接口分别与控制器1的P1.4和P1.5连接，光照调控模块10由L298电机驱动器控制窗户电机，p3.2、p3.3、p2.4和p2.3口输出至L298的IN1-IN2-IN3-IN4引脚，控制窗户和窗帘驱动电机转动，当电机拉动窗户开到最大程度时触动微动开关发送给控制器1停止信号。
如图6所示，报警模块9包括蜂鸣器BEEP与GSM模块TC35i，控制器1 的P1.7接ULN2003A的1B接口，通过ULN2003A放大电流驱动蜂鸣器工作；若管辖范围内未及时做出反应，采用TC35i移动通信模块实现远程报警，TC35i经电平转换芯片MAX232与控制器1的P1.0和P1.1相连。
如图7所示，CO2检测模块5由碳酸氢钠溶液存储器和光敏三极管组成，经V/F转换芯片LM331进行连接至P2.5引脚。存储器中存储有浓度为0.001当量的碳酸氢钠溶液，并滴入少量甲酚红指标剂。当大棚中CO2的浓度逐渐增加，溶液的颜色逐渐从深红色向红色、橘红色、淡黄色变化。灯发出的光线在通过透镜形成一聚光束，透过玻璃管中的溶液到达光敏三极管，三极管上的光线的强度也发生变化。
如图7所示，按键输入模块6连接控制器1的P1.2、P1.6、P3.0和P3.1接口，作为输入控制，当管理人员根据不同的实际情况，对最理想的花卉养殖条件进行系统设定。从而达到控制要求。
如图7所示，LCD显示模块8采用型号为LCD1602的显示器来实现。
Claims (9)
1.应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，它包括控制器（1）、温度检测模块（2）、土壤湿度检测模块（3）、光照检测模块（4）、CO2检测模块（5）、按键输入模块（6）、电源（7）、LCD显示模块（8）、报警模块（9）、光照调控模块（10）、土壤湿度调控模块（11）、温度调控模块（12）；
温度检测模块（2）用于感应大棚内的空气温度，温度调控模块（12）用于调节大棚内的空气温度，温度检测模块（2）的输出端与控制器（1）的输入端相连；温度调控模块（12）的输入端与控制器（1）的输出端相连；
当温度检测模块（2）检测得到的温度大于给定温度时，温度调控模块（12）控制步进电机正转一定步数，打开窗户；
当温度检测模块（2）检测得到的温度低于给定温度时，温度调控模块（12）控制步进电机反转一定步数，关闭窗户，如还无法达到给定温度则采用加热管加热；
土壤湿度检测模块（3）用于感应大棚内的土壤湿度变化，土壤湿度调控模块（11）用于调节大棚内的土壤湿度，土壤湿度检测模块（3）的输出端与控制器（1）的输入端相连；土壤湿度调控模块（11）的输入端与控制器（1）的输出端相连；
当土壤湿度检测模块（3）检测得到的湿度低于给定湿度时，土壤湿度调控模块（11）控制灌溉系统进行灌溉；
光照检测模块（4）用于感应大棚内的光照强度变化，光照调控模块（10）用于调节大棚内的光照强度，光照检测模块（4）的输出端与控制器（1）的输入端相连；光照调控模块（10）的输入端与控制器（1）的输出端相连；
当光照检测模块（4）检测得到的光照强度大于给定强度时，光照调控模块（10）控制步进电机正转一定步数，打开窗帘；
当光照检测模块（4）检测得到的光照强度低于给定强度时，光照调控模块（10）控制步进电机反转一定步数，关闭窗帘；
CO2检测模块（5）用于检测大棚内的CO2浓度，CO2检测模块（5）的输出端与控制器（1）的输入端相连；
当CO2检测模块（5）检测到的CO2浓度大于给定浓度时，控制器（1）输出报警信号；
控制器（1）的报警信号输出端与报警模块（9）的报警信号输入端连接；
按键输入模块（6）的输出端与控制器（1）的输入端相连；
控制器（1）的显示信号输出端与LCD显示模块（8）的显示信号输入端相连；
电源（7）为控制器（1）提供工作电源。
2.根据权利要求1所述应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，控制器（1）采用型号为STC89C52的单片机来实现。
3.根据权利要求2所述应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，温度检测模块（2）采用DS18B20温度传感器来实现，温度检测模块（2）中的DS18B20温度传感器与控制器（1）的P1.3引脚相连接，温度调控模块（12）采用简单的加热管，由ULN2003A作为驱动，跟控制器（1）的P3.7口提供控制信号，达到驱动加热的目的。
4.根据权利要求2所述应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，土壤湿度检测模块（3）由SHT10温湿度复合传感器完成，土壤湿度检测模块（3）中SHT10的时钟和数据接口分别与控制器（1）的P2.6和P2.7接口连接，土壤湿度调控模块（11）由ULN2003A作步进电机驱动电路，控制器（1）的P3.6输出至ULN2003A连接的水泵，当土壤湿度检测模块（3）检测到土壤湿度不符合要求时，灌溉系统开始浇水，湿度检测模块（3）继续进行实时检测，当检测的土壤湿度符合系统要求时停止浇灌。
5.根据权利要求2所述应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，光照检测模块（4）采用光电2级管来采集数据，经PCF8951 A/D转换器把光信号转换为数字信号传输给控制器（1），通过I2C总线的SCL和SDA接口分别与控制器（1）的P1.4和P1.5连接，光照调控模块（10）由L298电机驱动器控制窗户电机，p3.2、p3.3、p2.4和p2.3口输出至L298的IN1-IN2-IN3-IN4引脚，控制窗户和窗帘驱动电机转动，当电机拉动窗户开到最大程度时触动微动开关发送给控制器（1）停止信号。
6.根据权利要求2所述应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，CO2检测模块（5）由碳酸氢钠溶液存储器和光敏三极管组成，经V/F转换芯片LM331进行连接至P2.5引脚。
7.根据权利要求2所述应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，报警模块（9）包括蜂鸣器BEEP与GSM模块TC35i，控制器（1）的P1.7接ULN2003A的1B接口，通过ULN2003A放大电流驱动蜂鸣器工作；若管辖范围内未及时做出反应，采用TC35i移动通信模块实现远程报警，TC35i经电平转换芯片MAX232与控制器（1）的P1.0和P1.1相连。
8.根据权利要求2所述应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，按键输入模块（6）连接控制器（1）的P1.2、P1.6、P3.0和P3.1接口。
9.根据权利要求2所述应用单片机的温室花卉调控系统，其特征在于，LCD显示模块（8）采用型号为LCD1602的显示器来实现。
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| CN201721253394.7U CN207281630U (zh) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | 应用单片机的温室花卉调控系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN115443836A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-09 | 东北林业大学 | 基于物联网技术的温室花期智能调控系统 |
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