CN207395786U - 微型植物工厂系统检测模块 - Google Patents

Abstract

一种微型植物工厂系统检测模块，包括微处理器(1)、液晶显示器(12)、通道选择器和A/D转换器(2)、二氧化碳浓度检测组件(3)、营养液EC值检测组件(4)、蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件(5)、植物生长灯光照强度检测组件(6)、提供检测记录用时间的电子时钟组件(7)、与远程监控系统通信的串口(8)，液晶显示器(12)、通道选择器和A/D转换器(2)、二氧化碳浓度检测组件(3)、营养液EC值检测组件(4)、蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件(5)、植物生长灯光照强度检测组件(6)、提供检测记录用时间的电子时钟组件(7)、与远程监控系统通信的串口(8)分别连接至微处理器(1)。本实用新型较好地控制全天候蔬菜工房的运行情况。

Description

微型植物工厂系统检测模块

技术领域

本实用新型涉及水泵和风扇控制模块，特别涉及应用于微型植物工厂控制管理机中的一个控制水泵和风扇的模块。

背景技术

现有的种植大棚控制棚内水和气流的方法较为简单，通过人工开关水泵、风扇来调节控制。在高寒的山地或边远的海岛，对棚内的微循环风力、营养液供给、二氧化碳浓度检测、氧气浓度检测、营养液EC值检测、各种故障报警装置等因素均有较高的要求，在无人的境况下较难达到。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可较好地控制种植房运转的微型植物工厂系统检测模块。

本实用新型为达到上述目的所采用的一个技术方案是：一种微型植物工厂系统检测模块，包括微处理器、液晶显示器、通道选择器和A/D转换器、二氧化碳浓度检测组件、营养液EC值检测组件、蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件、植物生长灯光照强度检测组件、提供检测记录用时间的电子时钟组件、与远程监控系统通信的串口，液晶显示器、通道选择器和A/D转换器、二氧化碳浓度检测组件、营养液EC值检测组件、蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件、植物生长灯光照强度检测组件、提供检测记录用时间的电子时钟组件、与远程监控系统通信的串口分别连接至微处理器；

微处理器控制通道选择器将光伏板、蓄电瓶、外来输入电源、逆变器输出电压、植物生长灯电源、水泵和风扇控制电源选择接通模拟检测电压信号由 A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来；

二氧化碳浓度检测组件将探测的二氧化碳浓度值经由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来；

营养液EC值检测组件将营养液中EC值的变化值然后经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来；

蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件将温湿度值转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来；

植物生长灯光照强度检测组件将光线亮度值的变化值经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来；

提供检测记录用时间的电子时钟组件通过串行接口与微处理器进行通信。

进一步地，通道选择器选择信号和A/D转换器是由微处理器控制通道选择器将光伏板、蓄电瓶、外来输入电源、逆变器输出电压、植物生长灯电源、水泵和风扇控制电源选择接通模拟检测电压信号由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来。

进一步地，二氧化碳浓度检测组件由二氧化碳传感器和A/D转换器组成，将二氧化碳传感器探测的二氧化碳浓度0～满程值转换为0～2V电压值，该电压值经由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来。

进一步地，营养液EC值检测组件是由EC值探测头和三个运算放大器组成的可调增益仪表放大器，将营养液中EC值的变化转化为电压值的变化然后经 A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来。

进一步地，蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件由温湿度传感器组成，将检测后的数据通过串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来。

进一步地，植物生长灯光照强度检测组件由光敏阻值探测头组成，将光线亮度值的变化转化为电压值的变化，经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器处理后送给液晶显示器显示出来。

进一步地，提供检测记录用时间的电子时钟组件由实时时钟模块组成，通过串行接口与微处理器进行通信。

更进一步地，微处理器为AT89C52微处理器芯片；液晶显示器为12864 液晶显示器，包括行驱动器、列驱动器及128X 64全点阵液晶显示器；A/D 转换器为具有总线接口控制的8位A/D转换器芯片PCF8591；通道选择器为8 通道选择器CD4051；与远程监控系统通信的RS232串口由MAX232芯片组成， MAX232芯片连接在微处理器的芯片串口上，作为与外界通信的端口；实时时钟模块为DS1302实时时钟模块；温湿度传感器为DHT11温湿度传感器；二氧化碳传感器为MH-214型二氧化碳传感器。

更进一步地，AT89C52微处理器芯片的P0.0-P0.7引脚连接到LCD12864 液晶显示器的DB0-DB7引脚做数据控制，微处理器芯片的P2.5、P2.4、P2.3 引脚分别连接到LCD12864液晶显示器的RS/CS、RW/SID、E/SCLK端口， P2.0、P2.2引脚分别连接到LCD12864液晶显示器的RST、PSB端口，控制 LCD12864液晶显示器按照编程用中文显示当时控制系统的工作状态以及警告；

AT89C52微处理器芯片的P2.6和P2.7引脚连接到具有总线控制的A/D转换芯片PCF8591的时钟线SCL和数据线SDA端口，读取检测的模拟电压转换为数据信号；

AT89C52微处理器芯片的P3.7、P3.6、P3.5、P3.4、P3.3引脚分别连接到了S1、S2、S3、S4、S5按键分别控制“电源检测”、“CO2检测”、“EC检测”、“环境检测”、“营养储液”；

AT89C52微处理器芯片的P3.1、P3.0、引脚分别连接到串行通信芯片 MAX232的T1IN和R1OUT端口；

AT89C52微处理器芯片的第9脚连接的RES按键为“测试复位”，用于执行检测系统复位命令；

AT89C52微处理器芯片的P1.0、P1.1、P1.2引脚分别连接到DS1302时钟芯片的RST、DAT、CLK引脚，读取DS1302时钟芯片时钟/日历电路提供的秒、分、时、日、周、月、年的信息；

AT89C52微处理器芯片的P1.3、P1.4、P1.5引脚分别连接到8通道选择选择器CD4051的选通控制线A、B、C端口；

AT89C52微处理器芯片的P1.6、P1.7引脚分别连接到电压检测、二氧化碳浓度检测组件、营养液EC值检测组件所需的三个A/D转换器PCF8591的地址引脚A0,A1，控制AT89C52微处理器芯片选择使用对应的A/D转换器 PCF8591芯片。

本实用新型较好地控制全天候蔬菜工房的运行情况。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例的方框示意图；

图2是本实用新型较佳实施例之微处理器和液晶显示器及串口通信的原理图；

图3是本实用新型较佳实施例之电压检测电路和D/A转换电路的原理图；

图4是本实用新型较佳实施例之电压检测部分输入端口电路的原理图；

图5是本实用新型较佳实施例之二氧化碳检测电路的原理图；

图6是本实用新型较佳实施例之MH-Z14二氧化碳传感器的原理图；

图7是本实用新型较佳实施例之营养液EC检测电路的原理图；

图8是本实用新型较佳实施例之环境温度、湿度检测电路的原理图；

图9是本实用新型较佳实施例之光照强度检测电路的原理图；

图10是本实用新型较佳实施例之电子时钟检测电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种微型植物工厂系统检测模块，包括微处理器1、液晶显示器12、通道选择器和A/D转换器2、二氧化碳浓度检测组件3、营养液EC 值检测组件4、蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件5、植物生长灯光照强度检测组件6、提供检测记录用时间的电子时钟组件7、与远程监控系统通信的串口8，液晶显示器12、通道选择器和A/D转换器2、二氧化碳浓度检测组件3、营养液EC值检测组件4、蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件5、植物生长灯光照强度检测组件6、提供检测记录用时间的电子时钟组件7、与远程监控系统通信的串口8分别连接至微处理器1。

通道选择器选择信号和A/D转换器是由微处理器1控制通道选择器将光伏板、蓄电瓶、外来输入电源、逆变器输出电压、植物生长灯电源、水泵和风扇控制电源选择接通模拟检测电压信号由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器1处理后送给液晶显示器12显示出来。

二氧化碳浓度检测组件3将探测的二氧化碳浓度值经由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器1处理后送给液晶显示器12显示出来。

营养液EC值检测组件4将营养液中EC值的变化值然后经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器1处理后送给液晶显示器12显示出来。

蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件5将温湿度值转换成串行数据信号提供给微处理器1处理后送给液晶显示器12显示出来。

植物生长灯光照强度检测组件6将光线亮度值的变化值经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器1处理后送给液晶显示器12显示出来。

提供检测记录用时间的电子时钟组件7通过串行接口与微处理器1进行通信。

本实施例中，微处理器1为AT89C52微处理器芯片；液晶显示器12为12864 液晶显示器，包括行驱动器、列驱动器及128 X 64全点阵液晶显示器；A/D 转换器为具有总线接口控制的8位A/D转换器芯片PCF8591；通道选择器为8 通道选择器CD4051；与远程监控系统通信的RS232串口8由MAX232芯片组成， MAX232芯片连接在微处理器1的芯片串口上，作为与外界通信的端口；实时时钟模块为DS1302实时时钟模块；温湿度传感器为DHT11温湿度传感器；二氧化碳传感器为MH-214型二氧化碳传感器。

如图2所示，微处理器1为AT89C52微处理器芯片，该芯片是8位单片机芯片，存储着控制检测系统的所有程序。液晶显示器12为12864液晶显示器，包括行驱动器、列驱动器及128 X 64全点阵液晶显示器，可以完成图形显示也可以显示8 X 4个(16 X 16点阵)汉字。本实用新型的检测工作状态通过 12864液晶显示器文字描述说明告知用户。与远程监控系统通信的RS232串口 8由MAX232芯片组成，与外界通信的端口由MAX232芯片连接在AT89C52微处理器芯片串口上，作为本实用新型与外界通信的端口。

如图2所示，AT89C52微处理器芯片的P0.0-P0.7引脚连接到LCD12864 液晶显示器的DB0-DB7引脚做数据控制，微处理器芯片AT89C52的P2.5、 P2.4、P2.3引脚分别连接到LCD12864液晶显示器的RS/CS(并行/数据选择线)、RW/SID(并行读写选择，串行数据口)、E/SCLK(并行使能/串行同步时钟)端口，P2.0、P2.2引脚分别连接到LCD12864液晶显示器的RST(复位)、 PSB(并/串行)端口，控制LCD12864液晶显示器按照编程用中文显示当时检测项目和检测结果的工作状态等。

如图2所示，AT89C52微处理器芯片的P2.6和P2.7引脚连接到具有总线控制的A/D转换芯片PCF8591的时钟线SCL和数据线SDA端口，读取检测的模拟电压转换为数据信号。

如图2所示，所述的AT89C52微处理器芯片的P3端口分配如下：

如图2所示，AT89C52微处理器芯片的P3.7、P3.6、P3.5、P3.4、P3.3引脚分别连接到了S1、S2、S3、S4、S5按键分别控制《电源检测》、《CO2检测》、《EC检测》、《环境检测》、《营养储液》这5个功能选择。

如图2所示，AT89C52微处理器芯片的P3.2连接到设备故障自动报警控制线，低电平有效。AT89C52微处理器芯片的P3.1、P3.0、引脚分别连接到串行通信芯片MAX232的T1IN(11脚)和R1OUT(12脚)端口。AT89C52微处理器芯片的第9脚连接的RES按键为《测试复位》，用于执行检测系统复位命令。

如图2所示，AT89C52微处理器芯片的P1端口分配如下:

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

A1

A0

B-C

B-B

B-A

CLK

DAT

RST

如图2所示，AT89C52微处理器芯片的P1.0、P1.1、P1.2引脚分别连接到提供检测记录用时间的电子时钟组件7中DS1302时钟芯片的RST、DAT、CLK 引脚，读取DS1302时钟芯片时钟/日历电路提供的秒、分、时、日、周、月、年的信息。

如图2所示，微处理器芯片AT89C52的P1.3、P1.4、P1.5引脚分别连接到8通道选择选择器CD4051和A/D转换器PCF8591(2)的8通道选择器CD4051 的选通控制线A、B、C端口。

如图2所示，微处理器芯片AT89C52的P1.6、P1.7引脚分别连接到三个检测功能(电压检测、二氧化碳浓度检测组件3、营养液EC值检测组件4)所需的三个A/D转换器PCF8591的地址引脚A0,A1控制微处理器芯片AT89C52 选择使用哪一个A/D转换器芯片。

A2	A1	A0	选择A/D转换器PCF8591芯片	IC序号
					0	0	0	电压检测	U3
0	0	1	二氧化碳浓度检测组件3	U7
					0	1	0	营养液EC值检测组件4	U8
0	1	1	光照度检测组件6	U9

如图3所示，A/D转换器为具有总线接口控制的8位A/D转换器芯片 PCF8591，通道选择器为8通道选择器CD4051，微处理器1控制8通道选择器 CD4051将1号和2号光伏板、蓄电瓶、外来输入电源、1号和2号逆变器输出电压、植物生长灯电源、水泵和风扇控制电源选选择送来的模拟检测电压信号经A/D转换器芯片PCF8591转换成串行数据信号提供给微处理器1处理后送给液晶显示器12显示出来。

A/D转换器是采用型号为PCF8591的单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行 I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591 器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。

A/D转换器PCF8591引脚为：AIN0～AIN3：(模拟信号输入端)，A0～ A3：(地址端)，VDD、VSS：(电源端2.5～6V)，SDA、SCL：(I2C总线的数据线、时钟线)，OSC：(外部时钟输入端，内部时钟输出端)，EXT：(内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时EXT接地)，AGND：(模拟信号地)，AOUT： (D/A转换输出端)，VREF：(基准电源端)。

A/D转换器芯片PCF8591的数据总线SDA连接到AT89C52微处理器的P2.7 端口，A/D转换器芯片PCF8591的时钟总线SCL连接到AT89C52微处理器的P2.6 端口，A/D转换器芯片PCF8591的模拟信号4个输入端AIN0-AIN3并接后连接到8通道信号选通芯片CD4051的输出端第3引脚，A/D转换器芯片PCF8591 的模拟信号选通控制线A0-A2并接后接地，只做1路信号的A/D转换输入选择。

如图3所示，8通道选择器CD4051的X0端口连接到1号太阳能光伏板降压后的测试端口TYN-1DC端、CD4051芯片的X1端口连接到2号太阳能光伏板降压后的测试端口TYN-2DC端、CD4051芯片的X2端口连接到蓄电瓶降压后的测试端口XDP DC端、CD4051芯片的X3端口连接到输入220V交流电源变压为8V电源后又整流和降压后的测试端口220V AC端、CD4051芯片的X4端口连接到1号逆变器输出交流电源变压为8V电源后又整流和降压后的测试端口NB-OUT1端、CD4051芯片的X5端口连接到2号逆变器输出交流电源变压为8V 电源后又整流和降压后的测试端口NB-OUT2端、CD4051芯片的X6端口连接到植物生长灯恒流电源降压后的测试端口LED DC端、CD4051芯片的X7端口连接到潜水泵和风扇电源降压后的测试端口QSB DC端、CD4051芯片的X端口连接到A/D转换器PCF8591的模拟电压检测端口AIN0-AIN3端口，选择X0-X7 中哪一个输入端口端口与输出端口X相连接，由8通道电子开关选择器CD4051 的A、B、C地址选通控制线选择。

8通道选择器CD4051的选通控制编码如下：

如图3所示，8通道选择器CD4051的A、B、C地址选通控制线经过B-A、 B-B、B-C端口与AT89C52微处理器的P1.3、P1.4、P1.5引脚相连，由AT89C52 微处理器控制自动选通。

CD4051芯片的X端口连接到A/D转换器PCF8591的模拟电压检测端口 AIN0-AIN3端口，A/D转换器PCF8591是否开始工作将送来的模拟电压转换成数字信号送给AT89C52微处理器由AT89C52微处理器的P1.6、P1.7控制A/D 转换器PCF8591的地址引脚A0,A1来选择。

如图3所示，A/D转换器PCF8591的地址引脚A0＝1、A1＝0为选择电压检测2与AT89C52微处理器数据接通。

如图4所示，TYN-1DC、TYN-2DC、XDP DC、LED DC、QSB DC这四个输入电路相同，220VAC、NB-OUT1、NB-OUT2这三个输入电路相同，这里仅描述 TYN-1DC和220V AC两个输入电路工作原理。

如图4所示，TYN-1DC检测通道输入电路中，太阳能光伏板的0-24V电压经过TYN-1IN接点输入，经过R4、R12分压后再经R12精密可调电位计分压得到0-4V间的电压值，送给选通控制电路CD4051芯片的X0端口供检测，整机校正电压值测试时调节R12，C2-1和C3-1为抗干扰滤波电容。

220V AC检测通道输入电路中，外接输入220V AC交流电源经过10：1耦合变压器T1降压后经过D1桥式整流电路变换为直流电源，经过R7、R15分压后再经R15精密可调电位计分压得到0-4V间的电压值，送给选通控制电路 CD4051芯片的X3端口供检测，整机校正电压值测试时调节R15，C2-4和C3-4 为抗干扰滤波电容。

如图5所示，应用型号为MH-Z14的二氧化碳传感器采集蔬菜种植工房内的二氧化碳浓度值转换为电压值送给A/D转换器PCF8591组成二氧化碳浓度检测组件3将MH-214二氧化碳传感器探测的二氧化碳浓度0-满程值转换为0-2V 电压值，该电压值经由A/D转换器PCF8591转换成串行数据信号提供给 AT89C52微处理器1处理后送给12864液晶显示器12显示出来0-5000ppm浓度值。

MH-Z14二氧化碳传感器是一个智能通用型，小型传感器，利用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的CO2进行探测，具有很好的选择性和无氧气依赖性，寿命长。内置温度补偿；同时具有数字输出与模拟电压输出，方便使用。该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与精密光路设计、精良电路设计紧密结合而制作的高性能传感器。

如图6所示，MH-Z14二氧化碳传感器安装在一个PCB板上，对外有20个引脚插针位。

MH-Z14二氧化碳传感器P4脚连接到A/D转换器PCF8591的模拟电压检测端口AIN0-AIN3端口，A/D转换器PCF8591是否开始工作将送来的模拟电压转换成数字信号送给AT89C52微处理器由AT89C52微处理器的P1.6、P1.7控制 A/D转换器PCF8591的地址引脚A0,A1来选择。

营养液EC值检测组件4是由EC值探测头和三个运算放大器组成的可调增益仪表放大器，将营养液中EC值的变化转化为电压值的变化然后经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器1处理后送给液晶显示器12显示出来。

如图7所示，营养液EC值检测由三个运算放大器U7A、U6A、U6B组成一个可调增益仪表放大器，由电阻R17、R18、R19、R21、R22、R23、R24、R25 和EC TEST探头组成一个桥式平衡电路，桥式电路一个对角接入+5V和-5V，另一个对角分别接在在U6A和U6B运放的正向输入端。电阻R18、R22、R24 为调节桥式电路0点校准的。

当探测器EC TEST的2个电极放入营养液时，营养液的电导率就会改变桥式电路的电压平衡，偏差电压控制U6A、U6B的输出端使U7A产生模拟变化电压从2脚输出连接到A/D转换器PCF8591的模拟电压检测端口AIN0-AIN3端口， A/D转换器PCF8591将模拟0-4V电压变化量转换为营养液电导率0-5000 us/cm数字变化代码，A/D转换器PCF8591是否开始工作将送来的模拟电压转换成数字信号送给AT89C52微处理器由AT89C52微处理器的P1.6、P1.7控制 A/D转换器PCF8591的地址引脚A0,A1来选择。引脚A0＝1、A1＝0为选择营养液EC值检测组件4与AT89C52微处理器1数据接通。

蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件5由温湿度传感器组成，将检测后的数据通过串行数据信号提供给微处理器1处理后送给液晶显示器12显示出来。

如图8所示，蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件5由DHT11温湿度传感器检测后通过串行数据信号提供给AT89C52微处理器1处理后送给12864 液晶显示器12显示出来。

DHT11数字温湿度传感器是一款含有校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专门的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保了产品具有极高的可靠性与稳定性。传感器包括了一个电阻式感湿元件和NTC测温元件。 DHT11数字温湿度传感器封装在一个15.5mm高、12mm宽、5.5mm高的模块内，采用4针单排引脚封装，连接方便，传输距离可达20米以上。DHT11数字温湿度传感器1脚为供电电压3-5.5V，2脚为DATA串行数据线，单总线，3脚为空脚，4脚为GND接地，电源负极。

如图8所示，DHT11数字温湿度传感器通过J2插头将传感器与AT89C52 微处理器(1)JP3连接，使DHT11数字温湿度传感器的DATA数据线连接到 AT89C52微处理器的P2.1端口，进行串口通信将检测的数据传输给AT89C52 微处理器1处理后送给12864液晶显示器12显示出来。

植物生长灯光照强度检测组件6由光敏阻值探测头组成，将光线亮度值的变化转化为电压值的变化，经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器 1处理后送给液晶显示器12显示出来。

如图9所示，植物生长灯光照强度检测组件6是采用型号为LS06-B的光敏二极管(D9-1)和型号为D717的光敏电阻串接成光敏值探测头将光线亮度值的变化转化为电压值的变化，然后经A/D转换器PCF8591转换成串行数据信号提供给AT89C52微处理器1处理后送给12864液晶显示器12显示出来。

如图9所示，所述的植物生长灯光照强度检测组件6中采用的光敏传感器 (D9-1)LS06-B的感应光谱范围在450-1050nm，工作电压Vdd＝5V时光亮电流 EV＝10Lux(25mA)，光暗电流EV＝0Lux(＜10μA)，感应半角度60°。

如图9所示，所述的植物生长灯光照强度检测组件6中采用的光敏电阻 (R9-1)D717的光谱峰值为540nm，光亮时电阻值在5-10K，光暗时电阻值在500K，上升和下降时间为30ms。

如图9所示，所述的植物生长灯光照强度检测组件6中通过光敏二极管 D9-1和光敏电阻R9-1感应检测到光亮度的变化，改变了U9输入端AIN0-AIN3 点的模拟电压变化，然后经A/D转换器PCF8591(U3)转换成串行数据信号提供给AT89C52微处理器1处理后送给12864液晶显示器12显示出来。

如图9所示，所述的植物生长灯光照强度检测组件6中A/D转换器PCF8591 是否开始工作将送来的模拟电压转换成数字信号送给AT89C52微处理器由 AT89C52微处理器的P1.6、P1.7控制A/D转换器PCF8591的地址引脚A0,A1 来选择。

如图9所示，所述的A/D转换器PCF8591的地址引脚A0＝1、A1＝1为选择光强度检测6与AT89C52微处理器1数据接通。

如图10所示，所述的DS1302时钟芯片组成提供检测记录用时间的电子时钟组件7，通过串行接口与单片机进行通信，AT89C52微处理器1将数据处理后送给12864液晶显示器12显示出来，并提供远程通信端口在远程调阅数据时提供显示资料数据调阅时间。

DS1302时钟芯片是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM 的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302 内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202 的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

如图10所示，所述的DS1302的引脚排列,其中Vcc1(8脚)为后备电源， VCC2(1脚)为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时， Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和 X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前， RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。 I/O为串行数据输入输出端(双向)，SCLK为时钟输入端。

如图10所示，DS1302的引脚RST与图2中AT89C52微处理器的P1.0相连接，DS1302的引脚DAT与图2中AT89C52微处理器的P1.1相连接，DS1302 的引脚CLK与图2中AT89C52微处理器的P1.2相连接。

如图10所示，所述的DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析及对异常数据出现的原因的查找具有重要意义。传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此，只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且，某些测控系统可能不允许。但是，在系统中采用时钟芯片DS1302，则能很好地解决这个问题。

本实用新型工作时，1)、接通电源后按压《测试复位》键开始启动初始化控制程序说明。2)、选择按压《电源检测》键：

3)、选择按压《CO2检测》键：

显示：二氧化碳浓度XXXXX ppm

4)、选择按压《EC检测》键：

显示：营养液电导率XXXXX us/cm

5)、选择按压《环境检测》键：

显示：种植工房温度XX℃

种植工房湿度XX％

6)、选择按压《光强检测》键：

显示：种植光照强度XXXX Lux

应用本实用新型的“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”是一种不受季节、气候影响，不受地域及土壤限制，可以安装在海拔5000米高山上给守卫在边防哨所的部队人员，提供四季都可以供给的无污染、无病虫害、无农药残留的环保蔬菜的工房。在高原高寒的山上需要将该“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”安装在可以保温的山洞内，由“微型植物工厂控制管理机”管理蔬菜工房内的温度、湿度、光合作用所需的LED植物生长灯光照时间、微循环风力、营养液供给、二氧化碳浓度检测、氧气浓度检测、营养液EC值检测、各种故障报警装置等。不需要人员专门管理，可以远程实时观看到工房内蔬菜成长情况，自动控制工房内各种运行，自动检测各种设备运行状况，并具有多种超指标警告装置，需要人员排除故障时会自动发出求援报警信号。

“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”标准配置为安装在外形为长6米，高3米，宽3米的活动板房内，在海拔高度高的高寒地域为了减少取温的能源消耗，一般需要安装在山洞内，内部配置有0.5米宽、2米长、总高为2.5米分为四层的蔬菜种植架1个，配置有0.5米宽、总高为2.5米分为二层的蘑菇种植架1个。

“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”有三套供电系统，利用新能源太阳光伏板供电系统，利用新能源风力发电机供电系统，可以接入市电供电。

“高山海岛边防哨所全天候蔬菜工房”正常工作还需要许多管理的条件：包括太阳能光伏板供电系统管理、植物生长灯光控时间的管理、二氧化碳和氧气浓度检测管理、环境温度、湿度和空调机的管理、营养液自动填充和EC值自动检测管理系统、蔬菜工房内部各种供给电源监控和故障报警管理，这些管理系统控制电路每一种功能管理内容集中到一个可插拔的模块插件内，这些插件插入一个铝制机箱“微型植物工厂智能控制管理机”内，一旦发生故障根据故障类别直接拔出该功能模块所安装的插件，更换该模块插件便于维护。

本实用新型可自动检测设备运行状况和供应电源工作状况，并实时通过液晶显示屏用汉字显示报告目前各种设备工作状态；并有各种设备故障检测和故障通告功能。

Claims (9)

1.一种微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：包括微处理器(1)、液晶显示器(12)、通道选择器和A/D转换器(2)、二氧化碳浓度检测组件(3)、营养液EC值检测组件(4)、蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件(5)、植物生长灯光照强度检测组件(6)、提供检测记录用时间的电子时钟组件(7)、与远程监控系统通信的串口(8)，液晶显示器(12)、通道选择器和A/D转换器(2)、二氧化碳浓度检测组件(3)、营养液EC值检测组件(4)、蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件(5)、植物生长灯光照强度检测组件(6)、提供检测记录用时间的电子时钟组件(7)、与远程监控系统通信的串口(8)分别连接至微处理器(1)；

通道选择器选择信号和A/D转换器是由微处理器(1)控制通道选择器将光伏板、蓄电瓶、外来输入电源、逆变器输出电压、植物生长灯电源、水泵和风扇控制电源选择接通模拟检测电压信号由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来；

二氧化碳浓度检测组件(3)将探测的二氧化碳浓度值经由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来；

营养液EC值检测组件(4)将营养液中EC值的变化值然后经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来；

蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件(5)将温湿度值转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来；

植物生长灯光照强度检测组件(6)将光线亮度值的变化值经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来；

提供检测记录用时间的电子时钟组件(7)通过串行接口与微处理器(1)进行通信。

2.根据权利要求1所述的微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：通道选择器选择信号和A/D转换器是由微处理器(1)控制通道选择器将光伏板、蓄电瓶、外来输入电源、逆变器输出电压、植物生长灯电源、水泵和风扇控制电源选择接通模拟检测电压信号由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来。

3.根据权利要求1所述的微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：二氧化碳浓度检测组件(3)由二氧化碳传感器和A/D转换器组成，将二氧化碳传感器探测的二氧化碳浓度0～满程值转换为0～2V电压值，该电压值经由A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来。

4.根据权利要求1所述的微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：营养液EC值检测组件(4)是由EC值探测头和三个运算放大器组成的可调增益仪表放大器，将营养液中EC值的变化转化为电压值的变化然后经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来。

5.根据权利要求1所述的微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：蔬菜工房内温度和湿度环境条件检测组件(5)由温湿度传感器组成，将检测后的数据通过串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12) 显示出来。

6.根据权利要求1所述的微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：植物生长灯光照强度检测组件(6)由光敏阻值探测头组成，将光线亮度值的变化转化为电压值的变化，经A/D转换器转换成串行数据信号提供给微处理器(1)处理后送给液晶显示器(12)显示出来。

7.根据权利要求1所述的微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：提供检测记录用时间的电子时钟组件(7)由实时时钟模块组成，通过串行接口与微处理器(1)进行通信。

8.根据权利要求1所述的微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：微处理器(1)为AT89C52微处理器芯片；液晶显示器(12)为12864液晶显示器，包括行驱动器、列驱动器及128X 64全点阵液晶显示器；A/D转换器为具有总线接口控制的8位A/D转换器芯片PCF8591；通道选择器为8通道选择器CD4051；与远程监控系统通信的RS232串口(8)由MAX232芯片组成，MAX232芯片连接在微处理器(1)的芯片串口上，作为与外界通信的端口；实时时钟模块为DS1302实时时钟模块；温湿度传感器为DHT11温湿度传感器；二氧化碳传感器为MH-214型二氧化碳传感器。

9.根据权利要求8所述的微型植物工厂系统检测模块，其特征在于：AT89C52微处理器芯片的P0.0‐P0.7引脚连接到LCD12864液晶显示器的DB0‐DB7引脚做数据控制，微处理器芯片的P2.5、P2.4、P2.3引脚分别连接到LCD12864液晶显示器的RS/CS、RW/SID、E/SCLK端口，P2.0、P2.2引脚分别连接到LCD12864液晶显示器的RST、PSB端口，控制LCD12864液晶显示器按照编程用中文显示当时控制系统的工作状态以及警告；

AT89C52微处理器芯片的P2.6和P2.7引脚连接到具有总线控制的A/D转换芯片PCF8591的时钟线SCL和数据线SDA端口，读取检测的模拟电压转换为数据信号；

AT89C52微处理器芯片的P3.7、P3.6、P3.5、P3.4、P3.3引脚分别连接到了S1、S2、S3、S4、S5按键分别控制“电源检测”、“CO2检测”、“EC检测”、“环境检测”、“营养储液”；

AT89C52微处理器芯片的P3.1、P3.0、引脚分别连接到串行通信芯片MAX232的T1IN和R1OUT端口；

AT89C52微处理器芯片的第9脚连接的RES按键为“测试复位”，用于执行检测系统复位命令；

AT89C52微处理器芯片的P1.0、P1.1、P1.2引脚分别连接到提供检测记录用时间的电子时钟组件(7)中DS1302时钟芯片的RST、DAT、CLK引脚，读取DS1302时钟芯片时钟/日历电路提供的秒、分、时、日、周、月、年的信息；

AT89C52微处理器芯片的P1.3、P1.4、P1.5引脚分别连接到8通道选择选择器CD4051的选通控制线A、B、C端口；

AT89C52微处理器芯片的P1.6、P1.7引脚分别连接到电压检测、二氧化碳浓度检测组件(3)、营养液EC值检测组件(4)所需的三个A/D转换器PCF8591的地址引脚A0,A1，控制AT89C52微处理器芯片选择使用对应的A/D转换器PCF8591芯片。