温室大棚智能监控系统的研发与说明

1、温室大棚智能监控系统的研发和说明一直致力于物联网系统研发的托普物联网， 对于温室大棚的监控也是作为现 在的重点研发对象之一， 农业的发展已经再慢慢的改革， 奔向信息时代， 温室大 棚智能监控系统能够有效方便的监控温室内农作物的生长情况以及一些有效的 影响因素的变化。1 、结构说明该智能监控系统是由PC机作为总监控室的控制机，由IAP15F61S2和 STC90C5单片机分别负责收集数据信息，它们之间通过串口进行通讯。和单片 机相连的包括：12864液晶显示模块、温度传感器 DS18B20湿度传感器HS1101 光敏传感器、人体红外感应传感器、烟雾传感器MQ-2 PCF8591A/D转换器等。2

2、 、功能和使用说明(1) 农业大棚智能监控系统上装有液晶屏，可在线实时采集和记录监测点位 的温度、湿度、烟雾、光照等各项环境参数情况。当该系统接通电源时，液晶屏 上会显示三个大棚内的各项环境参数。(2) 可以通过按键可以切换液晶屏上显示的内容。(3) 上位机能够存储大棚的历史数据信息。(4) 单片机和单片机之间的多机通信： 通过主机(单片机)可以看到另外两个大 棚的温度，湿度，光照强度，有无人，有无烟雾等信息。方便用户对所有大棚的 信息。方便用户对所有大棚的信息查看。(5) 控制中心软件采用C#编写的上位机图形界面，实现上位机终端和单片机 之间的通信。通过上位机终端实时显示系统检测的温度、湿度

3、、光照、烟雾等变 化，统计温度、湿度、光照等环境数据的历史数据。(6) 当上位机显示的温度、湿度、光照超过所定限值时，上传报警信息并进 行本地及远程监测，且单片机系统中蜂鸣器也会开始报警， 同时小灯不停的闪亮。3、平台选型说明采用最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系统可编程在使用可编程，无需编程器，无需仿真器。可当仿真器使用增强型8051 CPU, 1T,单时钟/机器周期，速度比普通8051快8-12倍(3) 61K 字节片内片内 Flash 程序存储器，擦写次数 10 万次以上(4) 片内大容量 2048 字节的 SRAM(5) 大容量片内EEPROM擦写次数

4、10万次数以上共8通道10位高速ADC，速度可达30万次/秒，3路PWM还可当3路D/A 使用(7) 共3通道捕获/比较单元(CCP/PWM/PCA)(8) 内部高可靠复位， 8级可选复位门槛电压，彻底省掉外部复位电路(9) 内部高精度R/C时钟，内部时钟从5MHz35MHz可选，相当于普通8051的 60MHz420MHz(1 0)两组高速异步串行通信端口 (可同时使用)，可在5 组管脚之间进行切换，分时复用可当 5 组串口使用。(11)一组高速异步串行通信端口 SPI。(1 2)各种接口扩展齐全。(13)一根优质 USB 线实现系统供电、程序下载、通信功能。设计说明1 、系统介绍农业大棚环

5、境远程监控系统由前端部分来完成对环境监测因子的含量的监 测和汇总、转换、传输等工作，监测因子包括温度、湿度、光照、烟雾、有无人 员进入等环境参数， 这些监测因子由数据采集终端使用不同的方法进行测量获得 一个非常准确的测量数据， 此结果通过数据处理转换后经由串口向在线监测数据 平台传输数据，在线监测数据传输平台来实现数据的接收、过滤、存储、处理、 统计分析并提供实时数据查询等任务， 当温湿度超过设定值的时候， 自动开启或 者关闭指定设备。整个系统可达到 : 安全、可靠、准确、实时、全面、快速、高 效的将真实的蔬菜大棚环境信息展现在管理人员的面前。农业大棚环境远程监控系统由两大部分：控制中心、大棚

6、监控点 (信息采集 一号，信息采集二号，信息采集三号 ) 。2 、控制中心(1) 主要由PC机和上位机软件构成，它实现对数据的接收、存储、显示、数 据请求以及温度曲线显示、等信息管理工作。(2) 对温室大棚光照的调节、 改善室内空气和对温度、 湿度、 光照度的上下限 值的设定。(3) 主系统可随时对从系统采集的信息进行查看。3 、大棚监控点(1) 实时将现场的气温、光照、烟雾、湿度、有无人员进入等数据采集到数 据采集终端内。(2) 通过主单片机可以实时查询其他两个从单片机的温度、湿度、光照、有 无人、有无烟雾的信息。(3) 当温度、湿度、光照超过系统所设定的上下限值时会自动报警，防止事 故的发

7、生。4 、系统框图系统总体框图5、器件原理及使用温室大棚信息采集系统由IAP15F61S2单片机、AT89C52单片机、汉字图形12864液晶显示模块、温度、湿度、烟雾等传感器、串口收发设备、PCF8591A/D 转换器、按键、排气扇等部分组成。下面对其主要部分给予介绍：1) PCF8591 模块图1 PCF8591 A/D 转换器我们之所以使用平PCF8591模块是因为该模块支持外部4路电压输入采集（电压输入范围0-5v）、集成光敏电阻，可以通过 AD采集环境光强精确数值，且PCF8591是具有I2C总线接口的8位A/D及D/A转换器。有4路A/D转换输入,1路D/A模拟输出。这就是说，它既

8、可以作A/D转换也可以作D/A转换在作品中我们主要用其集成的光敏电阻来采集光照强度，直接利用PCF8591具有I2C总线接口的8位A/D及D/A实现模拟数值的转换，得到光照的百分值。2）12864 液晶显示模块为了使本系统的人机界面较为方便，同时为降低显示程序编制的复杂程度，这里我们使用了 12864液晶图形显示模块。该模块内含国标一级简体汉字库，只需给出汉字的区位码，即 ASC码可实现汉字或ASC字符的显示，且3000多 个汉字的容量足以满足绝大部分使用场合汉字显示的需要。在作品中12864液晶屏主要用来显示大棚湿度、温度、光照、是否有烟雾和人群等所有信息，动态显示大棚中温度变化的曲线，显示

9、湿度、温度、光照等的上、 下限值。3）温度传感器DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为-55 C+125 C,可编程为9位12位A/D转换 精度，测温分辨率可达0.0625 C,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行 输出;其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。在作品中温度传感器主要用来检测大棚内温度， 当大棚内温度超过系统所设定的正常温度时，系统会自动报警，提醒操作人员调节室内温度。OiJM.CMS 1z; H -图3温度传感器 实物图以及原理图4）湿度传感器湿度传感器一HS1101是基于独特工艺设计的电

10、容元件。可以使用于办公自 动化，车厢内空气质量控制，家电，工业控制系统等。在需要湿度补偿的场合他 也可以得到很大的使用。它有全互换性在标准环境下不需校正、长时间饱和下快速脱湿、可以自动化焊接，可靠性和长时间稳定性以及反应时间快等特点。因此本基于农业大棚的多点多参数的信息采集系统采用HS1101测量湿度,采用将HS1101置于555振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接 被微处理器采集。在作品中我们将使用湿度传感器采集大棚内湿度，将数据传送到上位机终端，便于工作人员实时监测大棚内的湿度情况。 当湿度过高或过低时提醒工作人员进行适当的调节。其电路原理图如下所示:5) 烟雾传感器MQ

11、-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡 (SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃 气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为和该气体浓 度相对应的输出信号。在作品中我们将MQ-2和LM339比较器连接，通过比较器输出的高低电平判断 有无烟雾。当有烟雾时系统报警并提醒工作人员注意大棚内情况。其电路原理连接图如下图所示:图5 MQ 2气体烟雾传感器6) 人体红外感应传感器图6人体红外传感器其功能特点有：(1) 全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。(2) 光敏控制(可选

12、择，出厂时未设)：可设置光敏控制，白天或光线强时不感 应。(3) 温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至3032 C, 探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。在作品中我们用人体红外感应器来检测有无人进入大棚，当有人进入时系统会自动提醒，通知工作人员有人进入，方便工作人员查看是否是有小偷进入。托普物联网简介托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。 浙江托普仪器是国内 领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配 套设备，在农业物联网领域崭露头角！托普物联网开创智慧农业。专业解决畜牧水产养殖自动控制系统、大田种植智能 管理系统、花卉种植揑制系绽农产品安全溯源、温室大棚智能控制等。a 网址； ww. tpwlw. com www, agriSO, coithj农