HQ-1型溫室智能控制系統(tǒng)

作者：中國科技大學(xué)自動化系（230026）陳 衛(wèi) 王定成 毛雪岷 中國科學(xué)院合肥智能機械研究所（230031）方延健 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 摘要：針對設(shè)施農(nóng)業(yè)全自動控制的需要，研制了hq-1型溫室智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以pc機為上位機，單片機系統(tǒng)為下位機，實現(xiàn)了對溫度、濕度、光照強度、co2濃度、ph值、ec值、液位等24路模似量的數(shù)據(jù)采集，以及天窗、遮陽網(wǎng)、通風(fēng)機、補光燈等21路狀態(tài)開關(guān)量的檢測和自動控制。 關(guān)鍵詞：溫室 單片機 數(shù)據(jù)采集 智能控制 如何發(fā)展適合在中國廣大農(nóng)村推廣普及的先進的設(shè)施農(nóng)業(yè)是提高我國設(shè)施農(nóng)業(yè)總體技術(shù)水平的一個急待解決的問題。設(shè)施農(nóng)業(yè)的全自動控制系統(tǒng)是體現(xiàn)總體技術(shù)水平的一個重要標(biāo)志，降低系統(tǒng)的總體成本、提高系統(tǒng)的可靠性成為發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)的一個關(guān)鍵問題。為提高溫室技術(shù)水平，自1970年以來，國內(nèi)一些省市先后從國外引進了一批現(xiàn)代化的溫室設(shè)備及控制系統(tǒng)。但這些設(shè)備和系統(tǒng)價格昂貴，運行成本高，在國內(nèi)推廣普及困難。在中國科學(xué)院和安徽省農(nóng)業(yè)廳的大力技術(shù)下，在安徽省農(nóng)業(yè)高科技示范園，作者以80c51單片機為信心，獨立自主地完成了環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)采集和智能控制系統(tǒng)的研制。本文對該系統(tǒng)作一介紹。 1 功能簡介 hq-1型溫室智能控制系統(tǒng)具有以下功能： （1）以數(shù)據(jù)和曲線形式實時顯示柵室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，并可查詢歷史記錄； （2）實現(xiàn)對溫度、濕度、光照強度、co2濃度、ph值、ec值、液位等24路模擬量的數(shù)據(jù)采集，以及天窗、遮陽網(wǎng)、通風(fēng)機、補光燈等21路狀態(tài)開關(guān)量的檢測，并將24小時數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫； （3）顯示執(zhí)行機構(gòu)開、閉情況； （4）操作員通過設(shè)計的“軟開關(guān)”開閉各執(zhí)行機構(gòu)； （5）具有較完備的大棚作物知識庫和專家系統(tǒng)； （6）具有開放式的設(shè)計平臺，實時查詢、修改、增加和刪除大棚作知識庫知識； （7）依據(jù)知識庫知識實行智能化管理和控制； （8）通過人機交互設(shè)定滴灌開閉時間，對滴灌實施自動控制； （9）采用多媒體技術(shù)，對系統(tǒng)異常或作物要求進行語音提示。 2 硬件構(gòu)成 系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。 hq-1型溫度智能控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。下位機以80c51為信心，對其外圍存儲器進行擴展，通過74ls138譯碼器將ram地址空間分為8塊，每塊占8k地址空間。0000～1ffffh段的地址空間作為數(shù)據(jù)存儲器空間，用來存放從傳感器采集到的數(shù)據(jù)以及檢測到的天窗等狀態(tài)信息。u6、u8、u9為三片8路a/d轉(zhuǎn)換器adc0809，分別用y1、y2、y3進行片選，占去2000～7fffh段地址，作為采集24路溫濕度等傳感器數(shù)據(jù)的進出口。80c51的i/o口p10用作控制rs-485半雙工串行通訊的收發(fā)，u7和u16是擴展的并行i/o口，用y4、y5片選，占用8000～bfffh段地址。從機系統(tǒng)通過p11～p17和u7、u16的pc口來控制繼電器的吸合，p1口、pc口與繼電器之間用光電耦合器進行隔離，防止設(shè)備或繼電器的干擾影響系統(tǒng)的正常運行。這種控制方法不需要任何外圍附加器件或設(shè)備就能直接驅(qū)動繼電器工作，而且一次只能開啟或停止一個繼電器的動作，其它繼電器不受影響，因此可以很方便地實現(xiàn)任一路繼電器的控制。u7的pb0～2用作查詢a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志。，u7的pa口用作從站地址的輸入口，8位撥動開關(guān)按二進制編碼，用戶可以選用1～254作為從站地址。on為0，off為2。u7的pb3～7和u16的pb口用作天窗等開關(guān)狀態(tài)的輸入口。 單片機與主機的通訊采用rs-485串行通訊方式。sn75lbc184將rxd、txd的ttl電平轉(zhuǎn)換成差分信號，以利于遠(yuǎn)距離傳送。在上位機利用sn75lbc184將差分信號轉(zhuǎn)換成ttl電平，再通過1488和1489將ttl電平轉(zhuǎn)換成rs-232的接口信號。 3 軟件構(gòu)成 &nb