前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的单片机的智能型温室种植系统设计，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：针对我省温室大棚种植过程中，单靠人力不能很好的为植物生长提供合适的环境条件，造成产品数量减少、品质下降的问题；基于此，本设计制作了一种以单片机为核心，以传感器为信息采集器件，由单片机对传感器采集到的数据进行分析和处理，之后通过单片机发出的信号来控制机械装置调节环境，为植物生长提供合适的环境条件的智能温室种植系统。
关键词：单片机；传感器；温室种植
0引言
近些年，随着社会的发展，受市场经济的影响，造成粮食等农产品价格的大幅度下跌，严重影响农民的收入。很多农民在这样的现实情况下，为提高土地的经济价值，开始修建温室大棚，通过温室大棚种植一些反季节蔬菜、经济价值较高的花卉等来提高家庭收入。在通过温室大棚进行生产过程中，对于植物生长需要的重要环境条件温度、湿度和光照度，通过简单的温湿计检测温湿度、人的经验判断光照度是否合适，然后通过人工室内生火取暖、通风和人工采用稻草秸秆或遮阳布遮盖温室大棚来调节温室环境。这种生产方法，虽然不需要太多资金投入，但是这种方式对温室环境的调节不够及时、不够精确、劳动量太大。基于这个现状，在传感器技术和单片机技术应用日益广泛的情况下，决定设计一套基于单片机的智能温室种植系统。通过传感器完成对环境参数的采集，由单片机对采集的数据进行分析并处理，然后由单片机发出控制信号，控制一些机械装置调节环境，从而实现温室大棚环境参数的智能化的及时调节，并减轻劳动者的劳动量。
1系统总体方案
该智能系统主要由单片机，环境参数检测部分，环境调节设备等组成（图1）。环境参数检测部分用来检测植物生长中所需要的重要的环境参数温度、湿度和光照度，这些参数通过相应的传感器完成数据的采集，并将这些数据经处理后传给单片机；环境调节设备包括加湿水泵、天窗电机、通风风机、加温设备、电动遮阳网和补光灯等设备；单片机运行编制好的处理程序，对传感器传来的数据进行处理，与预先设定的各环境参数的最大最小值进行比较，当环境参数超过最大值时，单片机启动报警电路，并启动相应的环境调节设备；当环境参数低于最小值时，单片机启动报警电路，并启动相应的环境调节设备。
2硬件设计
单片机：单片机是该智能种植系统的核心器件，要完成对传感器检测的数据与系统内设定的植物生长最优的环境参数进行运算比较，然后发出相应的指令。本系统以AT89S51单片机作为主控芯片。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89S51芯片价格便宜，其单片售价不超过5元。温度传感器：本设计中温度传感器，将检测到的温度数据传递给单片机，若温度低于设定范围的最小值，单片机发出指令，启动温度调节装置，对温室进行升温，直至不小于单片机设定最小值，这时单片机发出指令，停止升温装置；当温度高于设定范围的最大值，单片机发出指令，启动温度调节装置，对温室进行降温，直至不大于单片机设定最大值，然后停止降温装置。本设计中温度传感器选用DS18B20型温度传感器，它具有独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用、无需外部元件、可用数据总线供电，电压范围为3�0~5�5V无需备用电源，测量温度范围为-55℃~+125℃，精度为±0�5℃。湿度传感器：本设计中湿度传感器，将检测到的湿度数据传递给单片机，若湿度低于设定范围的最小值，单片机发出指令，启动湿度调节装置，对温室进行增湿，直至不小于单片机设定最小值，这时单片机发出指令，停止增湿装置；当湿度高于设定范围的最大值，单片机发出指令，启动湿度调节装置，对温室进行降湿，直至不大于单片机设定最大值，然后停止降湿装置。本设计选用HS1101型湿度传感器。HS1101电容传感器具有完全互换性，高可靠性和长期稳定性，响应时间快速的特点。其测量的范围相对湿度在1%-100%RH内，电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH，响应时间小于5s；温度系数为0�04pF/℃，精度是较高的。光照传感器：本设计中光照传感器，将检测到的光照度数据传递给单片机，若光照度低于设定范围的最小值，单片机发出指令，启动补光灯，对温室补充光照，直至不小于单片机设定最小值，这时单片机发出指令，停止补光灯；当光照度高于设定范围的最大值，单片机发出指令，启动调节装置，将温室用遮阳网系统遮盖。本设计中光照传感器采用两线式串行总线接口、数字信号输出的BH1750FVI型传感器，输入光范围为1~65535LX[3]。A/D转换：ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。它具有体积小、兼容性、性价比高的优点。芯片转换时间仅为32μs，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。因此，本次设计选用ADC0832转换芯片。环境调节装置：本系统中各种环境调节装置，由于种类型号市场上有很多，同时价格差异很大，具体使用时可以根据实际情况进行选择，这里不在过多叙述。由于各种环境调节装置使用220V的电压、甚至使用380V的电压，本系统为安全考虑，选用单片机控制固态继电器作为开关信号，控制排气扇电路的通断，实现各种环境调节装置的启停控制。
3软件设计
本设计是基于对温室大棚中植物生长所需的环境参数的实时控制调节、减轻人们的劳动量和保护人们的身体健康安全问题考虑，对温室内温度、湿度和光照度这三个植物生长影响最大的因素进行检测，并根据检测结果与设定的最优参数范围进行比较，然后采取相应的措施，从而为植物生长提供最好的生长环境，同时减轻人们的劳动量，设计的一个智能种植系统。首先，系统进行初始化，传感器开始检测室内温度、湿度和光照度，经过A/D转换，数据传入单片机，与单片机内设定的温度、湿度和光照度数值进行比较，当超过设定范围最大值或小于设定范围的最小值，启动相应的调节设备。如果在设定范围内，则不进行任何操作。
4结论
通过分析得出本设计是可行的。通过对温室内对植物生长影响较大的温度、湿度和光照度三个因素进行检测，并通过单片机分析处理，然后由单片机控制相应的设备对三个因素进行实时调节控制，满足植物生长所需的最优环境条件，从而提高植物的生长速度以及产品的质量，从而提高劳动者的经济收入；可以减轻人们的劳动量，提高工作效率，将人们从繁重的体力劳动中解放出来；同时也是我国农业进行自动化、智能化生产的一次试验。
参考文献
[1]任玲，翟旭军.基于STC单片机的种苗催芽室温温度监控系统设计[J].农机化研究，2015（3）：157-160
[2]张天鹏，李正斌.基于无线通信的温室环境监控系统设计[J]中国农机化学报，2015，36（1）：124-127
[3]徐焕良，张灏.基于低功耗传输方法的设施花卉环境监控系统设计[J].农业工程学报，2013，29（4）：278-280
[4]李玲.基于数据挖掘的盆栽智能浇灌系统研究与实现[D].青岛：青岛理工大学，2013
作者:罗田园 单位:平顶山一中新区学校
