一种寒地水稻育秧大棚智能控制系统的制作方法

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种寒地水稻育秧大棚智能控制系统。

背景技术：

设施农业是人为地采取一定的技术和设施，通过改变小范围环境因素( 温湿度、水分、肥料、土壤温湿度及光照等) 来满足植物的生长需要的一种技术。可见，设施农业是一种摆脱了依赖自然环境的一种有效的生产农业。在设施农业方面研究有所成就的实例很多: 王巍等人以MSP430F149为核心研究的无线传输模式的温室大棚监控系统； 田芳明等人同样以MSP430F149为核心研制了温室大棚监控系统，通过观测室内的PC机及手机终端监控棚内各点的实时信息，实现了自动电动卷帘功能和棚内的电磁开关微喷功能等。

AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

技术实现要素：

本发明的目的是为了帮助农户更好地监测、控制水稻生长环境，设计了一种寒地水稻育秧大棚智能控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

寒地水稻育秧大棚智能控制系统由单片机、复位电路、空气温度检测、空气湿度检测、土壤温度检测、土壤水分检测、键盘及显示及控制电路等部分构成。其对空气中的温湿度、土壤温度及水分等的采集是通过数字式传感器实现的。数字传感器监测到的数值通过JM12864F显示；同时，设置了4个按键控制卷帘电机；当监测到的数值超出了系统所设定数值的上下限范围时，单片机开始对电路进行控制，以方便用户进行控制。

所述的时钟电路主要为单片机的工作提供时间基准，在XTAL1和XTAL2之间接一个晶振及两个电容就构成时钟电路，电路中的电容和石英晶振对振荡频率有微调作用，通常取(30±10) pF石英晶体，选择6MHz或12MHz都可以。

所述的复位电路由单片机的RST管脚为主机提供了一个外部复位信号输入口，复位信号是高电平有效，单片机的复位方式可由手动复位方式完成。

所述的显示电路为JM12864F，无论在硬件连接还是软件调试方面都比数码管有一定的优势。主要体现为: 显示快捷简单，只要把钥匙显示内容放入显示模块的存储器里，就可以直观地把要显示的内容显示出来。

所述的动作执行电路采用继电路进行控制，通过继电器开闭来控制卷帘电机进行开关棚。这一模块是在系统把实际环境温湿度值与给定界限值相比较后，在越限的情况下执行卷帘电机开/ 关棚操作。

所述的温度传感器选用DSl8820温度传感器,该传感器在出厂的时候有自己固定的序列号，序列号为64位，且具有唯一性,CPU 只需1根端口线就能与多个DSl8820 进行通信。

所述的单片机控制系统选用AT89S52。

所述的上位机是一台微型计算机，主要作用是通过RS－485 进行串行通讯，同时对下位机进行一系列的控制: ①向下位机发送采集数据和输出控制的命令； ②接收上传的下位机采集到的数据。③对下位机进行编号、改变下位机的工作方式、设定下位机温度报警的上下限值，以及参数的控制； ④对采集到的数据进行显示、存储及查询历史数据。

本发明的有益效果是：

本系统可监测农业设施现场空气温湿度、土壤温度、土壤水分含量等，并进行统计分析，根据育苗温度设置上下限值，控制电机通风换气等过程的决策和远程调控。这套设备集数据测量、存储、远程调控和自动报警为一体，使工作人员在办公室里就能通过网络看到植物生长状况，并进行远程监控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统整体设计图。

图2是系统总流程图。

具体实施方式

如图1所示，寒地水稻育秧大棚智能控制系统由单片机、复位电路、空气温度检测、空气湿度检测、土壤温度检测、土壤水分检测、键盘及显示及控制电路等部分构成。其对空气中的温湿度、土壤温度及水分等的采集是通过数字式传感器实现的。数字传感器监测到的数值通过JM12864F显示；同时，设置了4个按键控制卷帘电机；当监测到的数值超出了系统所设定数值的上下限范围时，单片机开始对电路进行控制，以方便用户进行控制。系统的主要功能主要包括以下3个: 棚内环境参数的实时采集、棚内卷帘通风与微喷的控制及上位机的实时监控。棚内环境参数的实时采集功能实现了对土壤和空气的温湿度、光照强度、CO2浓度及pH值等的采集；通过安装的一些传感器、数据采集模块和单片机实现实时检测功能，并将检测的结果数据显示在控制柜的LED 显示屏上； 最后，将这些数据一并通过无线传输模块发送到上位机，以便园区管理者实时地对棚内的情况进行了解。棚内卷帘通风与微喷的控制功能主要是通过分析采集到的棚内的各种环境参数，结合棚内作物的自身特点要求进行智能决策，实现对卷帘通风和微喷的自动控制。

RS－485串行通讯具有很多优点，其中比较突出的是它具有前瞻性，是多发送器的电路新标准，采用的电气接口方式是差分平衡方式，可以从根本上消除地线信号。同时，RS－485串行通讯可以实现距离较长的高速通讯功能。虽然RS-485串行通讯可以进行长距离高速通信，但现实情况是大棚到计算机的距离较长，RS－485串行通讯现有的能力实现不了实际的需要。因此，还需要在控制系统的上位机和单片机之间安装一个RS－485的转换器来实现数据的传输。RS－485串行通讯的作用是实现控制系统中上位机与单片机系统之间的通讯: 上位机给下位机下达各种命令，下位机根据上位机下达的命令进行判断； 根据判断的结果，下位机给上位机发送该命令所要执行的任务。

如图2所示，系统软件流程图，系统以C#作为开发语言，开发了水稻育秧棚智能化监控系统，能够直观地显示各个育秧棚内的环境因子变化。同时，采用SQL2000数据库对所采集的数据进行存储，通过运算处理显示各个棚的环境参数，显示形式以数字、图形、曲线为主。用户可以随时查阅历史数据、对比每天监测的数据并导出Excel 表格文件，进行分析、报表、打印等操作；另外，还能够根据水稻育秧期的不同时间段对棚内环境参数的不同要求，来设置棚内的参数限值。