大棚温室环境监控系统的设计.pdf

第31卷第4期湖南科技学院学报Vol.31No.4
2010年4月JournalofHunanUniversityofScienceandEngineeringApr.2010

大棚温室环境监控系统的设计

杨利春张文昭汪贻龙晓辉刘敏

(湖南科技学院电子工程系,湖南永州425100)
摘要：为了更好地控制大棚温室环境，提高作物产量，设计了大棚温室环境监控系统。系统对温室大棚的温度、湿度、

光照和CO2浓度等信号进行了监测，一旦某些参数值超过设定的上、下限值，微控制器将发出报警，并提示对相应参量进行
人工或自动调节控制。通过在永州苗圃农场对4号温室实地检测（此温室种植黄瓜），该装置对农作物产量的提高起到了积
极作用。
关键词：大棚;温室环境;监控系统;STC12C5410AD
中图分类号：TP271文献标识码：A文章编号：1673-2219（2010）04-0065-03

0引言和CO2浓度进行检测，其方框图如图1所示。
我国人多地少，人均占有耕地面积不及世界平均水1.2系统主要硬件设计与实现
平的三分之一，在21世纪未来一段时间内，中国的人口将1.2.1温度检测与控制模块
持续增长，而耕地面积却在逐年减少，如何用较少的土地去温度是影响作物生长发育最重要的环境因子之一，它影
养活更多的人口，解决这一尖锐矛盾具有战略意义。作物受响作物体内的一切生理变化。本系统根据作物生长温度条
地域适应性、季节性及自然灾害的影响比较大，在纯自然的件，选用了美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流
条件下，大部分时间不能进行正常农业生产，造成人力、物源AD590作温度传感器，其测量精度为0.3℃，测量范围为
力的大量浪费，进行温室栽培后就可以极大的减弱对作物生-40℃到+50℃，具有线性好、精度适中、灵敏度高等优点。
长不利的环境因素来促进作物生长，有利于缓解季节矛盾，通过信号调理电路，将电压信号经A/D变换后传送给微处
提高作物产量。基于此，本设计将计算机技术、传感器技术、理器进行数据处理，发出输出控制信号对相应的温度调节器
控制技术、通讯技术、生物技术以及环境科学等多种技术和进行相应的调节，控制装置进行升温或者降温。本系统在升
学科融为一体，开发出功能齐全的完全智能化的温室环境监温上采用热风采暖的方式，该方式设备简单、成本低、预热
控系统，对于促进农业增产、增收，推进我国农业智能化进时间短，可通过管道均匀分配到温室各个部位，温室受热均
程具有极为重要的意义，同时也具有很大的市场商机。匀；在降温上采用蒸发降温装置，根据温差大小启动不同的
降温设备，降温效果好。
1系统设计方案
1.1系统设计思路
本系统采用STC12C5410AD单片机为主控芯片，该单
片机是一种单时钟周期（机器周期为1T）、高速、低功耗、
超强干扰的新一代8051单片机，内部集成MAX810专用复
位电路，4路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控
制，强干扰场合。分别采用相应传感器对温度、湿度、光照

收稿日期：2009－10－15
基金项目：2008湖南省教育厅“研究性学习与创新性图1系统总体方框图
实验”资助项目（湘教通[2008]269号264）。在设计测温电路时，首先应将电流转换成电压，由于
作者简介：杨利春（1986－），男，本科，研究方向为AD590为电流输出元件，它的温度每升高1K，电流就增加
电子技术应用。张文昭（1968－），女，硕士，高级实验师，1uA，当AD590的电流通过一个10K的电阻时，这个电阻
研究方向为电子技术与计算机应用。上的压降为10mV，即转换为了10mV/K，为了使此电阻精
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确，可用一个9.6K的电阻与一个1K电位器串联，然后通设计采用了利用光电子产生的电流来测量光照强度的光照
过调节电位器来获得精确的10K,具体电路如图2所示：传感器-光敏三极管3DU33作为感光元件。通过光敏三极管
产生的电流信号，经过信号处理电路将电流信号变为电压信
号，经A/D变换后送给微处理器进行数据处理，经微处理
器输出控制信号对相应的光照强度调节器进行相应的措施，
改善光照环境。
本系统采用微处理器对光照传感器所采集的参数进行
分析，若光线强度小于根据实验测定的作物需要光强，则点
亮锗灯来补充光强；若光线强度大于根据实验测定的作物需
要的光强，则微处理器发出信号，控制大棚的遮阳网的面向
图2电流/电压及绝对/摄氏温标转换电路太阳的倾斜程度，从而降低大棚内部的光强。

1.2.2湿度检测与控制模块1.2.4CO2浓度检测与控制模块

湿度是指温室内空气的相对湿度，它是表示空气潮湿程CO2是植物光合作用的主要原料，直接影响着植物的生
度的物理量，用%RH表示。针对温室具体环境，本系统采长发育。本系统选用美国FIGARO公