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花房溫室系統(tǒng)電路程序設(shè)計(jì)
當(dāng)今社會(huì)是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展、越來(lái)越多的人喜歡養(yǎng)殖一些名品的花卉，這些珍貴的花卉通常都是南方品種，現(xiàn)在這些花卉被移植到北方來(lái)養(yǎng)殖及其困難，對(duì)于冬天來(lái)說(shuō)，北方溫度較低，花卉需要一定的溫度濕度才能存活，這就需要我們要在花卉溫室系統(tǒng)中合理的控制溫度，冬季在12～15℃較為合適。目前，市面上溫室應(yīng)用智能控制的為數(shù)不多，并且價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜和性能不穩(wěn)定，不適合群眾的需求。基于這種條件，我們提出一種切實(shí)可行的花房溫室系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，本方法控制簡(jiǎn)單，性能溫度且成本低，在花卉栽培中有一定的應(yīng)用價(jià)值。
我們本著創(chuàng)新和實(shí)用的理念，用HOLTEK MCU來(lái)代替計(jì)算機(jī)作為主控制器，做為花房溫室檢測(cè)系統(tǒng)的核心控制部分，利用傳感器對(duì)溫度濕度以及光照強(qiáng)度的檢測(cè)，并能設(shè)置其范圍值，如超出范圍后能報(bào)警并能觸發(fā)相應(yīng)信號(hào)來(lái)調(diào)整溫室環(huán)境因子，并能控制對(duì)花房溫度進(jìn)行加熱，利用空調(diào)對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用電機(jī)調(diào)整遮陽(yáng)網(wǎng)滾筒機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整光照度。
一、花房溫室系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
本花房溫室系統(tǒng)主要包括，電源控制部分，溫濕度傳感器采集模塊、測(cè)光模塊、HOLTEK MCU數(shù)據(jù)處理部分、資料數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)部分以及控制外圍溫度、濕度光照強(qiáng)度的電路。其采用的核心理論——嵌入式電子技術(shù)和傳感器技術(shù)?？傮w結(jié)構(gòu)圖如圖1。
1.1傳感器采集系統(tǒng)
傳感器采集系統(tǒng)作用是將氣候參數(shù)（溫度、濕度和光照強(qiáng)度）轉(zhuǎn)換成電壓參數(shù)，它是花房溫室系系統(tǒng)的主要信息來(lái)源，關(guān)系到溫室系統(tǒng)的檢測(cè)、和控制的可靠性和準(zhǔn)確性。將傳感器得到的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)變換，A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)行采樣，將數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)。
1.2信息處理系統(tǒng)
信息處理系統(tǒng)是整個(gè)花房溫室系統(tǒng)的核心部分，主要采用了HOLTEK MCU作為主控芯片，將傳感器采集到數(shù)據(jù)存入單片機(jī)，然后進(jìn)行處理，系統(tǒng)主要包括環(huán)境因子參數(shù)的預(yù)設(shè)置（包括溫度、濕度和光照強(qiáng)度），信號(hào)處理和控制三部分。最初將一個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)花卉的生長(zhǎng)環(huán)境因子按要求進(jìn)行設(shè)置，然后與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，為控制提供依據(jù)，最后向控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)（溫度、濕度和光照強(qiáng)度）。
1.3外圍控制執(zhí)行系統(tǒng)
本系統(tǒng)主要包括一些設(shè)備，包括加熱器、水泵、空調(diào)、通風(fēng)機(jī)和光照調(diào)節(jié)裝置（遮陽(yáng)網(wǎng)滾筒機(jī)構(gòu)和補(bǔ)充照明設(shè)備），這些事自動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置。
二、花房溫室系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
本花房溫室系統(tǒng)以HOLTEK MCU為主控制器，通過(guò)單總線與溫濕度傳感器通訊，發(fā)送檢測(cè)命令，并接收檢測(cè)結(jié)果，用自己內(nèi)部集成的AD轉(zhuǎn)換芯片將光明電阻隨光照變化的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，把兩次檢測(cè)到的結(jié)果顯示到12864液晶上，然后通過(guò)輸入輸出口對(duì)按鍵進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)12864液晶的相互配合，使用戶設(shè)置其相應(yīng)的范圍值。最后將檢測(cè)結(jié)果與設(shè)置值相比較，若超過(guò)范圍則報(bào)警并觸發(fā)相應(yīng)信號(hào)來(lái)自動(dòng)調(diào)整實(shí)時(shí)參數(shù)值。
2.1傳感器采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要采用了DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單總線串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷［1］。
2.2微處理器核心模塊
本文所設(shè)計(jì)的花房溫室系統(tǒng)采用了盛群?jiǎn)纹瑱C(jī)公司的8位HOLTEK系列單片機(jī)作為核心模塊。選取HT46R23微處理器為主控芯片。
外圍電路主要包括鍵盤(pán)按鈕控制，開(kāi)關(guān)按鈕，單片機(jī)復(fù)位電路，12864液晶顯示電路，溫濕度信號(hào)采集電路。本裝置采用32768的晶體振蕩器給時(shí)鐘信號(hào)，報(bào)警電路。
其中溫濕度信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)PB0口，按鍵用的是單片機(jī)的PA4－PA7口，報(bào)警電路用的是PA0口，指示報(bào)警燈用PA0－PA1口，12864顯示芯片用的是PB4－PB7和PC3、PC4口，AD轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)采集通道用PB0口。電源采用的是交流供電，通過(guò)變壓器和整理得到直流供電電源。
三、花房溫室系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本裝置主要包括數(shù)據(jù)采集輸入，處理數(shù)據(jù)程序，主要通過(guò)HOLTEK單片機(jī)完成，并在12864液晶上進(jìn)行顯示，并能通過(guò)按鍵控制查找相應(yīng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件進(jìn)行環(huán)境因子的預(yù)設(shè)置，所測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)控制單片機(jī)I/O口，實(shí)現(xiàn)報(bào)警等功能。軟件系統(tǒng)主要包括：
（1）HOLTEK控制程序模塊：作為系統(tǒng)的主控制程序模塊，通過(guò)編程控制其他程序模塊的協(xié)調(diào)工作；鍵盤(pán)程序模塊：用來(lái)實(shí)現(xiàn)課題要求功能，使單片機(jī)完成相應(yīng)的控制功能。
（2）液晶顯示程序模塊：使用字符型液晶顯示器顯示要求信息。
總結(jié)
本文所設(shè)計(jì)的花房溫室系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)測(cè)試運(yùn)行，證明其性能穩(wěn)定，工作可靠，較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度濕度等指標(biāo)的控制，主要采用HOLTEK MCU來(lái)作為主控制器，能對(duì)實(shí)現(xiàn)溫度濕度以及光照強(qiáng)度的檢測(cè)，并能設(shè)置其范圍值，超出范圍后能報(bào)警并能觸發(fā)相應(yīng)信號(hào)來(lái)調(diào)整溫室環(huán)境因子?？梢杂糜谛⌒蜏厥一ɑ莛B(yǎng)殖，對(duì)一些名貴品種花卉來(lái)北方養(yǎng)殖提供了解決方案，這使得其能投入生產(chǎn)實(shí)踐創(chuàng)造有利優(yōu)勢(shì)。
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