温室大棚气肥施放单片机控制系统

彭恩怀

【摘要】    本文设计了一款温室气肥施放控制系统，使用AT89C52单片机作为主控模块，通过MQ传感器检测二氧化碳，根据浓度自动控制施放模块。按照上述功能，本文对系统的硬件电路和软件程序进行设计，采用Proteus实现软硬件的联合仿真。结果表明本文设计的气肥施放系统实现了二氧化碳的检测、显示、报警以及自动控制等功能。

【关键词】    温室大棚    气肥    二氧化碳

大棚温室系统具有目的明确、对象繁多、机制复杂等特征。适当的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分与营养以及有害气体浓度，都会影响作物生长。气肥施放系统作为一种新型的二氧化碳控制系统，能够实时监测温室中的二氧化碳浓度并进行控制，对温室大棚的发展具有重要意义。

一、总体设计

本文设计的气肥施放系统以单片机和二氧化碳传感器为主，单片机接受传感器检测到的二氧化碳浓度后，与设定浓度值比较，若低于设定值，则采用LED灯报警，同时驱动模块施放气肥，从而维持大棚中的二氧化碳浓度。而LCD则实时显示检测与设定的浓度值。该系统可根据不同要求通过按键调节浓度设定值。

二、硬件电路设计

1、硬件电路设计。本系统共有6个模块，分别为单片机控制模块、二氧化碳浓度检测模块、显示模块，报警模块、按键模块和气肥施放模块。2、单片机核心控制电路设计。由于性价比相对较低、性能较高、电压较低、耗能较低，且运算功能较强、编程较为灵活，适用于多种逻辑程序，有定时器和计数器功能，可用于定时和计数工作，本系统选择AT89C52单片机作为核心控制模塊。在复位、晶振、电源电路的共同配合作用下，AT89C52单片机实现正常的工作。复位电路、时钟电路和下载口，构成单片机控制电路。3、显示电路设计。显示电路显示检测到的温室大棚二氧化碳浓度值，设定的调节值，采用LCD1602完成显示功能，单片机P0与显示模块的数据引脚连接，2.5、2.6以及2.7引脚对LCD时序控制，来实现显示操作。4、按键电路设计。K1按键是切换设置二氧化碳上限值，与单片机的P3.4连接，K2按键与单片机的P3.5引脚连接对大棚温二氧化碳上限增调节，K3按键与单片机的P3.6连接对大棚二氧化碳上限减调节。通过读取引脚值，来判断有没有按键按下。5、报警电路。温室大棚的二氧化碳值异常时除了LED指示，声音报警也同时进行。本文实现了三种不同程度的报警提示，当二氧化碳浓度极低时，绿灯亮，二氧化碳浓度较低时，黄灯亮，当二氧化碳浓度正常时，红灯亮;只有二氧化碳浓度低时蜂鸣器报警提示。6、气肥施放电路。当二氧化碳浓度低时，需要施放起飞来调节大棚二氧化碳。本设计通过继电器来实现气肥施放，单片机的P2.4引脚实现对继电器的驱动控制，输出高电平继电器工作实现气肥施放。

三、 系统软件设计

系统程序主实现无限循环，根据读取的二氧化碳浓度值，对报警模块，驱动模块以及显示模块进行控制，实现气肥的自动施放。主程序流程图如图1所示。

二氧化碳读取模块：转换得到的二氧化碳浓度信号属于模拟量，单片机因为是数字芯片，不能直接读取到电压和电流值，需要经过信号转换才可以。本设计采用AD0832实现数模转换，AD模块的比较电压一般都是5V，其模数转换的关系如式所示。

四、系统仿真测试

本文利用Proteus实现对气肥施放系统功能的仿真验证。上电后，LCD会自动显示检测到的大棚二氧化碳浓度值和设定的比较值，如果检测值低于比较值，系统灯亮声响报警，同时气肥驱动模块会自动施放气肥，直到大棚二氧化碳浓度值符合设定值。此外，可以通过按键随时调节界限值。

总结：本文完成了一款大棚气肥自动控制系统，实现对大棚环境二氧化碳自动检测、显示、报警以及控制，对改善大棚农作物生长环境意义重大。虽然完成了整个控制系统功能，整个系统还具有较大的完善控制，比如增加温湿度检测功能，土壤PH检测功能等。

参  考  文  献

[1]黄丽. 基于单片机的环境温湿度实时检测系统的设计与实现[J]. 电脑知识与技术，2016，12（18）：216-217.

[2]魏旭东，史颖刚，刘利付，旺张猛. 基于ZigBee的温室环境检测系统设计[J]. 内蒙古农业大学学报（自然科学版），2016，37（04）：90-99.