基于单片机的无土栽培智能控制系统设计
2019-09-19杨晓晨吴其
杨晓晨 吴其
摘 要：以STC89C52单片机为控制中心，系统采用LCD12864作为可视化模块，同时配有A/D转换模块、继电器模块以及nrf905无线传输模块组成。通过系统控制继电器对环境进行控制，调节湿度温度等信息，进行无土栽培控制。
关键词：STC89C51单片机;nrf95传输模块;无土栽培
中图分类号：S668文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.08.067
发展农业现代化离不开电子技术的快速发展，农业生产正在向着机械化、智能化、遥控化方向发展，利用电子技术增加产量的同时减少成本，如今可用单片机及各类检测模块更加精准地进行检测分析，使我国的农业技术得到快速的发展。
1 系统概述
本文所介绍的是一款可以采集空气温度、湿度、光照以及培养液PH值的智能系统，同时通过无线传输模式将检测信息传输给控制中心，通过LCD12864显示屏进行信息显示。系统所涉及的是STC89C52单片机作为最小系统，同时配有传感器的信号采集模块、A/D转换模块、LCD显示模块、继电器模块以及无线传输模块。
1.1 系统功能设计
通过nrf905进行无线传输，将检测的空气温湿度、光照和培养液浓度传输给LCD12864液晶显示屏中。
通过按键模块进行远程控制，对继电器进行远程控制，当检测的浓度低于设定值，系统分析需要浇水时，通过继电器控制水阀运转进行浇水。系统可以通过远端的PC机上的组态软件对继电器进行控制，实现可以远程控制功能。
1.2 系统的组成
本文的设计系统主要由单片机的最小系统和传感器模块、信息采集及数据转换模块、液晶显示模块、继电器模块和nrf905无线传输模块组成。
单片机最小系统选用的是STC89C52单片机，传感器模块选用的是温湿度传感器，信号采集电路选择的是DS18B20温度测量电路，并使用ADC0831在湿敏电阻上执行模数转换，并对光敏电阻进行模数转换[1]。
2 方案设计
2.1 采集信号的传输方式
无土栽培应用信息数据采集技术和传输技术，以及远程监测，需要通信手段来实现，通常对于通信传输介质可以分为有线和无线通信。本文使用无线通信技术将检测装置连接到执行器和控制器，实现对温室环境及各类要求数据参数进行检测、调控，更加便捷，提高可移动性。
2.2 模数转换设计
由于本文选用的单片机是STC89C52，所以考虑到单片机的硬件要求，系统选用ADC0831模数转换器，它是一款只有一个通道的8位逐次逼近式的转换器，所以只需要一个引脚。
2.3 控制电路的设计
本文选用的是5 V电磁继电器来控制增减设备，但控制设备选用的都是220 V电压，采用5 V继电器驱动220 V控制设备是可行的。
3 系统硬件设计
该系统选择了一个单片的STC89C52晶体作为一个低成本和高性能的8位微型控制器，主电源中接口VSS是系统接地端、VCC是接5 V电压端，XTAL1与XTCL2是外接晶振的引脚。最小系统中添加了复位电路，在上电后VCC接通约5 V电压后才可以使晶振电路进行稳定工作。同时为了保证系统各部分同步，添加了一个晶振电路。
系统设定温度采集部分采用的是DS18B20温度采集电路，系统使用“一线总线”模式的接口温度传感器。一线总线成本低，连接方式简便，测试温度范围广、精准度高。系统中设置EEPROM的報警温度存储器，当断电后依然可以保存信息[2]。
对于系统的空气湿度采集部分中，ADC0831用于转换湿度敏感电阻的模数。湿敏电阻的工作原理主要是通过湿敏材料吸收空气中的水分，系统电阻值随湿度变化而改变。其适用的范围广，响应迅速，抗干扰能力强。
光敏电阻受到光照之后，其阻值会变小。当用特定波长的光照射时，这些材料具有快速降低电阻的性质，阻值随入射光强度而变化，这是因为光照导致光敏电阻的电阻迅速下降。入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增加。
继电器是一种通常用于电动控制电路的电气控制装置，其性能优点主要包括工作性能稳定、使用寿命长、体积小、运作快。可广泛应用于自动化、遥控、通信等领域。
nrf905无线传输主要包括频率合成器、接受调节器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成。工作电源在3.5 V左右，其无限模块引脚中TX_EN为工作模式选择接口，TRX_CE是芯片发送或接收的输出，PWR_UP是芯片的上电，AM是地址匹配，MISO和MOSI分别是输出和SPI输入。
4 结束语
本文主要设计的系统为无土栽培技术对温室的空气温度、湿度、环境光照等信息进行检测控制，更有效地实现智能培育。同时，无线传输模块被配置为无线传输信息，有效地实现无土栽培智能控制系统。
参考文献：
[1] 李军.检测技术及仪表[M].北京：中国轻工业出版社，2008.
[2] 白玉.单片机在温控系统中的应用[J].辽宁教育学院学报，2002（5）.
