自动温控农业大棚的设计

文/王勤湧

1 引言

传统的农业大棚种植全靠经验，智慧农业大棚提供了一种科学化种植的方法，通过各类传感器实时监测环境的变化，再通过各类自动化控制设备实现环境的调节，使之适合农作物的生长，提高农作物的产量，本文设计了一种大棚温度控制方法，实现了智慧农业大棚的部分功能。

2 手机APP端的开发

设计使用安卓手机APP 与终端Wi-Fi 设备进行连接，并将设定的温度参数发送到终端，因此手机APP 端主要实现以下几个功能：

（1）Wi-Fi 的 开启：打 开APP 后，首先通过Wi-FiManager.isWifiEnabled() 查 看Wi-Fi 是否开启，如果未开启，则通过Wi-FiManager.setWifiEnabled(true)开启Wi-Fi。

（2）Wi-Fi 的扫描搜索：在点击扫描按钮后，通过Wi-FiManager.startScan()来开始扫描周边的Wi-Fi 信号，同时创建一个广播接收者BroadcastReceiver()来获取扫描的结果，再通过getScanResults()获取到扫描结果的集合。

（3）Wi-Fi 的连接：连接时首先需判断Wi-Fi 的加密方式，同时需判断是否保存过当前的Wi-Fi 信息，如果未连接过，则需弹出密码输入框，接着调用addNetwork()和enableNetwork()进行Wi-Fi 的连接，在连接过程中，仍需使用广播接收者接收连接过程中返回的状态，如连接成功，则提示消息。

（4）数据传输：需要创建两个线程分别实现数据传输和监听连接。

3 温度控制电路的设计

3.1 单片机最小系统

单片机主控芯片选用STC11L01，STC11L01 是一款增强型8051 单片机，供电电压2.4V～3.6V，FLASH 存储容量1K，共两个16 位的定时器，能够满足红外信号的发射要求。最小系统如图1所示。

其中串口TXD,RXD 即可作为下载口，也连接Wi-Fi 模块进行通讯，CTR 信号连接红外控制电路，Tem 信号连接温度传感器电路。

3.2 Wi-Fi电路

Wi-Fi 模块采用安信可ESP8266 模块，内置32bit 的MCU，是一款超低功耗的UART转Wi-Fi 模组，板载Wi-Fi 天线，空间占用小，模块的相关工作状态可通过发送串口AT 命令进行任意切换，电路图如图2所示。

在本设计中，Wi-Fi 模块需要设置为AP服务器模式以供手机进行连接，相关操作步骤如下：

图1：单片机最小系统

图2：Wi-Fi 电路

图3：红外电路及温度传感器电路

① 设置为AP 模式：AT+CWMODE=2 改命令掉电不丢失

②AT+CWSAP="esp8266","12345678",1,2 设置Wi-Fi 的SSID，密码，通道，加密方式，该命令掉电不丢失

③ AT+C I PA P="1 9 2.1 6 8.4.2","192.168.4.1","255.255.255.0" 设置AP 模式的IP，网关，子网掩码，该命令掉电不丢失

④AT+CIPMUX=1 开启多连接，重启丢失,多连接需关闭数据透传

⑤AT+CIPSERVER=1,333 配置为服务器模式，端口号为333

3.3 红外电路及温度传感器电路

红外电路采用mos 管作为驱动，其中R2作为限流电阻，红外信号的发射需要遵循一定的协议标准，各个厂家的标准有较大的差异，本设计采用格力空调的标准，主要参数包括：

载波占空比：50%

载波频率：38Khz

逻辑0：640us 有载波+560us 无载波

逻辑1：640us 有载波+1680us 无载波

相关逻辑可采用定时器实现。

温度传感器采用DS18B20 数字温度传感器，通讯接口简单，当温度不在指定的范围时，可控制红外命令空调制冷或制暖。如图3所示。

4 结束语

设计采用安卓APP 与Wi-Fi 模块进行通讯，并通过51 单片机发送红外信号控制空调，对现今智慧农业的设计提供了一种可选的参考方法。