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基于單片機的溫室自動灌溉系統(tǒng)設計
孟 珩 2022/11/27 9:00:51
（接上頁）微調(diào)。復位電路采用手動及上電自動復位結合的方式進行設計，電路如圖3所示。
圖3 單片機最小系統(tǒng)電路
2.2 電源模塊電路
控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，要求設計可靠的電源模塊電路對系統(tǒng)進行供電。該溫室灌溉系統(tǒng)控制器、四線制土壤濕度計監(jiān)測模塊所需供電電源均為5V，該電路采用7805DC-DC穩(wěn)壓芯片對12V電源進行降壓，設計電路如圖4所示。
圖4 電源模塊電路
2.3 土壤濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊電路
本設計選用四線制土壤濕度傳感器模塊，該模塊采用3.3-5V供電，模擬量AO端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832輸入端相連，進行AD轉(zhuǎn)換，可以得到更準確的土壤濕度值，設計電路如圖5所示。
圖5 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊電路
2.4 報警及繼電器控制電路
該控制系統(tǒng)設置土壤濕度監(jiān)測報警裝置，當溫室內(nèi)土壤濕度低于設定限值時，該報警電路動作，同時進行相應調(diào)控，設計電路如圖6所示。該溫室土壤灌溉系統(tǒng)的設備有噴灌、滴管等裝置，單片機不能對其進行直接驅(qū)動，需要設計驅(qū)動電路間接進行調(diào)控，以噴灌裝置為例，單片機通過控制繼電器間接實現(xiàn)對噴灌裝置的控制，設計電路如圖7所示。
圖6 報警模塊電路 圖7 繼電器控制模塊電路
2.5 串口通信模塊電路
該控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)下位機和上位機的可靠通信，設計采用MAX232芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232電平。電腦端的串行接口9芯串口線與單片機電路中設計的9針插座相連，如圖8所示。
圖8 串口通信模塊電路
3 溫室灌溉系統(tǒng)軟件程序設計
在該系統(tǒng)硬件電路設計的基礎上，根據(jù)控制特點及需求分析，采用模塊化編程的思路對軟件程序進行了設計。系統(tǒng)上電后，設備完成初始化，傳感器開始進行數(shù)據(jù)采集，并完成A/D轉(zhuǎn)換，且設備進行按鍵檢測，判斷系統(tǒng)是否進入設置模式，進行相應操作。系統(tǒng)判斷有無上位機指令發(fā)出，并定時進行數(shù)據(jù)上傳，其主程序流程圖，如圖9所示。
圖9.系統(tǒng)主程序流程圖
本裝置上位機界面的設計選用了NI公司開發(fā)的Labview軟件，該軟件采用圖形化語言進行程序設計，所用指令清晰且更容易理解，整個開發(fā)周期較短。上位機和下位機通過串口進行通信，通過運行界面設置串口號、波特率，當上位機向單片機發(fā)送字符C時，進行數(shù)據(jù)上傳，上位機不斷讀取采集數(shù)據(jù)，為后續(xù)土壤濕度控制提供判斷依據(jù)。
圖10.串口讀取程序設計
4. 系統(tǒng)調(diào)試
在完成硬件和軟件設計的基礎上，對系統(tǒng)進行了調(diào)試，下位機硬件電路工作正常，可以進行穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集，并通過Labview上位機界面進行顯示，根據(jù)預設值判斷是否進行土壤灌溉。
首先將串口號和波特率分別設置成COM3串口和9600bps，點擊系統(tǒng)運行按鍵后，裝置啟動。按照程序設置的上傳周期進行土壤的濕度值上傳，并與系統(tǒng)功能驗證中設置的土壤適宜濕度值50%進行比較，若不符合設置值，系統(tǒng)的調(diào)控機構可觸發(fā)相應的調(diào)節(jié)措施。該裝置分別在棚架兩側和溫室中央設置了三個土壤濕度傳感器，當前運行界面三個監(jiān)測點分別顯示的濕度值為56.1%、52.3%、31.7%，可以看出3#濕度傳感器采集到的溫室中部土壤濕度值小于作物需要的適宜濕度值，滴灌設備啟動進行適度調(diào)節(jié)，可以觀察到當前滴灌設備運行指示燈點亮，表明調(diào)控設備處于工作狀態(tài)。
圖11.監(jiān)控畫面
5. 結語
本文設計了一種基于（未完，下一頁）
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