一種簡易溫室控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種簡易溫室控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括微控制器模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、時鐘模塊、執(zhí)行輸出模塊、通信模塊和上位機(jī)，微控制器模塊分別與電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊、報警模塊、存儲模塊、時鐘模塊和執(zhí)行輸出模塊相連接，上位機(jī)通過通信模塊與微控制器模塊相連接，該系統(tǒng)不僅可對溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照度、和CO2濃度等環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)時采集、顯示和存儲，而且能按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對溫室環(huán)境進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以滿足不同農(nóng)作物的生長要求。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可靠性高，易于推廣。
【專利說明】
一種簡易溫室控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種簡易溫室控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]溫室是一種可以改變植物生長環(huán)境，為植物生長創(chuàng)造更好條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊ｋS著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種園藝溫室和農(nóng)作物溫室的數(shù)量在不斷的增加，目前這些溫室環(huán)境的控制大部分仍靠人工經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行手動控制，這種控制方式生產(chǎn)效率低下，且隨著人工成本的提高，單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本偏高，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。另一方面隨著溫室作物趨向于多樣化，對環(huán)境的要求越來越高，手動控制的低精度特點(diǎn)已不能完全滿足溫室作物生長的需求。因此采用智能溫室控制代替手工控制是現(xiàn)代溫室發(fā)展的一個必然趨勢，而當(dāng)今國內(nèi)常見的智能溫室系統(tǒng)大都是采用工控機(jī)或者PLC方案，其控制成本高，性價比低，較大部分用戶經(jīng)濟(jì)能力承受不起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，提出了一種低成本的簡易溫室控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可對溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照度、和C02濃度等環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)時采集、顯示和存儲，而且能按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對溫室環(huán)境進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以滿足不同農(nóng)作物的生長要求。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，造價低廉，易于推廣。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種簡易溫室控制系統(tǒng)，包括微控制器模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、時鐘模塊、執(zhí)行輸出模塊、通信模塊和上位機(jī)，所述微控制器模塊分別與電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊、報警模塊、存儲模塊、時鐘模塊和執(zhí)行輸出模塊相連接，所述的上位機(jī)通過通信模塊與微控制器模塊相連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括分別連接在微控制器模塊上的溫濕度采集模塊、光照度采集模塊、CO2濃度采集模塊，所述的執(zhí)行輸出模塊包括連接在微控制器模塊上的繼電器輸出模塊。
[0006]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述的執(zhí)行輸出模塊還包括分別連接在繼電器輸出模塊上的自然通風(fēng)系統(tǒng)、增溫系統(tǒng)、濕簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、滴管系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)和C02發(fā)生器。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述微控制器模塊采用STC12C5A60S2單片機(jī)，所述電源模塊采用開關(guān)電源，所述溫濕度采集模塊選用智能數(shù)字溫濕度傳感器SHTll，所述光照度采集模塊選用光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TSL2561，所述的⑶2濃度采集模塊選用固態(tài)電化學(xué)C02傳感器芯片TGS4160，所述存儲模塊選存儲芯片AT24C64，所述時鐘模塊選用時鐘芯片DS1302，所述液晶顯示模塊采用12864液晶顯示器，所述的通信模塊選用芯片MAX232。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述報警模塊包括發(fā)光二極管和無源蜂鳴器，該蜂鳴器經(jīng)三極管與微控制器連接。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述鍵盤模塊包括有四個獨(dú)立按鍵，所述鍵盤模塊包括有四個獨(dú)立按鍵，分別代表功能設(shè)置鍵、參數(shù)上調(diào)鍵、參數(shù)下調(diào)鍵和參數(shù)上下極限選擇鍵。
[0010]本實(shí)用新型有益效果是，
[0011]I)本實(shí)用新型能準(zhǔn)確的對溫室內(nèi)的環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)時采集、顯示、存儲、調(diào)節(jié)與報警，而且可以對環(huán)境因子的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。
[0012]2)本實(shí)用新型可以按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)極限值對溫室環(huán)境進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以滿足不同農(nóng)作物的生長要求。
[0013]3)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，所需器件都是常見易得的，采購周期短，制作成本低，易于安裝與維護(hù)。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)新型進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0017]參見圖1，一種簡易溫室控制系統(tǒng)，包括微控制器模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、時鐘模塊、執(zhí)行輸出模塊、通信模塊和上位機(jī)，所述微控制器模塊分別與電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊、報警模塊、存儲模塊、時鐘模塊和執(zhí)行輸出模塊相連接;所述的上位機(jī)通過通信模塊與微控制器模塊相連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括分別連接在微控制器模塊上的溫濕度采集模塊、光照度采集模塊、CO2濃度采集模塊，所述的執(zhí)行輸出模塊包括連接在微控制器模塊上的繼電器輸出模塊和分別連接在繼電器輸出模塊上的自然通風(fēng)系統(tǒng)、增溫系統(tǒng)、濕簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、滴管系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)和C02發(fā)生器。
[0018]本實(shí)施例中，所述微控制器模塊選用STC公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)STC12C5A60S2。該單片機(jī)內(nèi)部集成8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換電路，是一種高性能，低功耗，超強(qiáng)抗干擾的控制器件，能有效的提高系統(tǒng)的可編程能力及降低系統(tǒng)的功耗，具有良好的使用效果。
[0019]本實(shí)施例中，所述電源模塊采用明瑋公司生產(chǎn)的輸出3路3.3V，5V和12V的開關(guān)電源，其主要作用是為整個系統(tǒng)提供電源，其中3.3V為光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TSL2561提供電源，12V為繼電器提供電源，5V為系統(tǒng)其它元器件提供電源。
[0020]本實(shí)施例中溫濕度采集模塊選用瑞士Scnsir 1n公司生產(chǎn)的智能數(shù)字濕度傳感器SHTll，該傳感器將濕度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能全部集成于一芯片中，可給出全校準(zhǔn)相對溫濕度值輸出；并帶有兩線制的串行接口和內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，使系統(tǒng)的接口設(shè)計變得簡單快捷。光照度采集模塊選用TAOS公司生產(chǎn)的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TSL2561，它是一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，它將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，具有直接I2C接口，與單片連接非常方便。CO2濃度采集模塊選用日本費(fèi)加羅公司生產(chǎn)的固態(tài)電化學(xué)C02傳感器芯片TGS4160，該傳感器具有體積小，壽命長，穩(wěn)定性好和耐高濕低溫等特點(diǎn)，TGS4160內(nèi)部自帶有A/D轉(zhuǎn)換器，它輸出的電壓信號與CO2濃度值呈線性關(guān)系，輸出的電壓信號為O?3.0V，相當(dāng)于O?3000ppm的CO2濃度。該傳感器輸出的電壓信號直接與STC12C5A60S2單片機(jī)的Pl.1/ADC1相連。
[0021]本實(shí)施例中存儲模塊選用美國Atmel公司生產(chǎn)的CM0SEEPR0M存儲芯片AT24C64，該芯片帶有I2C總線接口，容量為64Kbit，可用于存儲所采集的溫室環(huán)境因子和用戶所設(shè)置的各種參數(shù)，并且該芯片掉電也不會丟失數(shù)據(jù)，使用方便。時鐘模塊選用DALL公司的一種高性能，低功耗的時鐘芯片DS1302，通過三線接口與單片機(jī)相連進(jìn)行同步數(shù)據(jù)傳輸，可對年、月、日、周、時、分、秒進(jìn)行精確計時，還具有閏年補(bǔ)償功能，正常工作時由5V電源供電，掉電時還可自動切換到后備電源，繼續(xù)提供準(zhǔn)確時間。液晶顯示模塊采用12864液晶顯示器，可同時顯示128X64個字符，模塊內(nèi)帶標(biāo)準(zhǔn)字庫，外圍電路簡單，使用方便，可與單片機(jī)進(jìn)行8位并行數(shù)據(jù)傳輸。所述的通信模塊選用芯片MAX232，主要用于單片機(jī)與上位機(jī)的通訊。報警模塊采用發(fā)光二極管和無源蜂鳴器，主要負(fù)責(zé)聲音報警和燈光報警，報警電路比較簡單，聲音報警由單片機(jī)引腳接上拉電阻，晶體管和無源蜂鳴器構(gòu)成，燈光報警由一個發(fā)光二極管和一個電阻構(gòu)成。
[0022]本實(shí)施例中鍵盤模塊包括有四個獨(dú)立按鍵，分別代表功能設(shè)置鍵、參數(shù)上調(diào)鍵、參數(shù)下調(diào)鍵和參數(shù)上下極限選擇鍵。正常工作時，液晶顯示器處在實(shí)時顯示模式，溫室的溫度、濕度、光照度、C02濃度和時間都實(shí)時顯示在液晶顯示器上，此時，參數(shù)上調(diào)鍵、參數(shù)下調(diào)鍵和參數(shù)上下極限選擇鍵無效，當(dāng)功能選擇鍵按下一次時，液晶顯示器進(jìn)入溫度報警上下限顯示模式，當(dāng)按下二次功能選擇鍵時，液晶顯示器進(jìn)入濕度報警上下限顯示模式，當(dāng)按下三次功能選擇鍵時，液晶顯示器進(jìn)入光照度報警上下限顯示模式，當(dāng)按下四次功能選擇鍵時，液晶顯示器進(jìn)入⑶2報警上下限顯示模式，當(dāng)按下五次功能選擇鍵時，液晶顯示器回到正常工作的實(shí)時顯示模式。在液晶的溫度報警上下限顯示模式、濕度報警上下限顯示模式、光照度報警上下限顯示模式和二氧話碳報警上下限顯示模式下，可以通過調(diào)整參數(shù)上調(diào)鍵、參數(shù)下調(diào)鍵和參數(shù)上下極限選擇鍵來實(shí)現(xiàn)對溫室控制系統(tǒng)參數(shù)報警上下限值的設(shè)置，具有很強(qiáng)的操作靈活性。
[0023]簡易溫室控制系統(tǒng)的工作過程:
[0024]本實(shí)用新型工作時，微控制器首先將上次所保存的溫室環(huán)境因子的報警上下限值從存儲模塊中恢復(fù)出來，當(dāng)然也可以通過鍵盤模塊來設(shè)置溫室環(huán)境因子的報警上下限值，當(dāng)設(shè)置好后，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集模塊將溫室內(nèi)的溫度，濕度，光照度和C02濃度等環(huán)境因子轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號送入到微控制器模塊，經(jīng)微控制器處理之后，實(shí)現(xiàn)對溫室環(huán)境因子的采集、存儲與顯示。微控制器將采集的環(huán)境因子參數(shù)與預(yù)先設(shè)定的報警上下限值進(jìn)行比較。當(dāng)溫室內(nèi)環(huán)境因子參數(shù)超出預(yù)先設(shè)定的值時。微控制會啟動相應(yīng)的執(zhí)行輸出模塊對其進(jìn)行控制，同時系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，直至環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)至目標(biāo)范圍內(nèi)。上位機(jī)通過通訊模塊與微控制器模塊相連，能夠控制微控制器從而控制整個系統(tǒng)，共同實(shí)現(xiàn)對溫室的自動化檢測與控制，同時上位機(jī)還可以將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析和歷史查詢。
[0025]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低廉，且安裝調(diào)試容易，本系統(tǒng)可以對溫室環(huán)境中的溫度、濕度、光照度和CO2濃度等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時準(zhǔn)確的采集、顯示、存儲和控制。并可以根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)來調(diào)節(jié)和控制溫室環(huán)境，以滿足不同植物的生長需求。本實(shí)用新型抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，容易推廣。
[0026]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改，等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種簡易溫室控制系統(tǒng)，其特征在于，包括微控制器模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、時鐘模塊、執(zhí)行輸出模塊、通信模塊和上位機(jī)，所述微控制器模塊分別與電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊、報警模塊、存儲模塊、時鐘模塊和執(zhí)行輸出模塊相連接，所述的上位機(jī)通過通信模塊與微控制器模塊相連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括分別連接在微控制器模塊上的溫濕度采集模塊、光照度采集模塊、CO2濃度采集模塊，所述的執(zhí)行輸出模塊包括連接在微控制器模塊上的繼電器輸出模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易溫室控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的執(zhí)行輸出模塊還包括分別連接在繼電器輸出模塊上的自然通風(fēng)系統(tǒng)、增溫系統(tǒng)、濕簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、滴管系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)和CO2發(fā)生器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易溫室控制系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器模塊采用STC12C5A60S2單片機(jī)，所述電源模塊采用開關(guān)電源，所述溫濕度采集模塊選用智能數(shù)字溫濕度傳感器SHTll，所述光照度采集模塊選用光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TSL2561，所述的CO2濃度采集模塊選用固態(tài)電化學(xué)二氧化碳傳感器芯片TGS4160，所述存儲模塊選用存儲芯片AT24C64，所述時鐘模塊選用時鐘芯片DS1302，所述液晶顯示模塊采用12864液晶顯示器，所述的通信模塊選用芯片MAX232。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易溫室控制系統(tǒng)，其特征在于:所述報警模塊包括發(fā)光二極管和無源蜂鳴器，該蜂鳴器經(jīng)三極管與微控制器模塊相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易溫室控制系統(tǒng)，其特征在于:所述鍵盤模塊包括有四個獨(dú)立按鍵，分別代表功能設(shè)置鍵、參數(shù)上調(diào)鍵、參數(shù)下調(diào)鍵和參數(shù)上下極限選擇鍵。
【文檔編號】G05D27/02GK205450845SQ201620185624
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月2日
【發(fā)明人】楊征航, 賴忠喜
【申請人】楊征航, 臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 賴忠喜