衛 王定成 毛雪岷

     中國科學院合肥智能機械研究所（230031）方延健 來源：《電子技術應用》

     摘要：針對設施農業全自動控制的需要，研制了hq-1型溫室智能控制系統。該系統以pc機為上位機，單片機系統為下位機，實現了對溫度、濕度、光照強度、co2濃度、ph值、ec值、液位等24路模似量的數據采集，以及天窗、遮陽網、通風機、補光燈等21路狀態開關量的檢測和自動控制。

     關鍵詞：溫室

     單片機 數據采集 智能控制

     如何發展適合在中國廣大農村推廣普及的先進的設施農業是提高我國設施農業總體技術水平的一個急待解決的問題。設施農業的全自動控制系統是體現總體技術水平的一個重要標志，降低系統的總體成本、提高系統的可靠性成為發展設施農業的一個關鍵問題。為提高溫室技術水平，自1970年以來，國內一些省市先后從國外引進了一批現代化的溫室設備及控制系統。但這些設備和系統價格昂貴，運行成本高，在國內推廣普及困難。在中國科學院和安徽省農業廳的大力技術下，在安徽省農業高科技示范園，作者以80c51單片機為信心，獨立自主地完成了環境參數的數據采集和智能控制系統的研制。本文對該系統作一介紹。

     1 功能簡介

     hq-1型溫室智能控制系統具有以下功能：

     （1）以數據和曲線形式實時顯示柵室內外環境參數，并可查詢歷史記錄；

     （2）實現對溫度、濕度、光照強度、co2濃度、ph值、ec值、液位等24路模擬量的數據采集，以及天窗、遮陽網、通風機、補光燈等21路狀態開關量的檢測，并將24小時數據存入數據庫；

     （3）顯示執行機構開、閉情況；

     （4）操作員通過設計的“軟開關”開閉各執行機構；

     （5）具有較完備的大棚作物知識庫和專家系統；

     （6）具有開放式的設計平臺，實時查詢、修改、增加和刪除大棚作知識庫知識；

     （7）依據知識庫知識實行智能化管理和控制；

     （8）通過人機交互設定滴灌開閉時間，對滴灌實施自動控制；

     （9）采用多媒體技術，對系統異常或作物要求進行語音提示。

     2 硬件構成

     系統組成框圖如圖1所示。

     hq-1型溫度智能控制系統的硬件結構如圖2所示。下位機以80c51為信心，對其外圍存儲器進行擴展，通過74ls138譯碼器將ram地址空間分為8塊，每塊占8k地址空間。0000～1ffffh段的地址空間作為數據存儲器空間，用來存放從傳感器采集到的數據以及檢測到的天窗等狀態信息。u6、u8、u9為三片8路a/d轉換器adc0809，分別用y1、y2、y3進行片選，占去2000～7fffh段地址，作為采集24路溫濕度等傳感器數據的進出口。80c51的i/o口p10用作控制rs-485半雙工串行通訊的收發，u7和u16是擴展的并行i/o口，用y4、y5片選，占用8000～bfffh段地址。從機系統通過p11～p17和u7、u16的pc口來控制繼電器的吸合，p1口、pc口與繼電器之間用光電耦合器進行隔離，防止設備或繼電器的干擾影響系統的正常運行。這種控制方法不需要任何外圍附加器件或設備就能直接驅動繼電器工作，而且一次只能開啟或停止一個繼電器的動作，其它繼電器不受影響，因此可以很方便地實現任一路繼電器的控制。u7的pb0～2用作查詢a/d轉換結束標志。，u7的pa口用作從站地址的輸入口，8位撥動開關按二進制編碼，用戶可以選用1～254作為從站地址。on為0，off為2。u7的pb3～7和u16的pb口用作天窗等開關狀態的輸入口。

     單片機與主機的通訊采用rs-485串行通訊方式。sn75lbc184將rxd、txd的ttl電平轉換成差分信號，以利于遠距離傳送。在上位機利用sn75lbc184將差分信號轉換成ttl電平，再通過1488和1489將ttl電平轉換成rs-232的接口信號。

     3 軟件構成

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