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[伟德国际官方网站]基于ZigBee的智能温室餐厅环境自动化监测系统设

文章出处:admin 人气:发表时间:2017-12-28 10:17
[伟德国际官方网站]基于ZigBee的智能温室餐厅环境自动化监测系统设计
  近年来,新疆南部地域(南疆)设备农业开展较快,但设备农业主要以投资较少的塑料大棚为主,对南疆温差变化较大的恶劣气候条件顺应性差,且自化水平较低,对农作物的生长环境的控制精度不高。目前,南疆农牧团场正积极向多参数检测的智能温室餐厅种植形式开展。这种智能温室餐厅综合各种先进的技术和设备,可以为农作物发育和生长创立良好环境,完成温室科学管理运营,充沛展现设备农业的宏大优越性。
  目前,南疆的智能温室餐厅环境监测系统大多采用有线通讯方式,需求停止大量布线,且线路复杂,工作牢靠性差,需专人值守。为此,基于ZigBee无线通讯技术设计智能监测系统,采用温室餐厅环境监测无线传输方式,进步环境因子监测的技术程度,完成农作物生长环境的自动化控制,进而进步农作物消费的经济效益。
  1 温室餐厅环境自动化监测系统构造
  ZigBee是一种短间隔、低功耗的新型无线通讯技术,为基于IEEE802.15.4规范的局域网协议。随着ZigBee技术的不时开展,其应用范畴越来越普遍,将其应用于智能温室餐厅停止信息传输成为必然趋向。智能温室餐厅环境自动化监测系统的监测形式如图1所示。
  本系统上位机采用PC机,其主要功用包括以下几个方面:1) 经过RS232串行接口与ZigBee网络关口节点树立通讯,接纳下位机传送的数据,与此同时向下位机发送指令;2) 对接纳到的数据停止显现操作、解码并保管;3) 对系统之前的数据停止剖析、处置及更新。
  温室餐厅环境自动化监测系统分为6大模块,详见图2。模仿信号采集模块包括前传感器、调理电路、模数转换电路;中央处置模块是整个系统的中心,主要担任数据处置和贮存,对整个系统停止整合控制分配;开关输入输出控制模块;上位机通讯模块主要用于和上位机(PC机)通讯,采用ZigBee无线通讯方式;人机接口模块主要为工作人员现场查看和修正各个参数提供便当,包括LCD显现屏和4×4矩阵键盘;EEPROM存储模块能够大容量存储温度、湿度、光强、CO2浓度等数据及工作参数。
  图2 智能温室餐厅环境自动化监测安装的模块
  2 温室餐厅环境自动化监测系统设计
  2.1 硬件设计
  环境自动化监测系统经过温湿度传感器、光照传感器和CO2传感器采集温室餐厅内的环境信息,经系统的中央处置器处置后,输出结果被送到执行机构并显现相关信息,从而完成环境温度、湿度、光照强度和CO2浓度控制等一系列功用。该系统的总体硬件构造如图3所示。
  2.2 软件设计
  为便于衔接和调试,软件设计采用模块化程序设计办法,将特定功用编成子程序,以调用子程序方式组成程序流。这样既能够做到修正和调试程序便当,又能够完成软件自诊断,从而使软件更容易了解和维护,为程序通用性、功用扩展可行性、软件资源共享性提供条件。整个程序主要由主程序和若干子程序组成,子程序主要包括温湿度丈量模块、CO2及光照强度丈量模块。人机接口模块包括键盘处置模块和显现模块。
  将智能温室餐厅近似看作一个矩形,将其均匀分红8个局部并编号为A~H(如图4所示)。主程序运转时,首先显现第一个分区的温湿度、CO2浓度及光照强度,假如数值越限,则报警显现;同时,显现下一个分区的温湿度、CO2和光照强度值,并检查能否越限,以此类推,直到检测完一切分区。
  智能温室餐厅环境自动化监测系统主程序流程如图5所示。
  本系统主要完成温室餐厅环境因子数据采集与处置,以及与上位机之间停止通讯。依据系统请求,系统对温室餐厅内的温度、湿度、光照强度与CO2浓度信息停止采集,完成ZigBee检测节点与上位机间ZigBee无线通讯,经过设置相关监测参数停止信息显现,具备实时信息输出、控制、功用自检等一系列功用。
  3 温室餐厅环境自动化监测系统仿真
  经过对新疆消费建立兵团第一师十团花卉基地和温室餐厅停止参观和调研,肯定现代智能温室需求对大棚内的温度和湿度停止调控,使之坚持在恰当范围。但光照和CO2浓度只需检测和显现,不需求借助系统程序对其停止控制,缘由为:1) 在白昼光照充足的状况下,温室尽可能应用自然光照;白昼光照不充足时,采用室内照明设备停止补光。2) 应用通风安装坚持温室内的空气与大气接近,CO2浓度大约占大气浓度的0.03%。
  鉴于上述缘由,主要对温室餐厅内的温度和湿度停止仿真。
  3.1 Keil uVision4
  采用Keil uVision4编写C言语程序,经过编译器停止编译、衔接,最后将生成的机器码下载到单片机上。
  Keil编译器是目前应用最普遍的单片机开发软件之一,为美国Keil Software公司开发的C言语开发系统。其提供一个完好的开发平台,包括宏汇编、C言语编译器、库管理、衔接器和功用强大的仿真调试器,并经过集成开发环境将这些局部组合在一同。
  3.2 Proteus电路仿真
  Proteus软件用来对所设计的电路停止仿真,功用比拟强大,能够对包括单片机在内的绝大局部元器件停止仿真。与此同时,能够把Keil编译、衔接后生成的hex文件导入Proteus单片机中停止仿真。
  3.3 系统仿真
  翻开Proteus ISIS,在Proteus ISIS编辑窗口中单击元件列表上的“P”按钮,添加元件及放置元件,能够得到对应界面;选择所需元器件后,对元器件停止重新规划,使之看起来比拟明晰、所占面积比拟小。假如需求挪动某个元件或多个,单击其元件,待其颜色变红后,按下鼠标左键不放即可拖动元件。依照正确的办法将元器件停止合理排布及连线后,即可得到系统仿真构造图,如图6所示。
  经过仿真停止系统环境自动化监测模仿演练,能够熟习控制系统工作过程,有利于改良及进步控制精度,完成温室餐厅环境自动化监测,减轻人工作业量。
  4 结论
  综合运用单片机技术、计算机控制技术、ZigBee无线通讯技术设计一套以AT89C52为主控芯片的智能温室餐厅环境自动化监测系统。该系统能够完成温室内各环境因子的实时监测和无线通讯传输,便于大棚管理人员实时理解温室内的环境因子,并及时控制调整,为进步农作物产量提供技术支持。
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