一种基于单片机的智能控制系统的设计

２０１８．２５科学技术创新一】８３一　一种基于单片机的智能控制系统的设计　张艳辉陈聪冯惠妍　（黑龙江八一农垦大学电气与信息学院，黑龙江大庆１６３００（Ｉ）　摘　要：为了能以较低成本实现农业大棚的智能化升级，设计了一种基于单片机的智能滴灌控制系统。系统以单片机　ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ为硬件平台，搭载温度传感器和土壤湿度传感器完成数据采集和处理，并将数据通过公共无线频段发送到中央节　点，完成相应的控制功能，从而实现对大棚的智能滴灌控制。　关键词：单片机；无线数传；传感器；智能控制　中图分类号：ＴＰ２７３．＋５　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９６—４３９０（２０１８）２５一ＯＩ８３—０２　温度和湿度是农作物重要的乍长控制冈素，温湿度的高或　系统中央处理模块以ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ作为硬件平台，搭载　低都将影响农作物的，　长，农作物的光合作用和呼吸作用都离　ＮＲＦ２４Ｌ０１无线收发模块接收采集节点传输的数据，连接　不开对温湿度的依赖…。为了适应对低成本温湿度检测控制的　ＬＣＤｌ６０２液品显示屏显示时间信息和温湿度信息。ＬＣＤｌ６０２显　农、　智能化需求，设汁了一个基于单片机的智能控制系统。该　示两个界面，第一个界面是年、月、口、时、分、秒等时间信息；第　系统采用ＤＳＩ８Ｂ２０温度传感器采集大棚环境的温度数据、土壤　二界面显示温度阈值、湿度阈值和当前实时采集的温湿度值。　湿度传感器采集土壤湿度数据、通过Ａ／Ｄ数模转换芯片将采集　系统上电显示默认时间，　节点温度值超过阈值，中央处理模块　到的湿度模拟信号转换成相应的数字信号，通过无线发送给中　开启风扇降低大棚温度，温度恢复到阅值之下关闭风扇；当土壤　央处理单元的　片机，实现温湿度数据的无线采集和传输，适应　湿度低于湿度阈值时，中央处理模块开启灌溉阀门滴灌直到土　于复杂环境下的数据采集处理。单片机在收到温湿度数据后与　壤湿度恢复到没定的湿度阈值之上，　温湿度有异常时产生声　预先设定的温湿度阈值对比，当温度超过阈值后将启动风痢降　音报警。中央处理模块以红外通信的方式通过遥控器设置当前　温，湿度低于阈值将扁动灌溉系统灌水，以此实现漏湿度的自动　时间和温湿度阈侬，还可以通过遥控器开启关闭风扇、灌水阀门　化控制，提升＿，农业大棚的控制效率。　１整体设计及工作流程　和关闭警报。　系统外围节点以ＳＴ（￣８９Ｃ５２ＲＣ单片机作为硬　（转下页）　号．将此信号通过秋分运算，再『｛１计算控制系统根据实际测最　掺配，保证了我厂掺配煤泥的可靠忡和长期稳定性，大幅度提　的速率与设定速率相比较，不断的修正皮带速度．形成闭环反　高了我厂的经济效益。　馈环节，从而实现定　给料，达到各种燃煤精准掺配的日的。　参考文献　ｆｌ】刘发圣，谈紫星．桂良明，等．大型电站锅炉混煤掺烧试验研究　【Ｊ】．发电设备，２０　ｌ　５（４）：２４８—２５　１．　【２】马仑，汪涂维，方庆艳，等．混煤燃烧过程中的交互作用：ｇ－烧方　式对混煤燃烧特性的影响『Ｊ１．煤炭学报，２０１６（９）：２３４０—２３４６．　【３】段学农，朱光明，焦庆丰，等．电厂锅炉混煤掺烧技术研究与实　践…．中国电力．２００８，４１（６）：５ｌ一５４．　【４】苗莉．浅谈电厂锅炉混煤掺烧技术应用ｆＪ１．工业技术，２０１３（１）：　９７—９８．　Ｉ５１胡健．电站锅炉混煤掺烧及污染物排放特性研究ＩＪ】．青岛电力，　２０１　７．３６（３）：４７—５　１．　图２自动混煤流程图　同时　控制系统『｝ｌ有完善的报警系统，可以及时地发现和　排除堵煤、断煤、过载和皮带跑偏等故障，　以保ｈｌ［￣ＪＬ组上煤的　准确性及可靠性。　结束语　通过不断的研究可以看｝｛１．ｆ１动混煤可以实时调整掺配方　案，满足锅炉燃料要求，提高锅炉热效率　同时有效地提高整个　配煤过程的掺配精度，实现控制各种煤种、煤泥更科学精准的　一ｌ８４一科学技术创新２０１８．２５　件平台，温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０采集温度传输给单片机，单片机　经过分析和处理将温度数据变换成适用于无线传输的数据格　式，采Ｊｆ｛土壤湿度传感器采集土壤的湿度，经过ＡＤ转换芯片　ＰＣＦ８５９１将采集到的土壤湿度数据模拟信号转换成可供单片机　读取的数字信号，采集节点挂载ＮＲＦ２４ＬＯ１无线收发模块实时　传输采集到的温度和湿度数据．系统主节点控制流程如图】所　示　开始　ｑ俐　１Ｌ　图２显示温湿度　３结论　无线接收　低成本的智能化系统是解决现代农业自动检测控制的首选　之道。本系统基于单片机的智能农业大棚控制系统实现了节点　采集数据准确高效，实时传输稳定可靠，中央处理模块工作稳　根据骑　定，时钟芯片精度高，满足设计目标，实现了低成本的农业大棚　智能化检测控制，安装方便，节点生存周期长，满足了农业大棚　的智能化控制。　参考文献　【ｌ】张慧，乌兰巴干．生态环境对植物生长的影响及其环境的监测　开风嗡　关风扇　－　动｝　攘　关闭商灌　『Ｊ１．农村牧区机械化，２０１　１（４）：４７—４８．　【２１赵亮．液晶显示模块ＬＣＤＩ６０２应用『Ｊ１Ｉ电子制作，２００７（３）：５８—５９．　ｌ　缈　１Ｌ　Ｉ　Ｉ　【３】张军．智能温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０及其应用『Ｊ１．仪表技术，２０１０　（４）：６８－７０．　【４】赵道新，李炳辰．基于ＰＣＦ８９５ｌ的Ｉ　ｃ总线多路温度测量系统　．显示　够度　制造业自动化，２０１　３（３）：３６—３７．　项目资助：黑龙江八一农垦大学校级大创项目：基于擎片机　图１系统主节点控制流程　２系统的软件驱动　的滴灌智能控制系统的研究　作者简介：张艳辉（１９９５一），男；陈ｇｇ（１９９５一），男　通讯作者：冯惠妍（１９８０一），女，黑龙江八一农垦大学　驱动层采用模块化编程．对不同的芯片驱动程序封装成函　数并　独写在不同的Ｃ源文件中，在应用层调用相关函数就可　实现数据读写等操作。驱动部分主要有液晶显示驱动、温度传　感器驱动、红外传感器驱动。　２．１液晶显示驱动根据ＬＣＤ１６０２的命令设置和总线通信方　式编写驱动程序，ＬＣＤ１６０２可设置数据指针指向的地址，也可　设置光标关闭，开扁、闪烁／不闪烁口Ｉ。本系统使用ＬＣＤＩ６０２自　带的常用字模库，初始化ＬＣＤ１６０２液品显示器显示数据。　ＬＣＤ　１６０２的驱动函数已经封装了初始化的命令，可直接在主程　序巾调用。　２．２温度传感器驱动ＤＳ１８Ｂ２０使用单总线双向通信，时序　要求严格，驱动程序的编写中严格遵守时序的相关约定，在驱　动温度传感器时需屏蔽单片机中断。检测温度时，首先需检测　ＤＳＩ８Ｂ２０的存在脉冲，只有检测到温度传感器在线才可进行温　度转换和渎取等动作１３１。　２－３红外通信驱动红外通信使用ＮＥＣ红外通信协议，ＮＥＣ　的数据格式包括引导码、用户码、ｆＨ户码（或者用户反码）、按键　键码和键码反码，加一位停止位。数据编码一共是４个字节，该　协议叶ｊ数据‘０’表示为５６Ｏｕｓ载波＋５６０ｕｓ空闲，数据‘ｌ’表示为　５６０ｕｓ载波＋１．６８ｍｓ空闲Ｉ　。　在完成底层函数的支撑后，即可在应用层的实现上，通过芯　片的数据于．册可以得到完整的驱动信息，使驱动层的编写更容　易。系统巾显示温湿度如图２所示，