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温室大棚无线监控系统硬件设计

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随着人们生活水平的不断提高,人们对新鲜、反季节瓜果蔬菜的需求不断增加。加之中国又是一个耕地稀缺的人口大国,所以发展现代化集约型农业是解决这一难题的不二之选。温室大棚以其独特的生产方式得到了广泛的推广和应用,由于我国温室大棚发展较晚,目前国内大棚自动化水平低,大棚温湿度监测可靠性低,所以现代化温室大棚温湿度智能监控系统的设计越来越引起重视。

为解决以上问题,本文针对大棚布局及作物生长的特点设计一套温湿度无线监测及实时控制系统,该系统能实现多点温湿度的实时采集、无线传输及显示,通过数据的分析,并结合大棚内实际农作物的生长特点来控制温湿度,使作物达到优质生长、高效高产的目的。整个系统操作简便、组网灵活且容易扩展,具有较高的应用推广价值。

一、系统硬件电路构成

本系统以单片机为控制核心.组成一个集温湿度采集、传输、分析、显示及自动调控于一身的闭环控制系统。系统硬件电路由温湿度传感器、ZigBee节点模块、单片机、固态继电器、负压风机和湿帘组成。

二、温湿度采集模块

1、DHT11温湿度传感器介绍

DHTll温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,超小的体积、极低的功耗,使其成为温湿度采集应用场合的最佳选择。

2、DHT11的技术参数

三、数据传输模块

1、ZigBee技术简介

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是组网简单、低功耗、高数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域。

2、ZigBee星形网络的建立

由于ZigBee组网简单、数据传输高效,本系统采用最简单的星形网络拓扑机构组网。本系统使用带有zigbee协议的无线模块,通过串口连接的方式来构建zigbee温湿度监测系统。该系统主要由一台温湿度数据集中器(zigbee协调器)和安装在各处的温湿度监测节点(zigbee设备)组成的星形结构网络构成。

四、单片机模块

1、单片机概述

单片机是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成,相当于一个微型的计算机。单片机以其体积小、质量轻、价格便宜、功能齐全的特点在各领域得到广泛的应用。

2、8051芯片的引脚分布

※、电源引脚2个)

※、外接晶体引脚2个)

※、控制引脚4个)

※、并行输入/输出引脚X32个,分成4个8位口)

(2)上电复位:上电后,电容电压不能突变,VCC通过复位电容给单片机复位脚施加高电平SV,同时,通过l0K,iZ电阻向电容器反向充电,使复位脚电压逐渐降低。经一定时间后复位脚变为OV,单片机开始工作。

五、温湿度调节控制模块

本系统设计为单片机接收到ZigBee节点模块传输回来的温湿度信息时,分析数据并判断是否超出界限值,继而由单片机发出高低电平控制信号来控制相关设备的启停。由于单片机发出的电平信号是一个弱电信号,所以就需要加入继电器来放大信号以达到弱电控制强电的目的。

1、固态继电器概述

固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关,在开关过程中无机械接触部件,固态继电器除具有与电磁继电器一样的功能外,还具有逻辑电路兼容,耐振耐机械冲击,安装位置无限制,具有良好的防潮防霉防腐蚀性能,在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳,输入功率小,灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好,噪声低和工作频率高等特点。

2、AC-SSR固态继电器的关键技术参数