一種溫室環境數字光照度計監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電學技術領域，尤其涉及一種光照度計檢測系統。
【背景技術】
[0002]溫室大棚技術是近年來逐步發展起來的一種資源節約型高效設施農業技術，它突破了傳統農業種植受地域、季節、氣候、自然環境等因素的限制，為農業提供了適宜生長的環境。而光照作為植物生長的三大要素之一，是農作物制造養分的必要條件，也是形成溫室小氣候的主導因素。因此，使用光照度計對溫室大棚的光照度進行測量是十分重要的。但是現有的光照度計系統過于復雜，并且多個環境因子之間相互影響，使測量不準確。
【發明內容】
[0003]本發明就是針對上述問題，提供一種系統簡單、測量準確的一種溫室環境數字光照度計監控系統。
[0004]為了實現上述目的，本發明包括數據采集部分、微處理器控制部分和通信部分；其特征在于:采集部分采用兩個S1087型硅光電池組成差動結構，經過前置放大電路和程控差分放大電路的調理，實現光照數據的采集。在微處理器的控制部分，以MSP430F149作為控制核心，將采集到的光照數據進行A/D轉換，然后根據所得的采樣值控制模擬多路開關，以達到量程自動切換的目的，并可將光照度信息存儲和實時顯示。同時，將測量的光照值與閾值比較，當光照度超過設定的閾值時，采取相應的遮陽和補光處理。通信部分的GSM模塊，當光照度值不在設定范圍內時實現短信報警。
[0005]作為一種優選方案，本發明所述微處理器采用MSP430F149處理器。
[0006]本發明有益效果。
[0007]本發明實現了對溫室大棚的光照度采集和實時顯示，以及自動調節功能，結合目前已經發展成熟的GSM、GPS網絡通信技術，實現了溫室環境的遠程監控。本發明利用MSP430單片機內部的ADC進行采樣，簡化了系統電路的設計。本發明具有比較高的可靠性及穩定性。目前系統只以光照度為測控對象，而實際的溫室環境是一個多參數的復雜環境，并且多個環境因子相互影響。系統在設計之前，為方便后續功能的擴展和開發，無論在硬件電路還是軟件程序的設計上，都采用了模塊化的設計思路。可以設計對溫室溫度、濕度、二氧化碳等環境因子的采集電路和相應的程序，將本系統完善成一個智能多參數環境的測控系統。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖所示，本發明包括數據采集部分、微處理器控制部分和通信部分；其特征在于:采集部分采用兩個S1087型硅光電池組成差動結構，經過前置放大電路和程控差分放大電路的調理，實現光照數據的采集。在微處理器的控制部分，以MSP430F149作為控制核心，將采集到的光照數據進行A/D轉換，然后根據所得的采樣值控制模擬多路開關，以達到量程自動切換的目的，并可將光照度信息存儲和實時顯示。同時，將測量的光照值與閾值比較，當光照度超過設定的閾值時，采取相應的遮陽和補光處理。通信部分的GSM模塊，當光照度值不在設定范圍內時實現短信報警。
[0010]作為一種優選方案，本發明所述微處理器采用MSP430F149處理器。
[0011]微控制器是系統的核心，控制著整個系統各個模塊的工作，所以微控制器的選擇在本設計中至關重要。MSP430F149是一款16位的超低功耗單片機，具有12位的數模轉換器(ADC12);擁有大容量的存儲空間，包括多達60KFlash R OM和2K R AM;兩通道的串行通信接口，可以滿足GPS、GSM工作的需要。
[0012]由于GSM模塊工作電壓高于單片機MSP430F149和GPS模塊所需電壓值3.3V，故該裝置需要兩路電源轉換電路。兩路電路采用了可調整開關型降壓穩壓芯片LM2576、KA78R 05及高效線性電源轉換芯片ASMl117 — 3.3。其中，一路將12V的電壓通過芯片LM2576轉換成3.6V電壓，供給GSM模塊。這里C2用作對12V輸入電源濾波，因為LM2576為開關電源，需要電容和電感做儲能元件，利用其進行充放電，并通過改變占空比來改變充放電時間，實現輸出電壓的改變。D1、L1、C5的功能是進行充放電，并依據芯片Datasheet選擇參考值，R 1、R 2是兩個分壓電阻，送回Feedback端，其分壓決定了 Vout的大小；C3、C4電容起濾波作用。另一路先通過KA78 R 05把12V電壓轉為5V電壓，再經ASMl117降壓至3.3V電壓供給主控制器及GPS模塊。KA78 R 05是一款輸出5V的低壓差穩壓集成芯片，最大壓差為0.5V，輸出精度為(5±0.12)V0 C6的作用是消減電源中的噪聲，C8、C9 一大一小兩個電容對輸出+5V電壓濾波，提供穩定的+5V電源。其中，V12為12V電壓，VTC為GSM模塊供給電壓。
[0013]通常由光電探頭獲得的測量信號非常微弱，不能直接使用，需要對信號進行放大、濾波和數字化等工作。因為光電池的短路電流與光照度成正比，所以在本發明設計電路時，選用電流放大器進行設計。放大電路放大光電信號的同時也把輸入端的噪聲進行放大，而且放大器本身也存在噪聲。因此，還需要進行濾波處理抑制噪聲，通常有硬件濾波和軟件濾波，從而減小誤差，提高測量精度；經放大、濾波等處理后的信號仍是模擬信號，還需要A/D轉換后，才能送入單片機處理。
【主權項】
1.一種溫室環境數字光照度計監控系統，包括數據采集部分、微處理器控制部分和通信部分；其特征在于:采集部分采用兩個S1087型硅光電池組成差動結構，經過前置放大電路和程控差分放大電路的調理，實現光照數據的采集；在微處理器的控制部分，以MSP430F149作為控制核心，將采集到的光照數據進行A/D轉換，然后根據所得的采樣值控制模擬多路開關，以達到量程自動切換的目的，并可將光照度信息存儲和實時顯示；同時，將測量的光照值與閾值比較，當光照度超過設定的閾值時，采取相應的遮陽和補光處理；通信部分的GSM模塊，當光照度值不在設定范圍內時實現短信報警。2.根據權利要求1所述的一種溫室環境數字光照度計監控系統，其特征在于:所述微處理器采用MSP430F149處理器。
【專利摘要】一種溫室環境數字光照度計監控系統屬于電學技術領域，尤其涉及一種光照度計檢測系統。本發明提供一種系統簡單、測量準確的一種溫室環境數字光照度計監控系統。本發明包括數據采集部分、微處理器控制部分和通信部分；其特征在于：采集部分采用兩個S1087型硅光電池組成差動結構，經過前置放大電路和程控差分放大電路的調理。在微處理器的控制部分，以MSP430F149作為控制核心，將采集到的光照數據進行A/D轉換，然后根據所得的采樣值控制模擬多路開關，并可將光照度信息存儲和實時顯示。同時，將測量的光照值與閾值比較，當光照度超過設定的閾值時，采取相應的遮陽和補光處理。通信部分的GSM模塊，當光照度值不在設定范圍內時實現短信報警。
【IPC分類】G05B19/418
【公開號】CN105629889
【申請號】CN201410575945
【發明人】趙儉
【申請人】趙儉
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月25日