一種簡易溫室控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種簡易溫室控制系統。該系統包括微控制器模塊、電源模塊、數據采集模塊、鍵盤模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、時鐘模塊、執行輸出模塊、通信模塊和上位機，微控制器模塊分別與電源模塊、數據采集模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊、報警模塊、存儲模塊、時鐘模塊和執行輸出模塊相連接，上位機通過通信模塊與微控制器模塊相連接，該系統不僅可對溫室內的溫度、濕度、光照度、和CO2濃度等環境因子進行實時采集、顯示和存儲，而且能按照預先設定的參數對溫室環境進行自動調節，以滿足不同農作物的生長要求。本實用新型結構簡單，操作方便，可靠性高，易于推廣。
【專利說明】
一種簡易溫室控制系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于農業生產自動化控制技術領域，具體涉及到一種簡易溫室控制系統。
【背景技術】
[0002]溫室是一種可以改變植物生長環境，為植物生長創造更好條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場所。隨著社會經濟的發展，各種園藝溫室和農作物溫室的數量在不斷的增加，目前這些溫室環境的控制大部分仍靠人工經驗來進行手動控制，這種控制方式生產效率低下，且隨著人工成本的提高，單位產品的生產成本偏高，嚴重影響了農業生產的效益，阻礙了農業生產的發展。另一方面隨著溫室作物趨向于多樣化，對環境的要求越來越高，手動控制的低精度特點已不能完全滿足溫室作物生長的需求。因此采用智能溫室控制代替手工控制是現代溫室發展的一個必然趨勢，而當今國內常見的智能溫室系統大都是采用工控機或者PLC方案，其控制成本高，性價比低，較大部分用戶經濟能力承受不起。
【發明內容】
[0003]本實用新型針對現有技術上存在的不足，提出了一種低成本的簡易溫室控制系統。該系統不僅可對溫室內的溫度、濕度、光照度、和C02濃度等環境因子進行實時采集、顯示和存儲，而且能按照預先設定的參數對溫室環境進行自動調節，以滿足不同農作物的生長要求。本實用新型結構簡單，操作方便，造價低廉，易于推廣。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]—種簡易溫室控制系統，包括微控制器模塊、電源模塊、數據采集模塊、鍵盤模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、時鐘模塊、執行輸出模塊、通信模塊和上位機，所述微控制器模塊分別與電源模塊、數據采集模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊、報警模塊、存儲模塊、時鐘模塊和執行輸出模塊相連接，所述的上位機通過通信模塊與微控制器模塊相連接，所述的數據采集模塊包括分別連接在微控制器模塊上的溫濕度采集模塊、光照度采集模塊、CO2濃度采集模塊，所述的執行輸出模塊包括連接在微控制器模塊上的繼電器輸出模塊。
[0006]作為本實用新型的一種優選方案，所述的執行輸出模塊還包括分別連接在繼電器輸出模塊上的自然通風系統、增溫系統、濕簾風機系統、遮陽系統、滴管系統、環流風機系統、補光系統和C02發生器。
[0007]作為本實用新型的一種優選方案，所述微控制器模塊采用STC12C5A60S2單片機，所述電源模塊采用開關電源，所述溫濕度采集模塊選用智能數字溫濕度傳感器SHTll，所述光照度采集模塊選用光強度數字轉換芯片TSL2561，所述的⑶2濃度采集模塊選用固態電化學C02傳感器芯片TGS4160，所述存儲模塊選存儲芯片AT24C64，所述時鐘模塊選用時鐘芯片DS1302，所述液晶顯示模塊采用12864液晶顯示器，所述的通信模塊選用芯片MAX232。
[0008]作為本實用新型的一種優選方案，所述報警模塊包括發光二極管和無源蜂鳴器，該蜂鳴器經三極管與微控制器連接。
[0009]作為本實用新型的一種優選方案，所述鍵盤模塊包括有四個獨立按鍵，所述鍵盤模塊包括有四個獨立按鍵，分別代表功能設置鍵、參數上調鍵、參數下調鍵和參數上下極限選擇鍵。
[0010]本實用新型有益效果是，
[0011]I)本實用新型能準確的對溫室內的環境因子進行實時采集、顯示、存儲、調節與報警，而且可以對環境因子的歷史數據進行查詢。
[0012]2)本實用新型可以按照預先設定的參數極限值對溫室環境進行自動調節，以滿足不同農作物的生長要求。
[0013]3)本實用新型結構簡單，所需器件都是常見易得的，采購周期短，制作成本低，易于安裝與維護。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0015]圖1是本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本實新型進行進一步說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0017]參見圖1，一種簡易溫室控制系統，包括微控制器模塊、電源模塊、數據采集模塊、鍵盤模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、時鐘模塊、執行輸出模塊、通信模塊和上位機，所述微控制器模塊分別與電源模塊、數據采集模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊、報警模塊、存儲模塊、時鐘模塊和執行輸出模塊相連接;所述的上位機通過通信模塊與微控制器模塊相連接，所述的數據采集模塊包括分別連接在微控制器模塊上的溫濕度采集模塊、光照度采集模塊、CO2濃度采集模塊，所述的執行輸出模塊包括連接在微控制器模塊上的繼電器輸出模塊和分別連接在繼電器輸出模塊上的自然通風系統、增溫系統、濕簾風機系統、遮陽系統、滴管系統、環流風機系統、補光系統和C02發生器。
[0018]本實施例中，所述微控制器模塊選用STC公司生產的8位單片機STC12C5A60S2。該單片機內部集成8路高速10位A/D轉換電路，是一種高性能，低功耗，超強抗干擾的控制器件，能有效的提高系統的可編程能力及降低系統的功耗，具有良好的使用效果。
[0019]本實施例中，所述電源模塊采用明瑋公司生產的輸出3路3.3V，5V和12V的開關電源，其主要作用是為整個系統提供電源，其中3.3V為光強度數字轉換芯片TSL2561提供電源，12V為繼電器提供電源，5V為系統其它元器件提供電源。
[0020]本實施例中溫濕度采集模塊選用瑞士Scnsir 1n公司生產的智能數字濕度傳感器SHTll，該傳感器將濕度傳感器、信號放大調理、A/D轉換和加熱器等功能全部集成于一芯片中，可給出全校準相對溫濕度值輸出；并帶有兩線制的串行接口和內部基準電壓，使系統的接口設計變得簡單快捷。光照度采集模塊選用TAOS公司生產的光強度數字轉換芯片TSL2561，它是一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強度數字轉換芯片，它將光強轉換成數字信號輸出，具有直接I2C接口，與單片連接非常方便。CO2濃度采集模塊選用日本費加羅公司生產的固態電化學C02傳感器芯片TGS4160，該傳感器具有體積小，壽命長，穩定性好和耐高濕低溫等特點，TGS4160內部自帶有A/D轉換器，它輸出的電壓信號與CO2濃度值呈線性關系，輸出的電壓信號為O?3.0V，相當于O?3000ppm的CO2濃度。該傳感器輸出的電壓信號直接與STC12C5A60S2單片機的Pl.1/ADC1相連。
[0021]本實施例中存儲模塊選用美國Atmel公司生產的CM0SEEPR0M存儲芯片AT24C64，該芯片帶有I2C總線接口，容量為64Kbit，可用于存儲所采集的溫室環境因子和用戶所設置的各種參數，并且該芯片掉電也不會丟失數據，使用方便。時鐘模塊選用DALL公司的一種高性能，低功耗的時鐘芯片DS1302，通過三線接口與單片機相連進行同步數據傳輸，可對年、月、日、周、時、分、秒進行精確計時，還具有閏年補償功能，正常工作時由5V電源供電，掉電時還可自動切換到后備電源，繼續提供準確時間。液晶顯示模塊采用12864液晶顯示器，可同時顯示128X64個字符，模塊內帶標準字庫，外圍電路簡單，使用方便，可與單片機進行8位并行數據傳輸。所述的通信模塊選用芯片MAX232，主要用于單片機與上位機的通訊。報警模塊采用發光二極管和無源蜂鳴器，主要負責聲音報警和燈光報警，報警電路比較簡單，聲音報警由單片機引腳接上拉電阻，晶體管和無源蜂鳴器構成，燈光報警由一個發光二極管和一個電阻構成。
[0022]本實施例中鍵盤模塊包括有四個獨立按鍵，分別代表功能設置鍵、參數上調鍵、參數下調鍵和參數上下極限選擇鍵。正常工作時，液晶顯示器處在實時顯示模式，溫室的溫度、濕度、光照度、C02濃度和時間都實時顯示在液晶顯示器上，此時，參數上調鍵、參數下調鍵和參數上下極限選擇鍵無效，當功能選擇鍵按下一次時，液晶顯示器進入溫度報警上下限顯示模式，當按下二次功能選擇鍵時，液晶顯示器進入濕度報警上下限顯示模式，當按下三次功能選擇鍵時，液晶顯示器進入光照度報警上下限顯示模式，當按下四次功能選擇鍵時，液晶顯示器進入⑶2報警上下限顯示模式，當按下五次功能選擇鍵時，液晶顯示器回到正常工作的實時顯示模式。在液晶的溫度報警上下限顯示模式、濕度報警上下限顯示模式、光照度報警上下限顯示模式和二氧話碳報警上下限顯示模式下，可以通過調整參數上調鍵、參數下調鍵和參數上下極限選擇鍵來實現對溫室控制系統參數報警上下限值的設置，具有很強的操作靈活性。
[0023]簡易溫室控制系統的工作過程:
[0024]本實用新型工作時，微控制器首先將上次所保存的溫室環境因子的報警上下限值從存儲模塊中恢復出來，當然也可以通過鍵盤模塊來設置溫室環境因子的報警上下限值，當設置好后，系統通過數據采集模塊將溫室內的溫度，濕度，光照度和C02濃度等環境因子轉換成相應的電信號送入到微控制器模塊，經微控制器處理之后，實現對溫室環境因子的采集、存儲與顯示。微控制器將采集的環境因子參數與預先設定的報警上下限值進行比較。當溫室內環境因子參數超出預先設定的值時。微控制會啟動相應的執行輸出模塊對其進行控制，同時系統發出聲光報警，直至環境參數調節至目標范圍內。上位機通過通訊模塊與微控制器模塊相連，能夠控制微控制器從而控制整個系統，共同實現對溫室的自動化檢測與控制，同時上位機還可以將采集的數據進行存儲、分析和歷史查詢。
[0025]本實用新型結構簡單，使用方便，成本低廉，且安裝調試容易，本系統可以對溫室環境中的溫度、濕度、光照度和CO2濃度等各項參數進行實時準確的采集、顯示、存儲和控制。并可以根據預設的參數來調節和控制溫室環境，以滿足不同植物的生長需求。本實用新型抗干擾能力強，可靠性高，容易推廣。
[0026]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改，等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種簡易溫室控制系統，其特征在于，包括微控制器模塊、電源模塊、數據采集模塊、鍵盤模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、存儲模塊、時鐘模塊、執行輸出模塊、通信模塊和上位機，所述微控制器模塊分別與電源模塊、數據采集模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊、報警模塊、存儲模塊、時鐘模塊和執行輸出模塊相連接，所述的上位機通過通信模塊與微控制器模塊相連接，所述的數據采集模塊包括分別連接在微控制器模塊上的溫濕度采集模塊、光照度采集模塊、CO2濃度采集模塊，所述的執行輸出模塊包括連接在微控制器模塊上的繼電器輸出模塊。2.根據權利要求1所述的一種簡易溫室控制系統，其特征在于:所述的執行輸出模塊還包括分別連接在繼電器輸出模塊上的自然通風系統、增溫系統、濕簾風機系統、遮陽系統、滴管系統、環流風機系統、補光系統和CO2發生器。3.根據權利要求1所述的一種簡易溫室控制系統，其特征在于:所述微控制器模塊采用STC12C5A60S2單片機，所述電源模塊采用開關電源，所述溫濕度采集模塊選用智能數字溫濕度傳感器SHTll，所述光照度采集模塊選用光強度數字轉換芯片TSL2561，所述的CO2濃度采集模塊選用固態電化學二氧化碳傳感器芯片TGS4160，所述存儲模塊選用存儲芯片AT24C64，所述時鐘模塊選用時鐘芯片DS1302，所述液晶顯示模塊采用12864液晶顯示器，所述的通信模塊選用芯片MAX232。4.根據權利要求1所述的一種簡易溫室控制系統，其特征在于:所述報警模塊包括發光二極管和無源蜂鳴器，該蜂鳴器經三極管與微控制器模塊相連接。5.根據權利要求1所述的一種簡易溫室控制系統，其特征在于:所述鍵盤模塊包括有四個獨立按鍵，分別代表功能設置鍵、參數上調鍵、參數下調鍵和參數上下極限選擇鍵。
【文檔編號】G05D27/02GK205450845SQ201620185624
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月2日
【發明人】楊征航, 賴忠喜
【申請人】楊征航, 臺州職業技術學院, 賴忠喜