温室大棚温湿度控制系统

温室的保温能力有限，天气寒冷时，需要外加的升温装置，用热风机加热空气保持室内温度。热风机的工作原理是，当环境温度低于工控机所设温度值时，热风机启动，燃烧器将柴油高度雾化后，产生高温气体，通过高效率的换热器，把由风机引入的空气充分加热，产生的精洁高温热空气通过出风口送入室内各处，同时换热后的低温烟气通过烟囱排出室外。 3.3、土壤灌溉系统

各种农作物对水的需求完全不同，并且毫无规律可循。各种作物对水的需求量的数据采集技术要求比较高，目前的技术力量还很难达到自动控制灌溉时间与灌溉量，只好采用人工实时观测并实时灌溉的方法解决农作物对水的需求问题。

3.4、光照监测及控制系统

温室大棚内的绿色植物进行光合作用总是依赖着光照，除了自然光照射外还应该设置人工光源照射以促进温室大棚内植物生长。然而吸取过多的阳光对某些特定的作物却不一定都是有利的。因此需要根据温室大棚内光照强度开启或调节人工光源，为植物提供适宜的光照。通过光感和光敏传感器监测室内外的关照强度，通过对比计算室内外的透光度和需要的光照强度。实现全自动控制光照设备的光照调节。 3.5、CO2浓度监测及控制

利用二氧化碳和氧气含量分析设备，分析棚内空间环境内的二氧化碳含量和氧气含量，并根据预设值可以通过氧气发生装置和二氧化碳发生装置来进行二氧化碳和氧气的补充。也可通过手动方式进行浓度调节，为了安全方面的考虑，两种气体含量都有上限的浓度值设定，当超过浓度值时，自动停止补充操作。此时会锁死两种补充操作，直到含量低于上限值才可恢复补充操作。 植物通过吸收CO2完成光合作用，进行新陈代谢产生养分，而空气中过多的CO2含量却反而会抑制作物的生长。通过控制温室大棚中的CO2浓度可以有效控制植物的光合作用，通过随时监测空气中CO2的浓度，确保为植物生长提供最佳的生长环境。

在温室大棚内部署二氧化碳浓度传感器，实时监测温室中二氧化碳浓度，根据二氧化碳浓度数值自动控制相关设备运行，使二氧化碳浓度控制在作物生长适宜的湿度范围内。 无线二氧化碳传感器检测空气中二氧化碳浓度，当浓度超过系统设定阙值范围，通过无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端，由相关工作人员做出相应控制。也可以设置自动打开与之相连的通风设备，也可增加对作物的光照，使之进行更多的光和作用，从而减少二氧化碳的浓度，为植物生长提供良好的空气含量 3.6、灌溉及喷药施肥控制

水灌溉与液体药物喷洒采用一套管线系统，可以通过自动和手动两种方式进行两种操作。水灌溉和药物喷洒可以遵照客户自定义的要求进行实施，也可以进行临时和特殊的操作。

①水灌溉 可以依照温度湿度和其他参数，或者根据植物生长模型对灌溉

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设备进行开关控制或者进行精准的变频控制、高速计数控制。可以是灌溉精度达到1毫升/每分精度级别等高效且精准的灌溉控制方案。达到节能控制与精确控制的完美结合。

②药物喷洒 农药喷洒采用的管线与水灌溉系统是同一套管线，下端控制节点通过互锁的电气连接来控制水灌溉和药物喷洒使药物和灌溉水不混合。也可实现手动配比和手动喷洒 3.7、综合测试系统

影响植物生长的主要因素是温度、湿度、二氧化碳浓度、光照这几点，其他的因素尽管有时会对植物生长产生影响，但都是通过改变这几个要素来间接地影响植物的生长。因此，温室控制的重点是对这几个参数值的控制。 该系统主要由小型气象站及其配套元件组成。它包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、光敏传感器等。

本系统智能度高，可靠性高，系统工作稳定，且综合性价比较高，具有较大的市场应用前景。

四、硬件细节设计

2.2控制模块的设计 2.6执行模块的设计

执行模块包括调节设备如喷雾机，吹风机，热风机，CO2发生装置等，调节大棚内的温湿度状态，还有报警装置。

2.6.1调节模块

考虑到单片机的引脚的驱动能力有限，在本系统中采用了单片机的I/O口连接三极管的基集B控制三极管的通断，用三极管的集电极电流Ic来驱动控制5V继电器的吸合，从而控制12V电磁阀的开关，实现对植物滴灌的控制，以调节湿度。电路中，因为单片机输出口的电流很小，无法驱动继电器，所以在继电器输入端应该接一个PNP三极管，用来放大电流，驱动继电器工作。而为了保护此三极管的正常工作，还应在三极管的输出端（集电极C）加上一个二极管用来保护三极管不被过流击穿。在protuse仿真中找不到电磁阀，用电灯泡代替表示电磁阀。下图为单片机的I/O口通过继电器驱动电磁阀喷水：

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D2LED-BIRY以电灯泡代替电磁阀R110kQ1MPS6518RL1G2RL-1AB-DC12D11N914 图11 单片机通过继电器驱动电磁阀

当湿度过高时，单片机I/O口通过继电器驱动风扇的电动机使风扇运转来降低湿度。 2.6.2 报警模块

当所测温度或湿度超过设定值的上下限，就会报警。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。S51增强型单片机实验板通过一个三极管来放大驱动蜂鸣器，原理图见下面图12：

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BUZ1BUZZERQ1855010kR2 图13 单片机驱动蜂鸣器

如图所示，蜂鸣器的正极接到VCC（＋5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机的I/O口控制，当该I/O输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当I/O口输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制I/O口的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。程序中改变单片机I/O口输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变单片机I/O口输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小。

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