基于單片機(jī)的溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、基于單片機(jī)的溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)目 錄溫室控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件配置系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)00系統(tǒng)簡(jiǎn)介背景原理溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)意義00系統(tǒng)簡(jiǎn)介 溫室的數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備中獲取溫室環(huán)境因子信息，并進(jìn)行處理的過(guò)程。溫室是信息農(nóng)業(yè)的重要組成部分，其數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制技術(shù)不斷得到提高。溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是根據(jù)溫室的具體特性，結(jié)合計(jì)算機(jī)的硬件和軟件技術(shù)，用戶自定義的、靈活多變的溫室各環(huán)境因子的測(cè)量系統(tǒng)，它是控制器與外部物理世界連接的橋梁。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制理論和農(nóng)業(yè)的信息化管理的進(jìn)步，它的重要性越來(lái)越顯著。控制系統(tǒng)的性能很大程度上取決于其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能，為了對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行理

2、想的控制，就必須要對(duì)溫室內(nèi)外的環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確地釆集，實(shí)時(shí)掌握溫室內(nèi)外各環(huán)境因子的數(shù)值和作物的生長(zhǎng)狀況。00系統(tǒng)簡(jiǎn)介采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)采集器的主要功能模塊外部總線的選擇內(nèi)部總線的選擇01系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)溫室現(xiàn)場(chǎng)采集器監(jiān)控室上位PC機(jī)對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、處理、存儲(chǔ)和顯示，并與上位PC機(jī)進(jìn)行通信上位PC機(jī)通過(guò)組態(tài)軟件對(duì)采集器傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理。在上位PC機(jī)上能觀測(cè)溫室現(xiàn)場(chǎng)每一個(gè)環(huán)境因子的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，生成環(huán)境因子的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線。采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)采集器的主要功能模塊總線的選擇01系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)采集器的主要功能模塊總線的

3、選擇01系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換電路通信電路存儲(chǔ)電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。由于單片機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，故需要轉(zhuǎn)換電路將各傳感器送來(lái)的模擬信號(hào)在送到單片機(jī)之間轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。用于溫室中的采集器與監(jiān)控室中的上位機(jī)通信，完成電平的轉(zhuǎn)換。分為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)器用于存放單片機(jī)程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放采集器測(cè)得的歷史數(shù)據(jù)。采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)采集器的主要功能模塊總線的選擇01系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)內(nèi)部總線的選擇采用I2C串行擴(kuò)展總線外部總線的選擇采用RS-485通信協(xié)議采用平衡發(fā)送和差分接收的方式傳輸數(shù)據(jù)。單片機(jī)為主控器件，外圍的器件都是從器件，總線工作在主從工作方式。傳感器的選型采集器硬件電路e

4、 02系統(tǒng)的硬件配置大氣溫度、濕度傳感器土壤溫度、濕度傳感器二氧化碳傳感器光照傳感器測(cè)量精度：+-0.5C，測(cè)量范圍：-50-+100C,輸出4-20mA的電流信號(hào)測(cè)量精度：3%，分辨率:0.5%,測(cè)量范圍：5%-100%,輸出1-4V的電流信號(hào)量程：0-100%，測(cè)量精度：2%，輸出0-20mA電流信號(hào)測(cè)量精度：300ppm，分辨率：1ppm，測(cè)量范圍：0ppm-2000ppm，輸出0.5-4.5V電壓信號(hào)。測(cè)量精度：+-5%，光譜范圍：00nm-770nm測(cè)量范圍：500lux-150000lux，輸出0-5V的電壓信號(hào)傳感器的選型采集器硬件電路e 02系統(tǒng)的硬件配置采集器硬件包括若干個(gè)模

5、塊電路，包括單片機(jī)吋鐘電路和復(fù)位電路、A/D轉(zhuǎn)化電路、鍵盤電路、顯示器電路、片外程序存儲(chǔ)器電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路、電子表電路、通信電路、看門狗電路等。傳感器的選型采集器硬件電路e 02系統(tǒng)的硬件配置A/D轉(zhuǎn)化電路傳感器的選型采集器硬件電路e 02系統(tǒng)的硬件配置片外程序存儲(chǔ)器電路傳感器的選型采集器硬件電路e 02系統(tǒng)的硬件配置片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路03系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 采集器的軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，硬件只為溫室的數(shù)據(jù)采集提供了一個(gè)平臺(tái)，只有在軟件的配合下才能完成預(yù)先確定的各種功能。軟件的設(shè)計(jì)具有很大的靈活性，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求而變化。同一套硬件系統(tǒng)，配上不同的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的功能就完全不同。 本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用了通用的模塊化的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)硬件配置將軟件功能分為若干個(gè)模塊，每一個(gè)模塊為一個(gè)子程序。例如，數(shù)據(jù)采集子程序、顯示子程序、鍵盤控制子程序、通信子程序和器件操作子程序。各個(gè)子程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編寫和調(diào)試，所有的軟件模塊均調(diào)試成功以后，將各個(gè)模塊融合成一個(gè)總程序，總程序調(diào)試成功后，再生成文件，裝機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證。模塊化設(shè)計(jì)思想使整個(gè)軟件程序結(jié)構(gòu)非常清晰，有利于程序代碼的編寫和優(yōu)化，