基于Intel80C51BH的設(shè)施栽培光照信息采集管理系統(tǒng)

摘要：氣候資源的分析和利用，對(duì)發(fā)展溫室大棚農(nóng)業(yè)十分重要。設(shè)計(jì)了一種由單片機(jī)控制的自動(dòng)光照信息采集系統(tǒng)。用光電池做為傳感器來(lái)采集光照信號(hào)，通過AD7812轉(zhuǎn)換器將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用Intel80C51BH單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、處理、比較分析并發(fā)出執(zhí)行指令，最后由執(zhí)行電路來(lái)執(zhí)行。本設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度高、測(cè)光準(zhǔn)確、電路簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、成本低、有實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；單片機(jī)；設(shè)施栽培；光照測(cè)量

設(shè)施栽培技術(shù)主要是指利用普通的大棚或溫室大棚來(lái)生產(chǎn)蔬菜、水果等農(nóng)作物的技術(shù)。隨著設(shè)施栽培技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多。農(nóng)作物產(chǎn)量往往隨著氣候的變化而波動(dòng)，如何提高氣候意識(shí)，做到順應(yīng)氣候規(guī)律，合理利用氣候資源，對(duì)發(fā)展溫室大棚農(nóng)業(yè)有著極為重要的意義。在諸多氣候資源信息中光照度對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)極其重要，不同的作物對(duì)光照度的要求是不一樣的，科學(xué)合理地利用光照才能生產(chǎn)最優(yōu)的產(chǎn)品?，F(xiàn)有的光照度測(cè)量設(shè)備存在很多缺點(diǎn)，本文研究并設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的自動(dòng)光照度測(cè)量、記錄和調(diào)節(jié)的智能管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能可靠，全天候監(jiān)控并記錄數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)分析并可自動(dòng)執(zhí)行。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)硬件是由光傳感器電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和執(zhí)行電路組成。具體地說是先用光電池來(lái)采集光照度信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD78 12將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用80C51BH單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析并發(fā)出執(zhí)行指令，最后由執(zhí)行電路來(lái)執(zhí)行調(diào)整遮光設(shè)備。
1．1 光照度采集及放大電路設(shè)計(jì)
1．1．1 光電池設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的光照度采集由硅光電池來(lái)完成．安裝方法如圖1所示。

圖中4個(gè)光電池G1～G4分別放置在4個(gè)獨(dú)立的只有上面透光的箱體底部，避免光線直射到光電池上，上面放置玻璃和遮光材料，根據(jù)透光權(quán)數(shù)的不同，從G1到G4上面的遮光材料的遮光程度是不同的。G1不放遮光材料，G2放置一層，G3放置2層，G4放置4層，遮光材料可用多層半透明的塑料膜代替。
1．1．2 運(yùn)算放大電路設(shè)計(jì)
電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

本單元的核心器件是OP07芯片，它是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低(±2 nA)和開環(huán)增益高(300 V／mV)的特點(diǎn)。在這里OP07起到放大光照度信號(hào)的作用，輸入信號(hào)在2腳以負(fù)極性電流信號(hào)輸入，輸出信號(hào)以電壓形式由6腳輸出。隨著光強(qiáng)的增強(qiáng)，4個(gè)光電池相繼導(dǎo)通，這樣就把光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。當(dāng)光照最強(qiáng)時(shí)(200 klux)，4個(gè)光電池都輸出最高電流，使4個(gè)三極管VT1～VT4都處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)輸出電壓最大，理論上輸出電壓UT=5．215 V。考慮到電路中有一定的光電池電流和三極管的誤差，實(shí)際電壓要比這值略低。這里的RP是用于調(diào)零，如果要求測(cè)量精度不高時(shí)，RP可以省略，OP07的1、8管腳空置。