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基于GSM大棚微噴灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2016-10-10 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:文章介紹了一種以單片機(jī)和通信模塊為核心的遠(yuǎn)程大棚控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有液晶顯示、串口通訊、通信功能,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)大棚溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及大棚濕度的控制。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201610/306605.htm

0 引言

我國(guó)是一個(gè)水資源極為短缺的國(guó)家,根據(jù)水利部、中國(guó)工程院等部門的預(yù)測(cè),我國(guó)農(nóng)業(yè)用水必須維持零增長(zhǎng)或負(fù)增長(zhǎng),才能保證我國(guó)用水安全和生態(tài)安全,緩解水資源供需矛盾的重要途徑之一是發(fā)展先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)。直至今日,灌溉技術(shù)日趨先進(jìn),但多數(shù)的灌溉還停留在按鍵控制或半自動(dòng)手動(dòng)灌溉,自動(dòng)控制設(shè)備幾乎是空白。針對(duì)傳統(tǒng)的灌溉控制器布線多、施工難,且采用RS485與計(jì)算機(jī)通信時(shí)距離受限、以及手機(jī)的普及等問(wèn)題,因此,提出了一種基于大棚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),隨時(shí)隨地通過(guò)手持設(shè)備完成對(duì)農(nóng)作物的微噴灌溉控制。本系統(tǒng)通過(guò)AM2301溫濕度傳感器采集大棚溫濕度信息,經(jīng)由GSM網(wǎng)絡(luò)的傳送指令,以單片機(jī)為信息處理中心,輸出信號(hào)至電磁繼電器,控制微噴口,解決大棚微噴灌溉領(lǐng)域遠(yuǎn)程控制問(wèn)題。

1 微噴灌溉控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

基于GSM大棚微噴灌溉控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)由電源、微處理器、顯示器、通信電路、數(shù)據(jù)采集電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路組成。采集電路采集土壤水分、濕度信息送入微處理器進(jìn)行信息處理,并通過(guò)GSM通信模塊發(fā)送溫濕度信息到遠(yuǎn)程農(nóng)戶手機(jī)終端,用戶查看監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息,進(jìn)而根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令控制電磁閥的通斷,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程灌溉控制。

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2 電源、微處理器及接口電路

通過(guò)變壓,整流,濾波,穩(wěn)壓過(guò)程將220V交流電,變?yōu)榉€(wěn)定的直流電,并實(shí)現(xiàn)12V電壓穩(wěn)定輸出,12V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的電路圖如圖2所示。單片機(jī)系統(tǒng)中供電的5V電源可通過(guò)12V電源轉(zhuǎn)換得到,轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。

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本設(shè)計(jì)微處理器采用的是單片機(jī),如圖4所示,圖中還包括復(fù)位電路、晶振電路及接口電路等。

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3 通信電路

通訊模塊主要是用于把保存在CPU中的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)中進(jìn)行比較分析,從而能夠更好地調(diào)整和改進(jìn)控制方案,本設(shè)計(jì)中涉及兩種通訊方式,RS232通信方式和GSM通信方式。RS232采用異步通訊方式,傳輸速度有限,且傳輸?shù)木嚯x有限,只適合短距離、少量數(shù)據(jù)的通訊,能夠很方便與PC機(jī)的COM口相連接,用于程序的在線調(diào)試和下載,RS232通信電路如圖5所示。GSM通訊方式能夠遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸,適合遠(yuǎn)程控制。

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GSM通信模塊采用的是由華為生產(chǎn)的一款三頻段GTM900無(wú)線收發(fā)射模塊,它支持標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集,使用時(shí)該模塊要先插入一個(gè)SIM卡,當(dāng)用戶通過(guò)手機(jī)發(fā)送短信給SIM卡時(shí),接收到短信后經(jīng)過(guò)處理控制繼電器電路,實(shí)現(xiàn)電磁閥的通斷。該模塊能提供豐富的語(yǔ)音和信息接收、發(fā)送功能,因此其在現(xiàn)實(shí)生活中具有廣泛的應(yīng)用,GSM通信模塊內(nèi)部電路如圖6所示。

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4 顯示模塊及繼電器電路

為實(shí)時(shí)反映溫度、濕度值等環(huán)境狀態(tài),便于用戶對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,顯示模塊采用LCD1602,其電路如圖7所示。該芯片為工業(yè)字符型液晶顯示,能夠同時(shí)顯示16x2即32個(gè)字符。

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繼電器電路主要實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電的隔離控制,處理器通過(guò)控制繼電器的通斷實(shí)現(xiàn)電源接線點(diǎn)的選擇,控制電磁閥的通斷,其原理圖如圖8所示。

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5 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制軟件采用C語(yǔ)言編程和模塊化設(shè)計(jì)思想,各功能模塊都有相應(yīng)的子程序,通過(guò)主程序調(diào)用。系統(tǒng)包括的功能模塊子程序有傳感器檢測(cè)、液晶顯示、GSM通信等,系統(tǒng)主函數(shù)流程圖如圖9所示,GSM通信子程序流程圖如圖10所示。

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6 結(jié)論

本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理的實(shí)時(shí)化,信號(hào)檢測(cè)的多元化和連續(xù)化。檢測(cè)信號(hào)可以為溫度、濕度等多種不同類型。程序可隨時(shí)修改,適應(yīng)性強(qiáng),并且控制系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、靈活、價(jià)廉、實(shí)用等特點(diǎn),可滿足不同用戶的需要。目前,部分溫室大棚已經(jīng)安裝有通風(fēng)、加熱、噴淋等設(shè)備,只需在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加環(huán)境參數(shù)采集傳感器及輸出控制器,就能實(shí)現(xiàn)上述功能。所以本系統(tǒng)有一定的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。



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