基于藍牙模塊的便攜式蔬菜大棚環境控制系統硬件設計

楊哲明　王立忠　李江軍　熊志遠

摘要：根據蔬菜生長條件，設計了大棚環境遠程控制系統。系統可實時遠程獲取溫室大棚內部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像，根據檢測結果實現溫濕度、光照度等自動調整。將檢測信息發送到通過手機，利用藍牙模塊實現手機與主控設備之間的通信。用戶可通過手機進行生產現場環境進行控制，根據不同作物，所需環境參數可通過鍵盤或手機進行設置。

關鍵詞：環境 藍牙 測控 高效農業

中圖分類號：TP342 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0012-02

目前我國蔬菜生長所需環境的檢測與控制，多數為人工干預完成，智能化程度低，操作麻煩。目前我國的溫室大棚控制系統在規模和技術上都獲得了長足的發展，但在配套設施的完善程度，生產的穩定性、產業化程度和現代化水平上多為“原生態”，在溫室生產環境自動控制方面遠落后與發達國家[1-3]。結合上述情況，設計了上述訓練項目。

可以實時遠程獲取溫室大棚內部的空氣溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強度及視頻圖像，通過模型分析，自動控制溫室濕簾風機、噴淋滴灌、內外遮陽、頂窗側窗、加溫補光等設備。同時，系統還可以通過手機信息終端向管理者推送實時監測信息、報警信息，實現溫室大棚信息化、智能化遠程管理。

1 系統的構成

實現上述功能，系統硬件部分包括電源模塊、溫濕度檢測模塊（空氣溫濕度、土壤溫度）、氣體濃度檢測模塊、光照度檢測模塊、顯示模塊、報警模塊、無線收發模塊、鍵盤模塊、主控模塊、驅動模塊（噴淋、通風、隔離門等）、手機等手持設備。軟件部分包括主程序、溫濕度處理、顯示、存儲、報警等子程序，除此之外軟件設計還包含構建作物最佳生長環境模型和溫室環境曲線繪制程序等。系統構成如圖1所示。

2 單元電路設計

2.1 溫濕度檢測模塊

主控機模塊作用是對采集的數據進行處理，采用AT89S52單片機[4]。土壤濕度信號采集及處理電路如圖2所示。傳感器YL-69得到的模擬電壓通過精密半波整流電路進行整流濾波電路濾波，之后通過A/D轉換送給單片機處理。

空氣溫濕度以DHT11數字式傳感器作為檢測溫度的元件，對生產環境的溫濕度進行檢測，并將輸出的數據傳送給單片機。檢測電路如圖3所示。

2.2 氣體檢測模塊

MQ-2氣體傳感器可測氣體種類多，精度也不差，可以滿足要求，圖4為氣體檢測電路[6]。

2.3 驅動模塊

溫度低于設定值時，起動加熱。達到設定值停止加熱。溫度高于設定值時，驅動通風設備，進行降溫。此外還可打開隔離門進行通風降溫。驅動電路如圖5所示。

2.4 無線收發、手持設備及存儲模塊

手持設備主要采用管理者的手機終端，利用手機的藍牙模塊進行通信，現場主機采集處理后的信息也是通過HC-05主從機一體藍牙模塊進行發送。收發驅動電路如圖6所示。

此外還有顯示及報警模塊、按鍵電路、報警電路等這里不敘述了。

3 結語

本文根據蔬菜大棚生產環境進行了控制系統的設計，對溫濕度、氣體濃度進行檢測與控制，通過藍牙模塊進行數據的傳輸，并通過顯示器進行顯示，有利于提高生產效率，沒減輕勞動負擔。對于擴大生產有著重要參考價值。

參考文獻

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[4]謝維成，楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計（第2版）[M].北京：清華大學出版社.2009.7.

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[6]羅亞萍.基于AT89C52單片機的室內有害氣體監控系統.山西電子技術，2011.3.