有機蔬菜大棚數據監測系統設計

彭琛 唐斌

摘要：采用大棚對蔬菜栽培可以提高農作物生長條件，增產反季節作物的供應，增加農產品價格，擴大種植戶收益，但農作物的生長過程中，其生長和產量均受到濕度、溫度、光照強度、CO，濃度等多種因素影響，因此把握好對農作物生長環境因素的監測十分重要。

關鍵詞：STC89C52RC;傳感器;有機蔬菜

中圖分類號：TP311

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）04-0226-02

收稿日期：2019-11-21

基金項目：2019年常德市科技創新計劃項目;湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目（湘教通[2019]219號-2048）;湖南省2019年教改項目（湘教通[2019]291號-684）

作者簡介：彭琛（1982—），女，湖南常德人，湖南文理學院，講師，碩士，物聯網技術及應用、智慧農業。

Design of Data Monitoring System for Organic Vegetable Greenhouse

PENG Chen，TANG Bin

（College of Computer and Electrical Engineering，Hunan University of Arts and Sciences，Changde 415000，China）

Abstract：Greenhouse cultivation can improve the temperature，produce anti-seasonal crop supply market，increase the price of agricul-tural products，increase the income of growers，but in the process of crop growth，its growth and yield are affected by humidity，tempera-ture，light intensity，CO2 concentration and other factors，so it is very important to grasp the monitoring of the bad condition factors of crop growth.

Key words：STC89C52RC;Sensor;Organic Vegetables

新世紀以來我國的農業快速發展，人們對蔬菜的需求增加，在這種環境下溫室大棚的產業規模不斷地擴大，產業結構不斷地調整，產業形勢不斷的現代化，從而有機蔬菜的種植不斷擴大，對此大棚內的環境因素監測工作也變得格外重要。關于我國有地區監測系統的推廣還沒完全到位，普及率低;有的系統對多個大棚監測管理能力尚有不足。為了解決以上幾點不足，下面設計了一套由單片機以及傳感器構成的下位機單元，實現對溫濕度，CO，濃度，光照強度，PM2.5的自動檢測以及實時顯示，為了提高農作物產值，需要人為地監控棚內的氣象數據，以便評估氣象信息對農業生產的危害程度，提高應對突發天氣狀況的能力[1]。本文采用單片機作為控制核心，通過溫濕度傳感器、光照強度傳感器、土壤濕度感器采集相應的溫室大棚的溫度、濕度以及光照度等參數[2]

1 系統總體設計

溫室大棚環境監測系統由DH11溫濕度傳感器、PM2.5檢測模塊、光照傳感器模塊、CO2傳感器模塊來完成對環境因子的數據采集，LCD1602液晶屏完成對數據顯示，本裝置還有蜂鳴器報警裝置以及電源電路。所采集的數據直接交由處理器STC89C52RC單片機處理。系統總體框圖如圖1所示：

2 系統硬件設計

2.1 主控制器模塊介紹

STC89C52RC是一種功耗低、性能高的微型控制器，和普通89C52相比，是其后多了后綴“RC"，帶有“RC”字樣的單片機表示它自帶RC時鐘振蕩電路，可以不用外加時鐘振蕩電路。89C52RC支持STC的2線制下載方式，程序讀取寫人更加快捷;支持6T模式;I/O數量更多等優點使得STC89C52RC成了目前眾多小型嵌入式系統的解決辦法。

2.2 傳感器模塊介紹

PM2.5傳感器硬件電路，PM2.5傳感器原理是根據光的散射原理來開發的，當光照射物質的微粒和分子時，會產生光的散射現象，此時物質會吸收部分光的能量。PM2.5傳感器的TXD和RXD分別接到STC89C52RC芯片上的RXD和TXD再接上5V電源和地[3]。電路接法如圖2所示。

DHT11溫濕度傳感器是單總線單工通訊[4]，一次性傳送40位數據，前16位是與濕度相關的數據，中間16位是與溫度相關的，最后八位是用來校驗的。DHT11的測量電路如圖3所示。

DHT11的通信步驟如下。首先主機先發送開始的信號，當從機收到信號后會返回一個應答信號。主機的信號線會拉高。做完準備工作后開始接收數據。

MG811型CO，傳感器對CO，的檢測有較高的精準度，在不同溫度環境下工作性能穩定，其受溫濕度的影響較小。工作原理：當CO，氣體進入傳感器置中，會發生以下電極反應：

（1）負極反應：2li+CO2+1/202=LiCO3;

（2）正極反應：2Na+1/202+2e-=Na2O;

（3）總反應：LiCO3+2Na=Na2O+2Li+CO2;

當CO2濃度不同時會產生不同大小的電勢，其通過I2C協議對數據進行輸入和輸出。

數字型BH1750光強傳感器不區分光源，支持I2CBUS接口，可以根據系統所收集的光線強度用來調亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化。其優點有支持1.8v邏輯輸入接口、不需要其他外部件、對光源依賴性弱誤差變動小、受紅外線影響小等。其高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化，量程達到了1～655351 x，可對廣泛亮度進行11 x的高精度測定[5]。