自動(dòng)溫控農(nóng)業(yè)大棚的設(shè)計(jì).pdf

Automatic Control 自動(dòng)化控制Electronic Technology & Software Engineering 電子技術(shù)與軟件工程 95【關(guān)鍵詞】溫度傳感器 Wi-Fi 紅外1 引言傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大棚種植全靠經(jīng)驗(yàn)，智慧農(nóng)業(yè)大棚提供了一種科學(xué)化種植的方法，通過(guò)各類(lèi)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化，再通過(guò)各類(lèi)自動(dòng)化控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)環(huán)境的調(diào)節(jié)，使之適合農(nóng)作物的生長(zhǎng)，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，本文設(shè)計(jì)了一自動(dòng)溫控農(nóng)業(yè)大棚的設(shè)計(jì)文/王勤湧在不同季節(jié)種植不同蔬菜的需要農(nóng)業(yè)大棚保持不同的溫度，設(shè)計(jì)了一種可以自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的系統(tǒng)，通過(guò)溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度，并可以根據(jù)溫度的實(shí)際情況控制空調(diào)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)手機(jī)APP并通過(guò)Wi-Fi無(wú)線進(jìn)行指定溫度的設(shè)定，同時(shí)通過(guò)紅外信號(hào)實(shí)現(xiàn)空調(diào)的實(shí)時(shí)控制，對(duì)現(xiàn)今智慧農(nóng)業(yè)的設(shè)計(jì)方法提供了一個(gè)可選的思路。摘要種大棚溫度控制方法，實(shí)現(xiàn)了智慧農(nóng)業(yè)大棚的部分功能。2 手機(jī)APP端的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)使用安卓手機(jī) APP 與終端 Wi-Fi 設(shè)備進(jìn)行連接，并將設(shè)定的溫度參數(shù)發(fā)送到終端，因此手機(jī) APP 端主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：（1）Wi-Fi 的開(kāi)啟：打開(kāi) APP 后， 首先通過(guò) Wi-FiManager.isWiEnabled() 查看Wi-Fi 是否開(kāi)啟，如果未開(kāi)啟，則通過(guò) Wi-FiManager.setWiEnabled(true) 開(kāi)啟 Wi-Fi。（2）Wi-Fi 的掃描搜索：在點(diǎn)擊掃描按鈕后，通過(guò) Wi-FiManager.startScan() 來(lái)開(kāi)始掃描周邊的 Wi-Fi 信號(hào)，同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)廣播接收者 BroadcastReceiver() 來(lái)獲取掃描的結(jié)果，再通過(guò) getScanResults()獲取到掃描結(jié)果的集合。（3）Wi-Fi 的連接：連接時(shí)首先需判斷 Wi-Fi 的加密方式，同時(shí)需判斷是否保存過(guò)當(dāng)前的 Wi-Fi 信息，如果未連接過(guò)，則需彈出密碼輸入框，接著調(diào)用 addNetwork() 和enableNetwork() 進(jìn)行 Wi-Fi 的連接，在連接過(guò)程中，仍需使用廣播接收者接收連接過(guò)程中返回的狀態(tài)，如連接成功，則提示消息。（4）數(shù)據(jù)傳輸：需要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè)線程分別實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)聽(tīng)連接。3 溫度控制電路的設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)主控芯片選用 STC11L01，STC11L01 是一款增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，供電電壓 2.4V3.6V，F(xiàn)LASH 存儲(chǔ)容量 1K，共兩個(gè) 16 位的定時(shí)器，能夠滿(mǎn)足紅外信號(hào)的發(fā)射要求。最小系統(tǒng)如圖 1 所示。其中串口 TXD,RXD 即可作為下載口，也連接 Wi-Fi 模塊進(jìn)行通訊， CTR 信號(hào)連接紅外控制電路，Tem 信號(hào)連接溫度傳感器電路。3.2 Wi-Fi電路Wi-Fi 模塊采用安信可 ESP8266 模塊，內(nèi)置 32bit 的 MCU，是一款超低功耗的 UART轉(zhuǎn) Wi-Fi 模組，板載 Wi-Fi 天線，空間占用小，模塊的相關(guān)工作狀態(tài)可通過(guò)發(fā)送串口 AT 命令進(jìn)行任意切換，電路圖如圖 2 所示。在本設(shè)計(jì)中， Wi-Fi 模塊需要設(shè)置為 AP服務(wù)器模式以供手機(jī)進(jìn)行連接，相關(guān)操作步驟如下：7 下一步研究計(jì)劃7.1 多功能融合方式探索本研究在雨水收集和處理裝置與城市公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的融合上選擇了與公交車(chē)站臺(tái)進(jìn)行融合，在后續(xù)學(xué)習(xí)和研究中嘗試更多切實(shí)可行的融合方式，讓雨水收集和利用功能在不耗費(fèi)大量社會(huì)資源的情況下完成普及。7.2 公交站臺(tái)人性化服務(wù)功能研究公共交通是人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槠毡榈慕煌ǚ绞街?，將在以后的生活和學(xué)習(xí)中更多的將公交站臺(tái)的人性化服務(wù)功能做進(jìn)一步完善構(gòu)想設(shè)計(jì)，給道路交通設(shè)施部門(mén)提供參考資料。7.3 裝置支撐技術(shù)的更新限于本人目前所掌握的智能控制編程技術(shù)基礎(chǔ)，我的研究設(shè)計(jì)在某些地方還不太成熟，功能的實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單或易產(chǎn)生較大誤差。我將繼續(xù)學(xué)習(xí)智能控制編程技術(shù)，結(jié)合在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)，不斷完善我的做品設(shè)計(jì)，希望能為社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。7.4 智能化設(shè)計(jì)理念的融入科學(xué)技術(shù)是推進(jìn)變革的原動(dòng)力，希望能將 上接 94 頁(yè)本研究所做的創(chuàng)意設(shè)想與前沿科技理念融合，如在站臺(tái)添加人臉識(shí)別功能，將符合乘客年齡階段的有益消息推送至乘客手機(jī)?；蛱砑诱Z(yǔ)音查詢(xún)服務(wù)，將在后續(xù)的研究中參考相關(guān)資訊進(jìn)行學(xué)習(xí)調(diào)整。8 致謝本研究時(shí)長(zhǎng)近 8 個(gè)月，在這段時(shí)間中，首先感謝的我父母，他們的支持和配合是我能有信心遵循自己的想法完成這一研究挑戰(zhàn)的動(dòng)力，期間也給了我很多建議。其次要特別感謝我的老師，老師在我的研究想法還未成熟的時(shí)候就一直悉心指導(dǎo)我，幫助我，教會(huì)我研究方法，給與很多關(guān)鍵性指導(dǎo)。通過(guò)這次研究，讓我對(duì)科學(xué)有了新的認(rèn)識(shí)，更進(jìn)一步堅(jiān)定了我的求學(xué)意識(shí)，不斷鉆研，探索利用科學(xué)改變生活的方法。再次感謝幫助過(guò)我的家人，老師們?。ㄍㄓ嵶髡撸厚R萍萍）參考文獻(xiàn)1王娜,郭娟.城市園林綠化用水現(xiàn)狀的思考J.住宅與房地產(chǎn),2017(24):65.2傅華.淺談城市雨水的綜合利用J.新西部(理論版),2015(04):10-11.3陳志杰.公交車(chē)站區(qū)域交通流運(yùn)行行為的仿真研究D.北京交通大學(xué),2014.4 吳 頔 .非常規(guī)水資源：水資源短缺現(xiàn)狀下的必然之舉 N. 中國(guó)水利報(bào) ,2017-04-27(005).5王念欣.3R原則在物料循環(huán)體系中的探索與實(shí)踐 J. 山東冶金 ,2019,41(02):61-62+64.6阮耀慧.淺談人性化設(shè)計(jì)在城市環(huán)境中公交車(chē)站臺(tái)的應(yīng)用J.藝術(shù)科技,2019,32(13):188-189.7馮建文.智能公交站牌的交互設(shè)計(jì)J.現(xiàn)代裝飾(理論),2014(02):20-22.8魏世源,孫偉海,陳志堅(jiān),肖立新.太陽(yáng)能電池效率分析J.科學(xué)通報(bào),2016,61(16):1748-1753.9 余 珺 瑞,杜友福,崔艷榮.智能公交人數(shù)檢測(cè)方法研究J.電腦知識(shí)與技術(shù),2018,14(27):267-268+280.通訊作者簡(jiǎn)介馬萍萍，北京航空航天大學(xué)工程控制學(xué)碩士，現(xiàn)為北京市第十三中學(xué)通用技術(shù)學(xué)科教師。曾指導(dǎo)學(xué)生多次榮獲全國(guó)機(jī)器人大賽，北京市科技創(chuàng)新大賽等競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。作者單位北京市第十三中學(xué) 北京市 100009自動(dòng)化控制 Automatic Control96 電子技術(shù)與軟件工程 Electronic Technology & Software Engineering 設(shè)置為 AP 模式：AT+CWMODE=2 改命令掉電不丟失 AT+CWSAP=“esp8266“,“12345678“,1,2 設(shè)置 Wi-Fi 的 SSID，密碼，通道，加密方式，該命令掉電不丟失 AT+CIPAP=“192.168.4.2“, “192.168.4.1“,“255.255.255.0“ 設(shè)置 AP 模式的IP，網(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)掩碼，該命令掉電不丟失 AT+CIPMUX=1 開(kāi)啟多連接，重啟丟失 , 多連接需關(guān)閉數(shù)據(jù)透?jìng)?AT+CIPSERVER=1,333 配置為服務(wù)器模式，端口號(hào)為 3333.3 紅外電路及溫度傳感器電路紅外電路采用 mos 管作為驅(qū)動(dòng)，其中 R2作為限流電阻，紅外信號(hào)的發(fā)射需要遵循一定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)廠家的標(biāo)準(zhǔn)有較大的差異，本設(shè)計(jì)采用格力空調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)，主要參數(shù)包括：載波占空比：50%載波頻率：38Khz邏輯 0：640us 有載波 +560us 無(wú)載波邏輯 1：640us 有載波 +1680us 無(wú)載波相關(guān)邏輯可采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。溫度傳感器采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，通訊接口簡(jiǎn)單，當(dāng)溫度不在指定的范圍時(shí)，可控制紅外命令空調(diào)制冷或制暖。如圖 3 所示。4 結(jié)束語(yǔ)設(shè)計(jì)采用安卓 APP 與 Wi-Fi 模塊進(jìn)行通訊，并通過(guò) 51 單片機(jī)發(fā)送紅外信號(hào)控制空調(diào)，對(duì)現(xiàn)今智慧農(nóng)業(yè)的設(shè)計(jì)提供了一種可選的參考方法。參考文獻(xiàn)1章璐杰.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧葡萄園管理系統(tǒng)的優(yōu)化研究D.杭州:浙江大學(xué),2017.2繆玲.基于Android平臺(tái)的智慧農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)D.南京:南京郵電大學(xué),2015.3 李 紅 冰 . 基 于 STC11L04E 的 紅 外 空調(diào)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.電子世界, 2018,(11):197-198.4孫忠祥.基于設(shè)備云平臺(tái)的智能農(nóng)業(yè)溫室大棚遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)D.哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué),2017.5覃鮮艷.基于DS18B20的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)D.武漢:武漢理工大學(xué),2012.作者簡(jiǎn)介王勤湧 （1985-），男，浙江省溫州市人。講師，碩士研究生。主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)及應(yīng)用。作者單位浙江安防職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江省溫州市 325000圖3：紅外電路及溫度傳感器電路圖2：Wi-Fi電路圖1：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)