单片机控制的智能温室物联网应用系统设计

　　3 温室控制系统硬件设计

　　智能化温室环境控制系统，要达到对温室内温、湿度等环境参数的检测与控制，系统必须包含三个部分：

　　(1)信号采集输入部分。包括温度、湿度等环境参数的检测；

　　(2)信号转换与处理部分。将采集的信号转换为计算机可以识别的数据量，并由计算机进行相关处理；

　　(3)输出和控制部分。控制喷淋、遮阳、通风、加热 等环境参数调节执行系统。

　　本系统主要由上、下位机构成，上位机实现人机操作界面的控制，并实时接收下位机上传的环境参数，结合植物生长所需要的最佳环境条件发送相应的控制命令给下 位机。下位机主要功能是实现对环境参数采集，同时与上位机进行串行通信，根据上位机的命令对温室内的环境参数进行调节，系统组成框图如图1所示。

　　3.1 信号采集单元

　　信号采集包括温度采集和湿度采集。DS18B20温度传感器采集温室内的环境温度，并直接转化为数字信号送入单片机进行处理，DS18B20传感器挂在单 片机的P0.7口线上；HS1101湿度传感器采集温室内的环境湿度，利用其等效电容的变化与湿度的关系，组成多谐振荡器，单片机检测振荡频率计算出湿度，HS1101传感器组成振荡电路，其输出连接在单片机的P2.X口上，温、湿度检测接口电路如图2所示。

　　3.2 核心控制单元

　　本系统采用STC89C54RD+单片机作为下位机内核，它是一种低电压、高性能的CMOS 8位单片机，片内含有16 KB可反复擦写的Flash只读程序存储器和1 280 B的随机存取数据存储器、32个I/O口线、3个16位定时/计数器、一个6向量两级中断结构、一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

　　指令代码完全兼容传统的MCS-51系列单片机，具有ISP在系统编程功能，利于在线调试和产品开发。

　　温室内的温度通过DS18B20采集送入单片机的P0.7口； 湿度转换为频率送入单片机的P2.X口，采集的环境参数交替在显示器上显示。同时，采集的环境参数通过P3.0和P3.1引脚至接口芯片MAX1483输 送至上位机进行处理，并等待上位机发送的控制命令，控制相应的执行机构。

　　本系统的下位机与上位机之间的串口通信采用符合RS-485电气标准的 MAX485芯片，其抗干扰能力强，共模抑制比高，当以100 kb/s的速率传输时，可传送的距离为1.2 km，能实现多点对多点的通信，很好地解决了温室分布零散和集中管理的矛盾，非常适合温室规模扩大时测控系统的扩展，其硬件电路如图3所示。