智能大棚控制系统中的部分模块详解

智能大棚以IAP15F2K系列为主控制芯片。大棚外部设ZigBee通信模块、GSM通信模块、太阳能发电模块、卷帘驱动模块、键盘模块、电源模块、WIFI模块和无线模块等组成，大棚内部有温湿度传感器、摄像头模块、浇灌驱动模块、报警模块、补光加热等。太阳能电池板能自动寻光给蓄电池和系统供电。

环境检测由AM2301数字式温湿度传感器和土壤湿度传感器等组成，分别检测温室大棚的空气温湿度、土壤湿度等。通过这些外围传感器进行数据采集，CPU对数据进行处理后传送到液晶显示屏显示实时信息，当检测到用户的远程状态请求时，主控芯片也可以通过GSM模块将信息发送到用户手机上，实现远程检测和控制。通过WIFI模块将信息和实时视频发送到平板电脑上，进行远程检测和视频监控。在待机状态下，主控芯片不断监测键盘、GSM模块、WIFI模块、无线遥控或计算机的控制指令，根据不同的指令控制相应的继电器驱动电路，由继电器来控制通风、喷灌、加热、补光和农药喷洒等装置，从而实现大棚的自动控制和无人值守。

控制板

部分模块作用介绍

1、ZigBee通信模块

采用ZigBee模块，组网方便，无需新建网络即可实现多个大棚的同时检测控制。ZigBee接收模块通过USB转串口与PC机通信。可在线查看各个当前大棚的温度、湿度和土壤湿度等。界面上还有许多控制按钮，可控制大棚灌溉、农业喷洒、通风、加热补光和卷帘等。

2、GSM通信模块

采用GSM TC35i通讯模块，充分利用现有网络，无需单独组网，运行安全稳定，结构简单、运行灵活、经济可靠。而且可以实现远程控制（跨省、跨区域）。GSM模块接收到手机指令后，会通过串口通信与单片机连接，单片机接收到指令便会执行。

3、摄像头模块

摄像头连接WIFI模块以后，可以通过平板电脑来实时查看大棚内部情况。摄像头可通过平板电脑控制对其上下左右移动来查看大棚内部信息，可做到查看大棚内部无死角。

4、温湿度传感器

温湿度传感器的种类多，选择余地大，本方案采用AM2301温湿度传感器。把温度测量模块直接送入主控器，通过单片机的内部A/D采集信号，设置为第一路信号，可精确到0.50℃，满足应用要求。湿度测量模块，调理后也送入主控芯片，设置为第2路信号。由于AM2301有0.70%RH的温度系数，在信号调理电路中进行了温度补偿，在35%--85%RH范围内可精确到2%RH。其测量结果会实时显示液晶屏上。

5、土壤湿度传感器

采用3线制土壤湿度传感器。由于土壤中含有矿物质离子，这些矿物质离子都溶解在土壤中的水中。如果将两个电极插入土壤中，电极之间就可以通过这些离子导电。通过测量两电极之间的电阻值来表征土壤湿度的大小。由于两级间的电阻与电压成正比，所以通过计算两级的电压来表征土壤湿度。在测量电压之前，需将传感器得到的模拟电压信号经过A/D转换成数字信号以便单片机处理。当单片机检测到低于设定值时，便自动启动灌溉系统。

6、WIFI模块

WIFI模块，来实现与互联网的通信和控制。摄像头通过自动连接WIFI，无线传输大棚内部情况，在任何地方都可以随时随地查看大棚内部情况。还可以通过平板电脑的控制按钮，来远程控制大棚的卷帘、通风、加热补光、灌溉、农药喷洒等，在信息显示栏还实时显示大棚中的参数。

后期可新增功能

1、语音播报模块

主控芯片通过检测控制设备对大棚当前的工作状态，来给语音模块反馈信息，使其播报当前工作项目是什么。主要在大棚近场工作时使用。

2、点阵屏模块

大棚外面可放置点阵屏，来显示各个大棚的编号和当前工作的工作状态。

3、烟雾、气体传感器

大棚内部可放置烟雾传感器，防止有火灾发生。以及气体传感器，检测内部二氧化碳等其他。