蛹虫草自动栽培控制系统的制作方法

本实用新型涉及用于人工栽培蛹虫草的领域，特别是一种实现蛹虫草自动栽培的控制系统。

背景技术：

蛹虫草具备蛋白质、糖类、生物碱挥发油、虫草酸、超氧化物歧化酶(SOD)、核苷酸、虫草素、D-甘露醇、虫草多糖、腺苷、麦角甾醇，九种维生素，两种生命元素--硒、锌，十八种氨基酸，与冬虫夏草基本相同，部分有效成分的含量上超过冬虫夏草；而且口感好，可直接食用，还可泡茶、泡酒、炖菜、炒菜、煲汤等。同时栽培后的培养基可作优质饲料或提取虫草素。蛹虫草栽培过程中需要根据生长周期调控温度、湿度和光照度等参数，目前主要采用人工调控方式，人工栽培虫草需要根据虫草不同生长阶段对环境温湿度、光照度和光照时数的控制，这需要种植者手动控制环境参数的变化。这样做一方面无法提高虫草栽培的效率，另外一方面无法实现精确的环境因素控制，而且无法实现调控过程的数据存储和数据分析，这样会影响虫草的质量和产量。

技术实现要素：

本实用新型为了解决蛹虫草栽培过程生长环境的自动化调控，提出蛹虫草自动栽培控制系统，能实时调控生长环境要素，提高栽培效率和栽培质量。

本实用新型采用如下技术方案来实现：蛹虫草自动栽培控制系统，包括下位机测控系统、上位机监控系统、外设设备以及LED灯；其中下位机测控系统包括单片机控制器，以及与单片机控制器连接的光照度传感器、温湿度传感器和时钟芯片；所述下位机测控系统分别与上位机监控系统、外设设备及LED灯连接。

优选地，所述单片机控制器设有两个串口模块，一个串口模块与上位机监控系统连接，另一个串口模块与温湿度传感器连接。

优选地，所述下位机测控系统与所述外设设备之间设有驱动电路，所述驱动电路包括相连接的光耦隔离器、三极管、控制模块。

优选地，所述外设设备为加湿机或除湿机，所述控制模块为继电器。所述 光耦隔离器的输出端与三极管的基极连接，三极管的发射极接地，三极管的集电极与继电器连接。

优选地，所述外设设备为调温设备，所述控制模块为可控硅。所述光耦隔离器的输出端与三极管的基极连接，三极管的发射极接地，三极管的集电极与可控硅连接。

优选地，所述单片机控制器设有用于驱动LED灯的D/A转换集成芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型主要将传感器数据信息(温湿度、光照度、光照时数)传送到单片机控制器，根据实时监测信号，自动控制调温设备、加湿机、除湿机和LED灯的运转情况，实现开启和关闭，实现蛹虫草栽培过程的智能化精细管理及栽培中突发事件的应急响应。操作人员通过栽培控制系统可实时获取栽培的环境数据，监控蛹虫草生长过程，实现精确调控。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的外设设备驱动电路图；

图3是本实用新型的LED灯驱动电路图；

图4为光照度控制框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型包括下位机测控系统、上位机监控系统、外设设备以及LED灯，其中下位机测控系统包括单片机控制器，以及与单片机控制器连接的光照度传感器、温湿度传感器、时钟芯片、按键、显示器LCD1602、蜂鸣器。下位机测控系统以STC12C5A60S2单片机控制器为核心，对栽培箱温湿度、光照度、光照时数等数据进行采集，然后控制加湿机、除湿机、调温设备、LED灯工作；同时通过显示器LCD1602将采集到的数据和外设设备的工作状态显示出来，便于监测，通过按键设置和查看温度、湿度以及光照度等参数的阈值。

STC12C5A60S2单片机控制器有两个串口模块，通过RS-485总线传送数据， 一个串口模块(UART1)与上位机监控系统连接，接收和发送各参数的阈值，返回各外设设备的运行状况以及温度、湿度、光照度、光照时数等数据，供上位机监控系统对下位机测控系统进行远程监控。另一个串口模块(UART2)与放置于栽培箱内的温湿度传感器连接，实时采集栽培箱的温度和湿度，用于控制调温设备、加湿机和除湿机等外设设备。本实施例采用BH1750光照度传感器采集光照度，采用具有串口通讯功能的温湿度传感器采集温湿度，采用ds1302时钟模块实时获得当前时间作为光照时数参考，采用DAC0832作为D/A芯片产生相应的电压输出信号经过放大器后控制LED灯产生所需的光照强度。通过对放置于栽培箱内的温湿度传感器传送的温度、湿度数值进行分析以做出相应的控制操作，调整栽培箱内部的温度和湿度，使其在相应的栽培时段保持在最佳参数范围内，从而使蛹虫草达到较好的栽培效果。

如图2所示为本实用新型的外设设备驱动控制电路，由于加湿机、除湿机和调温设备的工作电压都是220V交流电，而单片机控制器I/O输出的电压为5V直流电，因此必须将控制信号和驱动电压隔离。加湿机、除湿机的功率较小，选用一般的继电器控制，而调温设备是大功率器件，流过的电流大，故选用可控硅控制。光耦OP521将控制信号与驱动电压隔离，防止对控制器电路的干扰。LY1、LY2为外设设备工作指示灯，当外设设备工作时，指示灯亮。三极管TI、T2放大电流，驱动继电器线圈和可控硅内的LED，二极管DY1在继电器关闭时给线圈产生的瞬间电动势提供一个放电回路，防止击穿三极管T1，F1为保险丝，在输出短路或芯片损坏时断开，保护系统。YO_1、YO_2为单片机控制器STC12C5A60S2输出的外设设备控制信号，均为低电平有效。当YO_1、YO_2为低电平时，光耦导通，输出端为高电平，点亮LY1、LY2指示灯，使三极管TI、T2导通，从而继电器吸合，可控硅导通，加湿机、除湿机及温度调节设备工作。

如图3所示为本实用新型的LED灯驱动电路，LED灯驱动电路包括相连接的D/A转换集成芯片、放大器，D/A转换集成芯片与单片机控制器连接，放大器与LED灯连接。采用D/A转换集成芯片DAC0832输出相应的控制电压，数据锁存允许控制信号ILE接高电平，参考电压输入引脚VREF接电源，选片信号输入引脚CS、DAC寄存器选通输入引脚WR2、数据锁存器选通输入引脚WR1和数据传输控制信号输入引脚XFER接低电平，D0-D7与单片机的P2口相连。模拟电流输出端IOUT1和模拟电流输出端IOUT2分别与运算放大器同相端和反相端连接，由于DAC0832芯片内部已经有反馈电阻，反馈电阻引出端RFB可以直接接到 外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间，再经过反向比例运算放大器放大后驱动LED灯以控制光照度大小。图4为光照度控制框图，根据时钟芯片给出的栽培时间，获取相应时间段所需控制的光照度，光照度传感器采集实际光照度和设定的光照度相比较输出给控制器，控制器输出电压控制大小，经过D/A输出相应的电压信号，再经过放大器后驱动LED，以达到所需控制光照度大小。

以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应该涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。