基于单片机的蔬菜大棚环境监测仪

1.本实用新型属于农业技术领域，尤其涉及基于单片机的蔬菜大棚环境监测仪。


背景技术：

2.我国地大物博，物产丰富，人口众多，人们希望一年四季天天都能吃到所要吃的新鲜健康的绿色蔬菜，因此农业生产在国民生产中占据了非常重要的地位，由于我国领土面积广大，从南往北、从东到西，地理位置差异很大，气候复杂多变的原因，因此对现代农业的要求越来越高，基本农业生产技术加现代智能控制技术相结合的智慧农业生产受到人们的青睐，农作物的生长条件是温度、湿度、光照，对于这三个参数的有效调控已成为人们研究的进一步提高蔬菜品质、产量的重要方面，因此开发设计一款对温室大棚室内温度、湿度、光照等环境参数适用于多地区的环境检测仪，对农业生产力的提高具有深远影响。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于：开发设计一款对温室大棚室内温度、湿度、光照等环境参数适用于多地区的环境检测仪，而提出的基于单片机的蔬菜大棚环境监测仪。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
5.基于单片机的蔬菜大棚环境监测仪，包括单片机，所述单片机分别与thin
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ex
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tfg ph值传感器、bh1750光照传感器模块、dht11温湿度传感器模块以及智能检测摄像头连接，并且单片机还与按键设置模块连接，所述单片机分别与继电器驱动模块及声光报警电路模块连接，所述单片机还与12864液晶显示模块连接，所述单片机与自带热点模块连接，所述自带热点模块与手机app连接，并且无线通信模块还与单片机连接。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.所述单片机选择stc89c51作为控制核心芯片，且所述单片机为高性能8位单片机。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.所述dht11温湿度传感器模块为数字传感器，是由一个电阻式感湿元件和一个负温度系数测温元件构成，且所述dht11温湿度传感器模块输出已校准的标准数字信号并直接与单片机相连接，且所述dht11温湿度传感器模块为4针单排引脚封装，连接方便。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.所述bh1750光照传感器模块是一种采用i2c总线接口的16位光强传感器，是一种能够根据通过透光孔的光线强度变化，来调整输出电平信号的集成芯片，所述bh1750光照传感器模块具有以下特性：支持i2c总线接口，具有接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性，能够输出对于亮度的数字值，感应光照的输入范围大，灵敏度高，通过降低功率功能实现低电流化，通过50hz/60hz除光噪音功能实现稳定的测定，支持1.8v逻辑输入接口且无需外接其他部件，光源依赖性弱，识别能力强，有两种可选的i2c工作模式地址，可调的测量结果影响较大的因素为光入口大小，精度高最小误差波动在正负20％的特点。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述thin
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ex
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tfg ph值传感器由thin
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ex
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tfg和ph值敏感性智能水凝胶构成，检测灵敏度最大可达
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0.704nm/ph，ph值的响应范围为2
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7，工作环境温度为0
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85℃、湿度为0
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90％。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述按键设置模块由三个按键组成，分别是功能设置键、增加键和减小键，所述功能键按一次进行报警温度上限值设置，此时设置h高温报警温度并闪烁显示，按第二次进行报警温度下限设置，此时设置l低温报警温度并闪烁显示，再按一次即第三次时，则恢复初始原有正常的温度显示界面，所述增加键可以对上限温度或下限温度进行增大调整，所述减小键可以对上限温度或下限温度进行减小调整，且湿度和光照功能设置同理。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.所述声光报警电路模块采用蜂鸣音报警电路，所述声光报警电路模块是由三极管、电阻和蜂鸣器组成，当外部环境量超过预设值的时候，声光报警电路模块将发出灯光和响声。
18.作为上述技术方案的进一步描述：
19.所述无线通信模块选用esp8266无线收发模块，esp8266无线收发模块内置tcp/ip协议栈，支持802.11b/g/n协议，可自组网络，具有传输距离远、效率高、传输稳定和功耗低特点，满足系统中个传感器模块数据快速、稳定的发送需求。
20.作为上述技术方案的进一步描述：
21.所述单片机、12864液晶显示模块、继电器驱动模块、声光报警电路模块、thin
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ex
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tfg ph值传感器、bh1750光照传感器模块、dht11温湿度传感器模块和智能检测摄像头之间使用5v的电压，直接用干电池串联构或直接使用5v充电器直接给其模块供电。
22.作为上述技术方案的进一步描述：
23.所述环境监测仪的工作流程包括以下步骤：
24.步骤s1：首先对系统进行初始化，通过按键对温度、湿度、光照进行上下限调节设置，并且保存在单片机内部，掉电保存，根据测得的数据执行相应的控制程序；
25.步骤s2：然后采集温室大棚内的光照、监控画面、温度和湿度信号环境量数字信号，然后将这些环境参数量直接输出到stc89c51单片机中进行数据处理并输出；
26.步骤s3：再经过单片机计算处理后输出控制信号，从而去使相应的继电器驱动模块进行动作，相应的负载启动，改善光照、温度和湿度，进而实现对蔬菜大棚环境量的监测和调节控制；
27.步骤s4：当环境中温度、湿度、光照任意一项不在设定阈值内，开启继电器模拟和蜂鸣器报警，从而实现对蔬菜大棚内的环境量的调节控制；
28.步骤s5：蔬菜大棚管理人员还可根据由手机app所展示出的大棚内的光照、监控画面、温度和湿度信号环境量数字信号向单片机发出相应的控制指令，开启继电器模拟和蜂鸣器报警，从而实现对蔬菜大棚内的环境量的调节控制。
29.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
30.1、本实用新型中，针对农作物生长所需要的温度、湿度和光照三要素对其进行控制调节，将传感器技术和单片机技术相结合，实现对蔬菜大棚室内环境参数监测和调节和控制，硬件电路设计过程采用模块化设计思想，提高了系统的稳定性、可靠性、安全性，极高
的性价比使其具有广阔的应用前景和实用价值，达到了对蔬菜大棚环境的实时监测，可向用户实时反馈当前的环境情况并可根据环境的改变而作出相应的举措，大大节省了人力、物力，且采集数据精准度高，有助于蔬菜生产质量的提升，实现了对大棚内部环境ph值、温湿度及光照强度的实时监测，并能够通过无线通信模块实时发送至手机app上，使蔬菜种植人员足不出户便能够快速了解到蔬菜大棚的内部环境信息，便于快速作出应急反应，且还能够根据不同的蔬菜大棚需求，自有扩展或裁剪传感器的种类及数量。
31.2、本实用新型中，通过设置的thin
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tfg ph值传感器，能够降低弯曲以及温度交叉敏感等外界不良因素所带来的影响，还具备抗电磁干扰、耐高温和耐腐蚀等优势，并能够实现微型化，将thin
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tfgph值传感器的输出引脚与单片机的pa5端口相连再通过指定函数读取模数转化后的土壤ph值数据。
32.3、本实用新型中，通过设置的无线通信模块，具有传输距离远、效率高、传输稳定、功耗低等特点，满足系统中个传感器模块数据快速、稳定的发送需求。
33.4、本实用新型中，通过设置的智能监测摄像头，智能监测摄像头底座能够进行360度旋转，对周围环境全方位监测，整体效果好。
34.5、本实用新型中，通过设置的dht11温湿度传感器模块，连接电路简单、体积极小、功耗极低、性价比极高、响应极高、抗干扰能力极强等优点，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择，产品为4针单排引脚封装，连接方便。
35.6、本实用新型中，通过设置的12864液晶显示模块具有接口方式灵活、操作指令简单、低电压低功耗、体积小和可视面积大、性价比高等优点。
附图说明
36.图1为本实用新型提出的基于单片机的蔬菜大棚环境监测仪的模块框图；
37.图2为本实用新型提出的基于单片机的蔬菜大棚环境监测仪的系统流程图。
38.图例说明：
39.1、单片机；2、按键设置模块；3、thin
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tfgph值传感器；4、bh1750光照传感器模块；5、dht11温湿度传感器模块；6、智能检测摄像头；7、自带热点模块；8、无线通信模块；9、手机app；10、12864液晶显示模块；11、继电器驱动模块；12、声光报警电路模块。
具体实施方式
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.请参阅图1
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2，本实用新型提供一种技术方案：基于单片机的蔬菜大棚环境监测仪，包括单片机，所述单片机分别与thin
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tfg ph值传感器、bh1750光照传感器模块、dht11温湿度传感器模块以及智能检测摄像头连接，并且单片机还与按键设置模块连接，所述单片机分别与继电器驱动模块及声光报警电路模块连接，所述单片机还与12864液晶显示模块连接，所述单片机与自带热点模块连接，所述自带热点模块与手机app连接，并且无线通信模块还与单片机连接。
42.具体的，如图1所示，所述单片机选择stc89c51作为控制核心芯片，且所述单片机为高性能8位单片机。
43.具体的，如图1所示，所述dht11温湿度传感器模块为数字传感器，是由一个电阻式感湿元件和一个负温度系数测温元件构成，且所述dht11温湿度传感器模块输出已校准的标准数字信号并直接与单片机相连接，且所述dht11温湿度传感器模块为4针单排引脚封装，连接方便。
44.具体的，如图1所示，所述bh1750光照传感器模块是一种采用i2c总线接口的16位光强传感器，是一种能够根据通过透光孔的光线强度变化，来调整输出电平信号的集成芯片，所述bh1750光照传感器模块具有以下特性：支持i2c总线接口，具有接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性，能够输出对于亮度的数字值，感应光照的输入范围大，灵敏度高，通过降低功率功能实现低电流化，通过50hz/60hz除光噪音功能实现稳定的测定，支持1.8v逻辑输入接口且无需外接其他部件，光源依赖性弱，识别能力强，有两种可选的i2c工作模式地址，可调的测量结果影响较大的因素为光入口大小，精度高最小误差波动在正负20％的特点。
45.具体的，如图1所示，所述thin
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tfg ph值传感器由thin
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tfg和ph值敏感性智能水凝胶构成，检测灵敏度最大可达
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0.704nm/ph，ph值的响应范围为2
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7，工作环境温度为0
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85℃、湿度为0
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90％。
46.具体的，如图1所示，所述按键设置模块由三个按键组成，分别是功能设置键、增加键和减小键，所述功能键按一次进行报警温度上限值设置，此时设置h高温报警温度并闪烁显示，按第二次进行报警温度下限设置，此时设置l低温报警温度并闪烁显示，再按一次即第三次时，则恢复初始原有正常的温度显示界面，所述增加键可以对上限温度或下限温度进行增大调整，所述减小键可以对上限温度或下限温度进行减小调整，且湿度和光照功能设置同理。
47.具体的，如图1所示，所述声光报警电路模块采用蜂鸣音报警电路，所述声光报警电路模块是由三极管、电阻和蜂鸣器组成，当外部环境量超过预设值的时候，声光报警电路模块将发出灯光和响声。
48.具体的，如图1所示，所述无线通信模块选用esp8266无线收发模块，esp8266无线收发模块内置tcp/ip协议栈，支持802.11b/g/n协议，可自组网络，具有传输距离远、效率高、传输稳定和功耗低特点，满足系统中个传感器模块数据快速、稳定的发送需求。
49.具体的，如图1所示，所述单片机、12864液晶显示模块、继电器驱动模块、声光报警电路模块、thin
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tfg ph值传感器、bh1750光照传感器模块、dht11温湿度传感器模块和智能检测摄像头之间使用5v的电压，直接用干电池串联构或直接使用5v充电器直接给其模块供电。
50.具体的，如图2所示，所述环境监测仪的工作流程包括以下步骤：
51.步骤s1：首先对系统进行初始化，通过按键对温度、湿度、光照进行上下限调节设置，并且保存在单片机内部，掉电保存，根据测得的数据执行相应的控制程序；
52.步骤s2：然后采集温室大棚内的光照、监控画面、温度和湿度信号环境量数字信号，然后将这些环境参数量直接输出到stc89c51单片机中进行数据处理并输出；
53.步骤s3：再经过单片机计算处理后输出控制信号，从而去使相应的继电器驱动模块进行动作，相应的负载启动，改善光照、温度和湿度，进而实现对蔬菜大棚环境量的监测
和调节控制；
54.步骤s4：当环境中温度、湿度、光照任意一项不在设定阈值内，开启继电器模拟和蜂鸣器报警，从而实现对蔬菜大棚内的环境量的调节控制；
55.步骤s5：蔬菜大棚管理人员还可根据由手机app所展示出的大棚内的光照、监控画面、温度和湿度信号环境量数字信号向单片机发出相应的控制指令，开启继电器模拟和蜂鸣器报警，从而实现对蔬菜大棚内的环境量的调节控制。
56.工作原理：使用时，步骤s1：首先对系统进行初始化，通过按键对温度、湿度、光照进行上下限调节设置，并且保存在单片机内部，掉电保存，根据测得的数据执行相应的控制程序；
57.步骤s2：然后采集温室大棚内的光照、监控画面、温度和湿度信号环境量数字信号，然后将这些环境参数量直接输出到stc89c51单片机中进行数据处理并输出；
58.步骤s3：再经过单片机计算处理后输出控制信号，从而去使相应的继电器驱动模块进行动作，相应的负载启动，改善光照、温度和湿度，进而实现对蔬菜大棚环境量的监测和调节控制；
59.步骤s4：当环境中温度、湿度、光照任意一项不在设定阈值内，开启继电器模拟和蜂鸣器报警，从而实现对蔬菜大棚内的环境量的调节控制；
60.步骤s5：蔬菜大棚管理人员还可根据由手机app所展示出的大棚内的光照、监控画面、温度和湿度信号环境量数字信号向单片机发出相应的控制指令，开启继电器模拟和蜂鸣器报警，从而实现对蔬菜大棚内的环境量的调节控制。
61.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。