农业大棚智能检测环境系统

摘要：介绍了以STC89C52单片机为核心的光照和温度控制系统的工作原理和设计方法。系统由TSL2561光传感器和DS18B20温度传感器采集数据传输给控制器，通过外围设备LCM12864显示现场光照度和温度值，并设计上位机程序，通过串口通信实时获取光照度和温度，所采集的数据放入到Access数据库当中，然后从数据库读出光照度和温度的值，通过曲线显示到PC机上，进行实时曲线监控。同时，系统具有温度和光强报警功能。
关键词：STC89C52；VC++；Access；照度和温度控制系统；DS18B20；TSL2561

0 引言
    随着科学技术的不断发展，人们的生产对周围环境的要求也越来越高，比如农作物大棚、工厂以及一些大型机械设备，都需要实时掌握工作条件的温度、光照等。传统的人工测量方法浪费人力物力，效率低，安全性差。随着单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机对一些工业控制系统参数进行检测和控制。与此同时，PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有简洁、灵活、快速的控制特点。通过PC机的RS 232串行接口与外部设备进行通信，是现在测控中常用的一种通信解决方案，所以PC机与单片机之间的通信具有非常重要的现实意义。

1 系统硬件总体设计
    系统总体设计是基于上位机利用串口通信与单片机环境监控系统设计，由上位机、通信接口和下位机三部分组成。微控制器采用STC89 C52；光传感器采用TSL2561；温度传感器采用DALLAS公司生产的DS18B20。单片机将传感器采集到的数据通过串口通信方式传输给PC机，PC机将获得的数据实时显示在监控画面中，同时实时显示温度曲线和光照曲线。系统总体结构如图1所示。

1．1 控制模块功能
    主控板采用一片STC89C52作为控制器。STC89C52是一个高性能CMOS 8位单片机，片内含8 KB可反复擦写的FLASH ROM和256 B的RAM。
STC89C52性能优越且成本低，非常适合应用于本系统。核心控制模块STC89C52的主要功能是负责将传感器所采集的数据进行处理，通过RS 232串口通信接口传输到上位机，同时，将数据实时显示到LCM12864液晶屏上。当自动判断所采集到的数据高于设定数值时，立即启动相关的蜂鸣器，完成报警功能。
1．2 串口通信模块
    该模块采用RS 232，它是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)制定的一种串行物理接口标准，采用异步传输方式，其特点是使用简单，价格低廉。它将单片机采集到的数据传送到上位机中，实现远程监控。
1．3 光采集模块
    TSL2561是TAOS公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程、灵活配置的光强度数字转换芯片，它是光一数字转换器，单片机通过I2C总线从TSL2561内部获得CH0和CH1通道的数值，通过软件计算，将所采集到的数字信号转换为lux的光学单位，最后将光强转换成数字信号输出。光强算法如下：

1．4 温度采集模块
    DS18B20是数字温度传感器，它提供9位二进制温度读数，其为单线结构，信息经由单线接口送入DS18B20或输出DS18B20。在该设计中，可以自行设置高温警报数值上限，当温度高于设定值时，则启动蜂鸣器，提示采取相应的措施。
1．5 显示模块
    该显示模块采用LCM12864液晶显示，其模块内置字库，链接方便，显示质量高，且成本低。它主要显示系统光强信息和温度信息的采集，以及定时器计数值，以便系统的整体调试和现场观看。
1．6 串口软件模块
    在VC 6．0下，采用其自带的MSComm控件，可以实现单片机与PC机的串口通信，利用RS 232实现数据的接收。在此，选择com1口，波特率为9 600 b／s，以二进制方式检取数据，主要代码如下：
   
1．7 数据存储模块
    在完成数据接收之后，就要将数据存储到Access数据库中，数据库中的变量与接收的数据完全对应。在Access 2000中创建数据库bia o．Mdb，添加对ODBC数据库的支持，在项目stdafx．h文件中添#include<afxdb．h>，完成ODBC类的加入。采用ODBC访问Access 2000数据库，存储速度快，内存消耗少，操作简单。
1．8 上位机数据读取和曲线显示模块
    通过软件VC 6．0编程，将采集到的数据在PC机上进行曲线显示。本模块采用VC 6．0自带的teechart8控件编写，此控件具有很好的绘制实时曲线功能，操作简单。上位机检测界面如图2所示。

2 系统软件设计
    该设计中单片机部分采用模块化设计，通过Keil公司开发的μVision 4编译器用C语言编写，主要包括光强采集、温度采集、液晶显示，以及串口发送模块程序。上位机部分在VC 6．0环境下，通过VC++语言进行编写，其中包括串口通信、数据库保存和曲线绘制模块。上、下位机主程序流程图如图3、图4所示。

3 结语
    本文基于STC89C52，在VC 6．0的环境下提供了一种农业大棚光照与温度检测系统。其光传感器TSL2561和温度传感器DS18B20均是高精度测量传感器，是一个具有高精度、远程监控的检测系统。上位机界面为友好的动态曲线观测，可供用户方便地查看和记录数据。同时，本设计的下位机还可以实现多点测控，具有很强的扩展能力，性价比高，实用性强。