基于單片機的植物培養箱的智能控制系統和控制方法技術方案

本發明專利技術涉及一種植物培養箱的控制系統，尤其是基于單片機的植物培養箱的智能控制系統和控制方法，包括均與單片機模塊連接的檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊；所述環境控制模塊用于控制培養箱內部的溫度、濕度、光照強度和CO

【技術實現步驟摘要】
基于單片機的植物培養箱的智能控制系統和控制方法
本專利技術涉及一種植物培養箱的控制系統，尤其是基于單片機的植物培養箱的智能控制系統和控制方法。
技術介紹
植物組培是設施農業產業鏈中的重要節點，溫度、濕度、光照、CO2是影響植物組培最重要的外界條件。目前植物組培所采用的熒光燈光源，其發射的帶狀光譜與植物選擇性吸收光譜不完全匹配，用于植物組培補光，針對性差、光效低，發熱量大，能耗高；加溫裝置以電加熱方式為主，但電加熱元件多為旁熱式電熱管、電熱板，存在熱慣性大、轉化效率低、儲能高等不足。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術提供一種光譜符合植物生長需要、溫度溫度、能耗低的基于單片機的植物培養箱的智能控制系統和控制方法，具體技術方案為：基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，包括單片機模塊、檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊，所述檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊均與單片機模塊連接；所述單片機模塊保存運行程序，同時完成培養箱內部環境參數信息的采集和存儲，單片機模塊再將收到的信息在內部進行計算和與設定的參數進行比較，從而做出相應的判斷，最后再根據判斷的結果輸出報警信號和通過環境控制模塊調控培養箱內部的環境；所述檢測模塊用于檢測培養箱內部的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度；所述環境控制模塊用于控制培養箱內部的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度；所述存儲模塊保存程序運行參數、當前系統運行的情況記錄和歷史數據；所述輸入輸出模塊用于設置參數和實時顯示培養箱內部的環境參數。優選的，所述單片機模塊包括MSP430F149單片機、晶振電路和復位電路；所述晶振電路包括一個12MHz的晶振和兩個30pf的電容，通過晶振的振蕩提供需要的時鐘信號；所述復位電路為上電復位。優選的，所述檢測模塊包括溫度傳感器、光照強度傳感器、CO2傳感器和濕度傳感器。其中，所述溫度傳感器為PT100，溫度傳感器通過轉換電路和信號放大電路與A/D轉換器連接；所述光照強度傳感器為SM3560M，光照強度傳感器通過轉換電路與A/D轉換器連接；所述CO2傳感器為SM6070B，CO2傳感器與A/D轉換器連接；所述A/D轉換器與單片機模塊連接；所述濕度傳感器為SHT11數字式溫濕度傳感器，溫濕度傳感器與單片機模塊連接。優選的，所述輸入輸出模塊為觸摸屏，所述觸摸屏通過RS232與單片機模塊連接。優選的，所述環境控制模塊包括加熱系統、加濕系統、光照系統、制冷系統和CO2濃度系統。其中，所述加熱系統包括均與固體繼電器連接的加熱器和加熱風扇，加熱風扇將將培養箱內部的空氣進行循環加熱；所述加濕系統包括固體繼電器和加濕鍋爐，所述加濕鍋爐與固體繼電器連接，加濕鍋爐通過管道將蒸汽送入培養箱內部；所述光照系統包括固體繼電器和LED燈，所述LED燈與固體繼電器連接；所述固體繼電器均與單片機模組的PWM控制器連接；所述的制冷系統包括制冷機組和制冷風機，所述制冷機組和冷風機均與電磁繼電器連接，制冷風機對培養箱內部的空氣進行循環制冷；所述CO2濃度系統包括電磁繼電器、電磁閥和CO2氣瓶，所述電磁繼電器與電磁閥連接，所述電磁閥與CO2氣瓶連接；所述電磁繼電器均與單片機模組的連接。優選的，所述LED燈是三基色燈即包含紅光、白光、藍光三種顏色的燈，所述紅光的波長為600nm-700nm，藍光的波長為400nm-500nm，三種光源是分別與固態繼電器連接完成光照強弱的控制。基于單片機的植物培養箱的智能控制方法，包括以下步驟：S1系統啟動，通電后系統進行初始化；S2參數設置，在觸摸屏上選擇參數設置，根據植物培養的需要設置溫度、濕度、光照強度、CO2濃度以及運行時間；S3溫度的控制，單片機模塊發出溫度檢測指令，溫度傳感器檢測培養箱內部的溫度，然后將檢測的溫度信號傳輸給單片機模塊，單片機模塊對當前的溫度與設定的溫度進行比較，當檢測的溫度高于設定溫度時，單片機模塊發出降溫控制信號，通過電磁繼電器啟動制冷機組和制冷風機，制冷風機對培養箱內部的空氣進行循環制冷，降低空氣的溫度，當檢測的溫度低于設定的溫度時，單片機模組發出升溫控制信號，通過PWM控制器對加熱器和加熱風扇進行控制，加熱風扇對培養箱內部的空氣進行循環加熱，提高空氣的溫度；S4濕度的控制，單片機模塊發出濕度檢測指令，濕度傳感器檢測培養箱內部的濕度，然后將檢測的濕度信號傳輸給單片機模塊，單片機模塊對當前的濕度與設定的濕度進行比較，當檢測的濕度低于設定的濕度時，單片機模組發出加濕控制信號，通過PWM控制器對加濕鍋爐進行控制，將冷水燒成蒸汽送入到培養箱內部提高空氣的濕度，當檢測的濕度高于設定濕度時，單片機模塊發出除濕控制信號，通過電磁繼電器啟動制冷機組和制冷風機，制冷風機對培養箱內部的空氣進行循環制冷，通過降溫除濕來降低空氣的濕度；S5光照強度的控制，單片機模塊發出光照強度檢測指令，光照強度傳感器檢測培養箱內部的光照強度，然后將檢測的光照強度信號傳輸給單片機模塊，單片機模塊對當前的光照強度與設定的光照強度進行比較，當檢測的光照強度與設定光照強度不同時，單片機模塊發出光照強度控制信號，通過PWM控制器對LED燈進行控制，調節光照強度；S6二氧化碳濃度的控制，單片機模塊發出二氧化碳濃度檢測指令，二氧化碳濃度傳感器檢測培養箱內部的二氧化碳濃度，然后將檢測的二氧化碳濃度信號傳輸給單片機模塊，單片機模塊對當前的二氧化碳濃度與設定的二氧化碳濃度進行比較，當檢測的二氧化碳濃度低于設定的二氧化碳濃度時，單片機模組發出電磁閥控制信號，通過電磁繼電器打開電磁閥，將二氧化碳氣瓶中的二氧化碳加入到培養箱內部提高空氣的二氧化碳濃度。其中，所述步驟S3和S4中溫度和濕度的控制均采用PID調節，根據PID的輸出量控制PWM波的占空比，從而達到控制溫度和濕度的穩定性；所述步驟S5中三種光源是通過獨立的固態繼電器完成光照強弱的控制，根據設定的光照強度進行單獨控制或交叉控制；所述步驟S6中電磁閥的開啟為點開啟即開啟時間很短，通過多次開啟逐漸提高二氧化碳濃度，防止二氧化碳濃度過沖。與現有技術相比本專利技術具有以下有益效果：本專利技術提供的基于單片機的植物培養箱的智能控制系統和控制方法操作方便、功能齊全、高效節能，且具擴展性，可實現對溫室環境中光照、溫度、濕度和CO2濃度等參數智能模擬和控制，溫度、濕度控制系統采用的PID控制方式，溫度的最大絕對誤差1℃、濕度最大相對誤差控在±5%，實現恒定的溫度和濕度場，光照強度和CO2濃度控制精確，滿足植物的生長需要。具體實施方式現通過實施例作進一步說明。實施例1基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，包括單片機模塊、檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊，所述檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊均與單片機模塊連接；所述單片機模塊保存運行程序，同時完成培養箱內部環境參數信息的采集和存儲，單片機模塊再將收到的信息在內部進行計算和與設定的參數進行比較，從而做出相應的判斷，最后再根據判斷的結果輸出報警信號和通過環境控制模塊調控培養箱內部的環境；所述檢測模塊用于檢測培養箱內部的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度；所述環境控制模塊用于控制培養箱內部的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度；所述存儲模塊保存程序運行參數、當前系統運行的情況記錄本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，其特征在于，包括單片機模塊、檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊，所述檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊均與單片機模塊連接；所述單片機模塊保存運行程序，同時完成培養箱內部環境參數信息的采集和存儲，單片機模塊再將收到的信息在內部進行計算和與設定的參數進行比較，從而做出相應的判斷，最后再根據判斷的結果輸出報警信號和通過環境控制模塊調控培養箱內部的環境；所述檢測模塊用于檢測培養箱內部的溫度、濕度、光照強度和CO

【技術特征摘要】
1.基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，其特征在于，包括單片機模塊、檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊，所述檢測模塊、環境控制模塊、存儲模塊和輸入輸出模塊均與單片機模塊連接；所述單片機模塊保存運行程序，同時完成培養箱內部環境參數信息的采集和存儲，單片機模塊再將收到的信息在內部進行計算和與設定的參數進行比較，從而做出相應的判斷，最后再根據判斷的結果輸出報警信號和通過環境控制模塊調控培養箱內部的環境；所述檢測模塊用于檢測培養箱內部的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度；所述環境控制模塊用于控制培養箱內部的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度；所述存儲模塊保存程序運行參數、當前系統運行的情況記錄和歷史數據；所述輸入輸出模塊用于設置參數和實時顯示培養箱內部的環境參數。2.根據權利要求1所述的基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，其特征在于，所述單片機模塊包括MSP430F149單片機、晶振電路和復位電路；所述晶振電路包括一個12MHz的晶振和兩個30pf的電容，通過晶振的振蕩提供需要的時鐘信號；所述復位電路為上電復位。3.根據權利要求1所述的基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，其特征在于，所述檢測模塊包括溫度傳感器、光照強度傳感器、CO2傳感器和濕度傳感器。4.根據權利要求3所述的基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，其特征在于，所述溫度傳感器為PT100，溫度傳感器通過轉換電路和信號放大電路與A/D轉換器連接；所述光照強度傳感器為SM3560M，光照強度傳感器通過轉換電路與A/D轉換器連接；所述CO2傳感器為SM6070B，CO2傳感器與A/D轉換器連接；所述A/D轉換器與單片機模塊連接；所述濕度傳感器為SHT11數字式溫濕度傳感器，溫濕度傳感器與單片機模塊連接。5.根據權利要求1所述的基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，其特征在于，所述輸入輸出模塊為觸摸屏，所述觸摸屏通過RS232與單片機模塊連接。6.根據權利要求1所述的基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，其特征在于，所述環境控制模塊包括加熱系統、加濕系統、光照系統、制冷系統和CO2濃度系統。7.根據權利要求6所述的基于單片機的植物培養箱的智能控制系統，其特征在于，所述加熱系統包括均與固體繼電器連接的加熱器和加熱風扇，加熱風扇將將培養箱內部的空氣進行循環加熱；所述加濕系統包括固體繼電器和加濕鍋爐，所述加濕鍋爐與固體繼電器連接，加濕鍋爐通過管道將蒸汽送入培養箱內部；所述光照系統包括固體繼電器和LED燈，所述LED燈與固體繼電器連接；所述固體繼電器均與單片機模組的PWM控制器連接；所述的制冷系統包括制冷機組和制冷風機，所述制冷機組和冷風機均與電磁繼電器連接，制冷風機對培養箱內部的空氣進行循環制冷；所述CO2濃度系統包括電磁繼電器、電磁閥和CO2氣瓶，所述電磁繼電器與電磁閥連接，所述電磁閥與CO2氣瓶連接；所述電磁繼電器均與單片機模組的連接。8.根據權利要求6所述的基于單片機的植物培養...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李小倫，
申請(專利權)人：深圳市瑞榮創電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44