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溫室智能控制器硬件單片機設計方案
近年來，溫室環境控制在國內外得到了相應的研究和應用。國內現有的智能溫室系統硬件大部分從國外引進，國外的系統是經過多年的發展和完善，在技術上是比較成熟與先進的。但在我國的應用中出現了一些問題，如體積大、能耗大、溫室降溫較差、在我國使用不適應。從經濟效益上看，因其設備投資大，運行費用高，普遍虧損?！傲帜痉N苗工廠化生產環境控制設備與自動化控制集成應用研究示范”是我們自主開發的智能溫室監控系統，該系統對于實現農業精細化、自動化生產，提高農業生產的效率與農產品的質量有一定的促進作用。
系統硬件相關技術指標要求如下：
?。?1） 對現場空氣溫度濕度，土壤基質溫度濕度，光照強度進行實時的數據采集、數據信號處理、數據分析。數據采集時延＜ 3min，數據精度達到10 位，根據農作物實際生長情況，溫度控制精度＜ 3℃，濕度控制精度＜ 10% RH 。
?。?2） 建立使用可擴展的主從控制器通信機制，準確通信距離可達1. 2km。
?。?3） 使用可學習、自適應的控制機制，實現精確控制。
（ 4） 整套系統可以在0%—100% RH 的濕度范圍內可靠使用10 年以上。
?。?5） 溫度年漂移量＜ 0. 1℃ ，濕度年漂移量＜ 1% RH。
1 方案設計和器件選型
1. 1 方案設計
根據項目和具體的技術指標需求，下位通信選用RS － 485 通信協議，RS － 485 是雙向、半雙工通信協議，符合真正多點通信網絡要求，并且它規定在一條單總線（ 2 線） 上支持32 個驅動器和32 個接收器。有些RS－ 485 收發器可修改輸入阻抗以便允許將多達8 倍以上的節點數連接到相同總線。由于性能優異、結構簡單、組網容易，多站互連時可節省信號線，便于高速、遠距離傳送。
為保證溫室控制系統可靠性，將系統設計為三級主從控制系統。以ARM 系列單片機為中間主控制器，模塊化下位的數據采集和控制單元以便于系統的擴展。上位服務器直接面向網絡，保存下位采集數據。選用主控器自帶TCP /IP 功能與服務器通信，自帶RS485 通信功能連接下位數據采集與控制單元。具體結構如圖1 所示。
圖1 系統結構圖
1. 1.1 采集器功能
?。?1） 及時可靠地采集溫室現場中溫室溫度、濕度，土壤溫度、濕度，光照強度數據。
（ 2） 對數據作初步的采集處理以及兩次完全采集存儲。
?。?3） 接受判別主控制器指令，傳遞數據。
1. 1.2 控制器功能
?。?1） 識別主控制器控制指令。
?。?2） 執行控制指令。