基于Intel80C51BH的設施栽培光照信息采集管理系統(tǒng)

摘要：氣候資源的分析和利用，對發(fā)展溫室大棚農(nóng)業(yè)十分重要。設計了一種由單片機控制的自動光照信息采集系統(tǒng)。用光電池做為傳感器來采集光照信號，通過AD7812轉換器將采集到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，再利用Intel80C51BH單片機對數(shù)據(jù)進行記錄、處理、比較分析并發(fā)出執(zhí)行指令，最后由執(zhí)行電路來執(zhí)行。本設計自動化程度高、測光準確、電路簡單、實現(xiàn)容易、成本低、有實用價值。
關鍵詞：自動化；單片機；設施栽培；光照測量

設施栽培技術主要是指利用普通的大棚或溫室大棚來生產(chǎn)蔬菜、水果等農(nóng)作物的技術。隨著設施栽培技術的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多。農(nóng)作物產(chǎn)量往往隨著氣候的變化而波動，如何提高氣候意識，做到順應氣候規(guī)律，合理利用氣候資源，對發(fā)展溫室大棚農(nóng)業(yè)有著極為重要的意義。在諸多氣候資源信息中光照度對農(nóng)作物生長極其重要，不同的作物對光照度的要求是不一樣的，科學合理地利用光照才能生產(chǎn)最優(yōu)的產(chǎn)品。現(xiàn)有的光照度測量設備存在很多缺點，本文研究并設計了一種基于單片機的自動光照度測量、記錄和調(diào)節(jié)的智能管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)設計簡單、性能可靠，全天候監(jiān)控并記錄數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)分析并可自動執(zhí)行。

1 系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)硬件是由光傳感器電路、模數(shù)轉換器、單片機和執(zhí)行電路組成。具體地說是先用光電池來采集光照度信號，通過模數(shù)轉換器AD78 12將采集到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，再利用80C51BH單片機對數(shù)據(jù)進行記錄和分析并發(fā)出執(zhí)行指令，最后由執(zhí)行電路來執(zhí)行調(diào)整遮光設備。
1．1 光照度采集及放大電路設計
1．1．1 光電池設計
本設計的光照度采集由硅光電池來完成．安裝方法如圖1所示。

圖中4個光電池G1～G4分別放置在4個獨立的只有上面透光的箱體底部，避免光線直射到光電池上，上面放置玻璃和遮光材料，根據(jù)透光權數(shù)的不同，從G1到G4上面的遮光材料的遮光程度是不同的。G1不放遮光材料，G2放置一層，G3放置2層，G4放置4層，遮光材料可用多層半透明的塑料膜代替。
1．1．2 運算放大電路設計
電路設計如圖2所示。

本單元的核心器件是OP07芯片，它是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。OP07同時具有輸入偏置電流低(±2 nA)和開環(huán)增益高(300 V／mV)的特點。在這里OP07起到放大光照度信號的作用，輸入信號在2腳以負極性電流信號輸入，輸出信號以電壓形式由6腳輸出。隨著光強的增強，4個光電池相繼導通，這樣就把光強信號轉換成電流信號。當光照最強時(200 klux)，4個光電池都輸出最高電流，使4個三極管VT1～VT4都處于飽和導通狀態(tài)，這時輸出電壓最大，理論上輸出電壓UT=5．215 V。考慮到電路中有一定的光電池電流和三極管的誤差，實際電壓要比這值略低。這里的RP是用于調(diào)零，如果要求測量精度不高時，RP可以省略，OP07的1、8管腳空置。