基于Intel80C51BH的設施栽培光照信息采集管理系統

摘要：氣候資源的分析和利用，對發(fā)展溫室大棚農業(yè)十分重要。設計了一種由單片機控制的自動(dòng)光照信息采集系統。用光電池做為傳感器來(lái)采集光照信號，通過(guò)AD7812轉換器將采集到的模擬信號轉換成數字信號，再利用Intel80C51BH單片機對數據進(jìn)行記錄、處理、比較分析并發(fā)出執行指令，最后由執行電路來(lái)執行。本設計自動(dòng)化程度高、測光準確、電路簡(jiǎn)單、實(shí)現容易、成本低、有實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；單片機；設施栽培；光照測量

設施栽培技術(shù)主要是指利用普通的大棚或溫室大棚來(lái)生產(chǎn)蔬菜、水果等農作物的技術(shù)。隨著(zhù)設施栽培技術(shù)的普及，溫室大棚數量不斷增多。農作物產(chǎn)量往往隨著(zhù)氣候的變化而波動(dòng)，如何提高氣候意識，做到順應氣候規律，合理利用氣候資源，對發(fā)展溫室大棚農業(yè)有著(zhù)極為重要的意義。在諸多氣候資源信息中光照度對農作物生長(cháng)極其重要，不同的作物對光照度的要求是不一樣的，科學(xué)合理地利用光照才能生產(chǎn)最優(yōu)的產(chǎn)品?，F有的光照度測量設備存在很多缺點(diǎn)，本文研究并設計了一種基于單片機的自動(dòng)光照度測量、記錄和調節的智能管理系統。本系統設計簡(jiǎn)單、性能可靠，全天候監控并記錄數據，對數據分析并可自動(dòng)執行。

1 系統硬件設計
本系統硬件是由光傳感器電路、模數轉換器、單片機和執行電路組成。具體地說(shuō)是先用光電池來(lái)采集光照度信號，通過(guò)模數轉換器AD78 12將采集到的模擬信號轉換成數字信號，再利用80C51BH單片機對數據進(jìn)行記錄和分析并發(fā)出執行指令，最后由執行電路來(lái)執行調整遮光設備。
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(lái)完成．安裝方法如圖1所示。

圖中4個(gè)光電池G1～G4分別放置在4個(gè)獨立的只有上面透光的箱體底部，避免光線(xiàn)直射到光電池上，上面放置玻璃和遮光材料，根據透光權數的不同，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，非斬波穩零的雙極性運算放大器集成電路。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低(±2 nA)和開(kāi)環(huán)增益高(300 V／mV)的特點(diǎn)。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(zhù)光強的增強，4個(gè)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(shí)(200 klux)，4個(gè)光電池都輸出最高電流，使4個(gè)三極管VT1～VT4都處于飽和導通狀態(tài)，這時(shí)輸出電壓最大，理論上輸出電壓UT=5．215 V?？紤]到電路中有一定的光電池電流和三極管的誤差，實(shí)際電壓要比這值略低。這里的RP是用于調零，如果要求測量精度不高時(shí)，RP可以省略，OP07的1、8管腳空置。