[发明专利]一种温室环境数字光照度计监控系统

说明书

技术领域

本发明属于电学技术领域，尤其涉及一种光照度计检测系统。

背景技术

温室大棚技术是近年来逐步发展起来的一种资源节约型高效设施农业技术，它突破了传统农业种植受地域、季节、气候、自然环境等因素的限制，为农业提供了适宜生长的环境。而光照作为植物生长的三大要素之一，是农作物制造养分的必要条件，也是形成温室小气候的主导因素。因此，使用光照度计对温室大棚的光照度进行测量是十分重要的。但是现有的光照度计系统过于复杂，并且多个环境因子之间相互影响，使测量不准确。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种系统简单、测量准确的一种温室环境数字光照度计监控系统。

为了实现上述目的，本发明包括数据采集部分、微处理器控制部分和通信部分；其特征在于：采集部分采用两个S1087型硅光电池组成差动结构，经过前置放大电路和程控差分放大电路的调理，实现光照数据的采集。在微处理器的控制部分，以MSP430F149作为控制核心，将采集到的光照数据进行A/D转换，然后根据所得的采样值控制模拟多路开关，以达到量程自动切换的目的，并可将光照度信息存储和实时显示。同时，将测量的光照值与阈值比较，当光照度超过设定的阈值时，采取相应的遮阳和补光处理。通信部分的GSM模块，当光照度值不在设定范围内时实现短信报警。

作为一种优选方案，本发明所述微处理器采用MSP430F149处理器。

本发明有益效果。

本发明实现了对温室大棚的光照度采集和实时显示，以及自动调节功能，结合目前已经发展成熟的GSM、GPS网络通信技术，实现了温室环境的远程监控。本发明利用MSP430单片机内部的ADC进行采样，简化了系统电路的设计。本发明具有比较高的可靠性及稳定性。目前系统只以光照度为测控对象，而实际的温室环境是一个多参数的复杂环境，并且多个环境因子相互影响。系统在设计之前，为方便后续功能的扩展和开发，无论在硬件电路还是软件程序的设计上，都采用了模块化的设计思路。可以设计对温室温度、湿度、二氧化碳等环境因子的采集电路和相应的程序，将本系统完善成一个智能多参数环境的测控系统。

附图说明

图1是本发明电路原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括数据采集部分、微处理器控制部分和通信部分；其特征在于：采集部分采用两个S1087型硅光电池组成差动结构，经过前置放大电路和程控差分放大电路的调理，实现光照数据的采集。在微处理器的控制部分，以MSP430F149作为控制核心，将采集到的光照数据进行A/D转换，然后根据所得的采样值控制模拟多路开关，以达到量程自动切换的目的，并可将光照度信息存储和实时显示。同时，将测量的光照值与阈值比较，当光照度超过设定的阈值时，采取相应的遮阳和补光处理。通信部分的GSM模块，当光照度值不在设定范围内时实现短信报警。

作为一种优选方案，本发明所述微处理器采用MSP430F149处理器。

微控制器是系统的核心，控制着整个系统各个模块的工作，所以微控制器的选择在本设计中至关重要。MSP430F149是一款16位的超低功耗单片机，具有12位的数模转换器(ADC12)；拥有大容量的存储空间，包括多达60KFlashＲOM和2KＲAM;两通道的串行通信接口，可以满足GPS、GSM工作的需要。

由于GSM模块工作电压高于单片机MSP430F149和GPS模块所需电压值3．3V，故该装置需要两路电源转换电路。两路电路采用了可调整开关型降压稳压芯片LM2576、KA78Ｒ05及高效线性电源转换芯片ASM1117－3．3。其中，一路将12V的电压通过芯片LM2576转换成3．6V电压，供给GSM模块。这里C2用作对12V输入电源滤波，因为LM2576为开关电源，需要电容和电感做储能元件，利用其进行充放电，并通过改变占空比来改变充放电时间，实现输出电压的改变。D1、L1、C5的功能是进行充放电，并依据芯片Datasheet选择参考值，Ｒ1、Ｒ2是两个分压电阻，送回Feedback端，其分压决定了Vout的大小；C3、C4电容起滤波作用。另一路先通过KA78Ｒ05把12V电压转为5V电压，再经ASM1117降压至3．3V电压供给主控制器及GPS模块。KA78Ｒ05是一款输出5V的低压差稳压集成芯片，最大压差为0．5V，输出精度为(5±0．12)V。C6的作用是消减电源中的噪声，C8、C9一大一小两个电容对输出+5V电压滤波，提供稳定的+5V电源。其中，V12为12V电压，VTC为GSM模块供给电压。

通常由光电探头获得的测量信号非常微弱，不能直接使用，需要对信号进行放大、滤波和数字化等工作。因为光电池的短路电流与光照度成正比，所以在本发明设计电路时，选用电流放大器进行设计。放大电路放大光电信号的同时也把输入端的噪声进行放大，而且放大器本身也存在噪声。因此，还需要进行滤波处理抑制噪声，通常有硬件滤波和软件滤波，从而减小误差，提高测量精度;经放大、滤波等处理后的信号仍是模拟信号，还需要A/D转换后，才能送入单片机处理。