摘 要：介紹了以BH175FVI為環(huán)境光照值測量器件，設計出多節(jié)點的環(huán)境光照值監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)由主機和多個光照值監(jiān)測節(jié)點組成，主機與節(jié)點之間由nRF905無線通信模塊進行通信和數(shù)據(jù)交互，各測量節(jié)點將BH175FVI測得的光照值傳回主機。測量節(jié)點分布在溫室種植大棚中，使之對溫室種植大棚的光照值進行監(jiān)測。通過與專業(yè)的光照測量儀器進行數(shù)據(jù)測量對比，系統(tǒng)完全滿足測量精度要求，使之在溫室種植大棚光照監(jiān)測中能夠減少人力投入，提高生產(chǎn)者的管理效率。

　　關(guān)鍵詞：BH175FVI;溫室大棚;光照監(jiān)測

　　《農(nóng)機導購》創(chuàng)刊于2009年，雙月刊，是一份面向農(nóng)機用戶，為用戶提供購機方案，指導用戶科學用機的雜志。

　　0 引言

　　我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诘谋戎卮螅l(fā)展創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)潛力巨大。同時，我國地域跨度大，各個地理區(qū)域季節(jié)性變化差別也大，這就造就了反季節(jié)蔬菜水果有巨大的市場潛力，而反季節(jié)蔬菜水果的種植更加離不開溫室種植大棚。現(xiàn)代化溫室種植大棚可以根據(jù)不同的種植對象設定對應的光照值，設定適宜的生長溫度及濕度等。這對提高作物產(chǎn)量，提高農(nóng)業(yè)精細化管理有著重要意義。基于BH175FVI溫室種植大棚光照監(jiān)測系統(tǒng)的設計(以下簡稱“監(jiān)測系統(tǒng)”)就是對溫室種植大棚中環(huán)境數(shù)據(jù)采集這一關(guān)鍵技術(shù)提供技術(shù)解決方案。并具體對植物生長的光照值進行數(shù)據(jù)采集分析，能夠根據(jù)當前的光照值數(shù)據(jù)實時提醒生產(chǎn)者，進而提高生產(chǎn)效率。

　　1 監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計

　　1.1 中央處理器

　　選擇STC12C5A60S2單片機為監(jiān)測系統(tǒng)的中央處理器。該型單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘、機器周期(1T)的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍。其次該單片機成本低，利于系統(tǒng)產(chǎn)品化。因此選用此單片機在性能上可以應對系統(tǒng)各項設計要求以及系統(tǒng)成本控制。

　　1.2 BH175FVI測光傳感器

　　BH175FVI是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強度傳感器集成電路。工作電壓2.4～3.6 V，數(shù)據(jù)通信接口采用支持I2C BUS接口，接近視覺靈敏度的光譜靈敏度特性(峰值靈敏度波長典型值：560 nm)，16位AD轉(zhuǎn)換精度，輸出對應亮度的數(shù)字值。

　　芯片端口說明：

　　DVI：DVI是I2C總線的參考電壓端口，也是整個芯片的非同步Reset端口，當芯片上電的瞬間，需要將該端口保持低電位，1 us過后拉高DVI。在圖1中通過接入100 nF的電容來保持1 us拉高DVI。

　　ADDR：I2C通訊時設備地址的選擇：

　　ADDR>0.7VCC(高電平)、0XB8(寫操作)、0xB9(讀操作);

　　ADDR<0.3VCC(低電平)、0X46(寫操作)、0x47(讀操作)。

　　SDA：I2C通信數(shù)據(jù)讀寫接口。

　　SCL：I2C通信時鐘接口。

　　1.3 nRF905無線通信模塊

　　nRF905是一款單片射頻發(fā)射器芯片，工作于433 MHz、868 MHz、915 MHz三個ISM頻道，其中國內(nèi)433 MHz頻段可以免費使用。模塊具有體積小、距離遠(最高工作速率50 kbps，通信距離可達300 m左右)、功耗低、通信穩(wěn)定、抗干擾性強等特點。

　　對于5 V的MCU，為防止I/O口的輸出灌電流過大燒毀模塊，該模塊和 MCU 連接需作如下處理，即在I/O與NRF905接口間加1個限流電阻來減小灌電流。13及14引腳接地，1腳接電源。其余引腳通過排針引出，連接至單片機引腳。如圖2所示。

　　1.4 系統(tǒng)顯示電路

　　監(jiān)測系統(tǒng)主機采用型號為TJC8048T070_011R的7寸USART HMI組態(tài)串口屏，顯示界面內(nèi)容豐富，可以人為定制界面，人機交互友好。人機界面的制作全部由上位機軟件完成，下位MCU僅僅只需要用串口與設備交互指令與數(shù)據(jù)，提高開發(fā)效率。屏幕分辨率800×480 ppi，支持多種組態(tài)控件：按鈕控件、進度條控件、文本控件、指針控件等。

　　由于節(jié)點機不需要像主機那樣顯示多個節(jié)點機回傳的數(shù)據(jù)，只需要顯示當前節(jié)點位置光照值即可，因此節(jié)點機采用Nokia5110顯示屏。Nokia5110顯示屏與單片機通信電路簡單，可支持中英文顯示，可以滿足節(jié)點機數(shù)據(jù)顯示的要求。

　　1.5 系統(tǒng)總體構(gòu)成

　　系統(tǒng)分為主機和接點機，主機主要由單片機、顯示器、無線收發(fā)模塊、光照傳感器組成。接點機主要也由此電路模塊構(gòu)成，主機與接點機主要通過無線模塊nRF905來進行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。

　　2 監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計

　　受篇幅所限，本文重點給出BH175FVI軟件設計以及nRF905軟件設計實例。

　　3 監(jiān)測系統(tǒng)與專業(yè)測量儀測量光照數(shù)據(jù)值對比

　　下表是監(jiān)測系統(tǒng)與專業(yè)測量儀在不同環(huán)境下測量光照數(shù)據(jù)值對比。根據(jù)測得的結(jié)果，可以看出本監(jiān)測系統(tǒng)的精度可以滿足作為種植大棚光照值數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的采集傳感方案。

　　4 結(jié)語

　　本系統(tǒng)主要設計一種溫室種植大棚光照值采集監(jiān)測系統(tǒng)，將系統(tǒng)各個節(jié)點均勻分布在大棚內(nèi)，nRF905傳輸至主機節(jié)點。監(jiān)測系統(tǒng)與專業(yè)儀器設備進行比對，可以滿足測量精度需求，最大誤差不超過±16 lux。同時該系統(tǒng)是以無線傳輸方式進行傳輸，可以增加節(jié)點數(shù)量提高系統(tǒng)測量效果。

　　參考文獻：

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