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采用STC15F2K60S2芯片设计了温室智能管理系统。 系统利用Wi-Fi无线模块将传感器采集到的温湿度、光照强度、土壤湿度、养分含量、二氧化碳浓度等信息传输到手机APP操作界面进行显示。 实践证明，该系统可以实现远程实时监控、自动补光、定时浇水、施肥报警等功能。
介绍
本文以单片机（STC15F2K60S2）为核心，利用无线传输技术，设计了一个基于机智云物联网平台的温室智能管理系统。 用户可以通过APP[1]实现远程实时监测和控制，并调整相关变量的限值。 ，使温室的温度、光照强度、土壤湿度、二氧化碳浓度更加合理。
1.系统硬件设计
系统由STC15F2K60S2单片机、照明模块、温湿度检测模块、CO2检测模块、土壤湿度检测模块、通风模块、风机降温模块、自动浇水模块、报警模块、无线通讯模块、机智云物联网平台、手机APP组成。
1.1 主控制电路
STC15F2K60S2微控制器是一种新型微控制器。 其速度比早期的51单片机快得多。 内部有高精度R/C时钟，室温下温漂较低。 单片机的外部硬件接线如图2所示，芯片的14脚（VCC）接+5V供电，16脚接地为单片机供电。 其27、26、24脚分别为运行指令、补光指令、加热指令。 它们各连接一个限流电阻，以保证LED的正常工作。 23、29脚分别连接水泵和风机的继电器驱动端。
1.2 光强模块
光敏电阻是一种电阻随光强而变化的元件。 当光照强度增加时，电阻值变小； 当光强度降低时，电阻值增大[2]。 通过光敏电阻的特性来开关光源，从而实现自动补光功能。 光敏电阻接线图如图3所示。在一定电压条件下，当光照强度较大时，电阻较小，相应的电流较大，反之亦然。 电路中与光敏电阻串联一个10K的电阻来限制电流。 单片机上的8脚LO获取当前电流值并与限制值进行比较。 只有当LO所在电路的电流值小于预设值时，补光灯（LED6）才点亮。 在其他情况下，补光灯会关闭。
1.3 温度传感器模块
本设计采用DHT11温湿度传感器，其内部具有温度测量装置和电阻元件，用于连接到内置的小型微控制器。 它不需要额外的冗余元件，具有高精度和长期稳定性[4-6]。 传感器的引脚1接地，引脚2连接+5V电源，引脚3连接单片机的引脚22，用于单向数据传输。
1.4 二氧化碳检测模块
H-Z19是一款基于非色散红外（NDIR）原理的二氧化碳气体检测传感器。 它可以识别空气中的二氧化碳并检测其含量。 具有使用寿命长、灵敏度高、不依赖氧气的特点。 传感器外部4脚接+5V电源，3脚接地，2脚和1脚分别为数字输出（DOUT）和模拟输出（AOUT）。 电路原理图如图5所示。同时，该器件包含温度补偿，可以实现数字和波形输出，具有更高的分辨率和更低的功耗。
1.5 土壤湿度检测模块
YL69土壤湿度传感器采用不锈钢防水探头，可满足定点监测和在线测量。 通过将传感器的两个插件插入土壤中，测量当前土壤湿度值并通过IN端子连接到LM393。 LM393是比较器。 通过R1设定标准值。 当湿度较高时，OUT端输出低电平，否则输出高电平。 OUT信号可直接用于粗略估计湿度。 具体电路如图6所示。
1.6 Wi-Fi无线通讯模块
无线通信模块采用esp8266串口无线AP+STA”（COM-AP+STA）模式，可以连接其他Wi-Fi设备和其他无线网络，实现串口与其他设备之间无线数据的相互传输[ 6]，具有低功耗、高集成度、超宽工作温度等优点，芯片外部RST、EN端串接10K电阻；VCC端外接3.3V步进下芯片；UTXD、URXD直接连接单片机的RXD、TXD，经测试通信正常，电路接线如图7所示。
1.7 窗户通风模块
本设计采用ULN2003驱动步进电机来开关车窗，具有电流大、耐压能力强的特点。 工作电压为5V，可以直接连接TTL和CMOS电路，也可以直接处理需要标准逻辑缓冲器的数据。 芯片外部VCC接+5V电源，GND接地。 IN1～IN4是ULN2003的四个输入控制信号端，高电平有效。 它主要形成电机的脉冲（驱动信号）。
1.8 机智云平台控制模块
机智云平台控制基于连接ESP8266 Wi-Fi模块的路由器。 更改相应参数后，智能终端（APP）与串口模块绑定，实现对设备的远程控制。 本设计采用机智云作为第三方物联网平台，利用ESP8266无线模块连接机智云物联网平台，通过APP实现对设备的远程控制。
2 系统软件设计
主程序流程图如下
程序初始化（串口初始化、定时器初始化、用户协议初始化、机智云协议初始化、AD转换初始化）后，进入循环。 第一步，扫描按钮； 第二步是检测土壤湿度是否低于限值。 如果低于湿度限值，则启动水泵浇水。 10分钟后，水泵将自动停止。 如果不低于土壤湿度极限，则继续向下。 执行程序；
第三步，检测气温是否超过上限。 如果超过温度上限，则打开风扇降温，并启动蜂鸣器报警。 如果未达到温度上限，则继续检测温度是否低于下限。 如果低于下限值，下限值将启动蜂鸣器报警。 如果不低于下限值，则继续执行；
第四步，检测空气中二氧化碳是否超标。 如果超过二氧化碳浓度限值，请打开窗户通风，并启动蜂鸣器报警。 如果未达到二氧化碳浓度限值，则继续程序； 最后一步是检测光亮度。 是否达到标准。 如果未达到亮度标准，则开启补光灯进行补光。 如果达到亮度标准，则返回初始化并继续下一个循环。
3 系统调试
系统在仿真环境下调试，上位机实时控制界面。
PC实时控制界面
总结
本文设计了一个基于机智云物联网平台的温室管控系统。 系统采用STC15F2K60S2单片机作为主控芯片，Wi-Fi芯片（ESP8266）作为物联网控制芯片。 通过各功能模块的电路设计，用户可以通过安装智能手机应用程序来远程实时监控。 经测试，控制系统能够稳定、准确地进行远程实时监控。
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