AVR现代设施农业的监控系统设计

2 系统结构设计

针对不同的参数监控要求，进行以下几个功能模块的设计。

2.1 参数采集模块

DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对MEGA128单片机来说，硬件上不支持单总线协议，因此，必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。并对读写的数据位有着严格的时序要求。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 采用DS18B20设计的温度参数采集模块如图2所示。

图2 温度采集模块 图3 湿度采集模块

湿度采集模块采用了CHTM-02NA型湿度传感器，输出模拟电压信号0-3V，湿度测量范围10% - 95%RH。模拟电压信号通过单片机MEGA128的PA0口进行A/D转换，如图3所示。

CO₂浓度采集模块见图4，外部+6VDC电压给H-H端加热元件加热，当其表面温度足够高时，MG811元件相当于一个电池，其AB两端会输出电压信号，根据该电压信号的大小可测量CO₂浓度。

图4 CO₂浓度采集模块 图5 照度采集模块

针对LED对作物的补光照射的优势，开发光照采集系统和光谱范围可调的光照控制系统，可以方便地应用在不同类型的植物补光场合。照度采集模块见图5。