[摘 要] 温室大棚技术是近年来发展起来的一种以实现资源高效利用，增加农作物产量为目的的设施农业技术，在现代农业生产中得到了广泛应用，对农业生产起着重要的作用。而在这一技术中，光照调控技术扮演着重要的角色，光照作为植物生长的三大要素之一，是农作物生产的必要条件，也主导着温室小气候的形成。因此，光照调控技术则显得尤为重要。基于此，本文提出基于STC89C52的光照度实时监测与自动控制的构想。
[关键词] 温室；光照度检测；光照度控制；STC89C52
[中图分类号] TP273 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2017）17-91-2
本文提出一种基于单片机STC89C52的光照度实时监测与自动控制系统的构想（见图1），旨在提高大棚技术的智能化程度，降低种植成本，进一步提升农作物的产量和资源的有效利用率，从而实现农民增产增收的目的。
1 技术背景
光照是农作物生产发育的关键条件之一，也是温室环境因子中的重要一员，其直接影响农作物的产量和质量。对于温室作物来说，光照以下两方面起到主导作用：光合作用为植物的生长发育提供能量；光照为温室的气候提供能量。若光照过强，则会导致水分的蒸发速度加快，进而改变土壤的湿度和温室内的温湿度，严重的会导致叶面灼伤，使得农作物减产。若光照强度过弱，则会导致植物无法进行有效的光合作用，直接結果便是使农作物减产。因此，实现对光照的实时监测和自动控制在生产中就变得十分重要。
2 技术优势
①实现自动化控制，降低人力的投入；②精准把握光照强度，避免因人为原因导致的减产；③系统具有高度的扩展性和可编辑性；④提高对温室内资源的利用率，提高作物的产量；⑤该系统解决方案，可实时采集并存储各类数据参数，如土壤温湿度、气象参数、不同植物生长参数，通过对这些数据的长期跟踪和分析，可针对不同的区域、不同的场景、不同的种植作物，制定更加合理的施肥和灌溉计划，实现精准灌溉、精准施肥，真正达到节水、增效、增产的目的，大力提升农业节水灌溉的科学管理水平。
3 系统控制原理
光照度传感器采用光敏电阻实时监测环境光照强度，输出模拟信号，输出的信号进过A/D转换后输入单片机，若光照强度触发设定的阈值，则内置程序会进行负反馈调节，若光照过于强烈，则单片机会驱动步进电机，由步进电机驱动遮光板等外部设备进行光照强度的调节。若光照强度过低，则会驱动人工照明对环境进行补光，同时驱动步进电机对遮光板等外部设备调节光照强度，当光照强度达到设定范围时，则自动停止负反馈调节。LCD显示的作用就是显示当前环境的光照强度，报警装置的作用是当环境光照强度触发阈值，且负反馈调节无效，向用户发出声光报警，便于及时处理。
4 系统设计
4.1 主模块（STC89C52单片机系统）
4.1.1 时钟电路。时钟电路的作用是为系统操作提供时间基准。
4.1.2 复位电路。为寄存器进行初始化。
4.1.3 核心芯片STC89C52。8 k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4 kB E-PROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外，STC89C52可降至0 Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率为35 MHz，6T/12T可选。
4.2 数据采集模块
采用市售的光敏电阻作为感知光照强度的数据采集模块，光敏电阻应分布于大棚内合适位置，使得回传的数据能够被已建立的大棚光照模型所用。同时，用户可以根据实际需求选择不同价格和灵敏度的传感器。
4.3 LED显示模块
将环境数值显示在LED屏上。从性价比上考虑，选择LCD1602字符式显示器，该显示器的显示容量是16×2个字符，将带I2C模块的LCD1602连接到核心芯片STC89C52单片机上。
4.4 报警模块
当环境条件触发报警条件时，自动报警，以方便工作人员采取措施。报警系统采用声光报警机制，报警时LCD灯会亮，同时报警器也会蜂鸣，从而引起管理人员的注意。
4.5 电机
直流电机可以通过调节电压大小来调速，比较方便。步进电机通过脉冲数来控制其步数，步进电机控制更加稳定，且扭矩更大，用户可根据需求自行选择。
总之，基于STC89C52的单片机系统在各方面相比传统实物都有着极大的应用优势，未来应用前景十分广泛。
