[经验]

【参赛】基于FPGA与单片机的三控智能大棚设计

HUANGYEZHIYING

2018-9-13 09:58:16

1760 单片机

首先声明：

该小项目曾在电子工程世界论坛发表过，为参见比赛故在本论坛发帖，若因此不满足参赛要求，本人无异议，但绝非盗用他人成果。曾以凔海笔记本在本论坛发帖，均同时间同步到电子工程世界论坛，以此可为佐证两账号属同一人。

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该项目是当初检测的课程设计，三控大棚，顾名思义就是用三种方式实现对温室大棚的控制，为何要三种控制呢？因为当时想做得复杂点，这样能得高分嘛，然后就琢磨来琢磨去，发现三控大棚不错，即符合实际需求又比以往的课设复杂点。

何为三控，就是三种控制模式，这三种控制模式分别应用于不同的场景，并可以自由的切换，例如，现在在大棚里面，可以通过按键控制操作。如果在屋里，可以远程控制一下，晚上了，要睡觉了，也可以让他自动控制，这就是三控，时时刻刻的检测大棚状态，让菜长得好一点多赚点钱。如图所示为整个系统和界面

为此，笔者利用单片与FPGA，联合设计了智能大棚的三控模拟系统，即用

两个单片机采集光照传感器、土壤湿度传感器、温湿度传感器三类六个传感器的

四种（光照强度、土壤湿度、温度、湿度）八个数据，并由 FPGA 对数据进行处

理，通过串行接口发送给 PC 进行显示。同时，通过 FPGA 智能控制，上位机远程

控制、 80C52 单片机的现场控制三种控制方式实现了对六类（排气、通风、灌溉、

补光、卷帘、喷雾）十二个模拟调控模块 LED 的智能切换和有效控制。通过三控

手段，极大的提高了对传感器的可控性，增强了安全性和可靠性。此外，以单片

机为信息采集器件，以 FPGA 为信息处理器件，通过 uart 通讯协议搭建信息沟通

渠道，实现采集与处理分开进行，各司其职，不仅增加了该系统的可扩展性，也

是系统的稳定性更强。

如上图，将模拟大棚分为一、二两区，分别用单片机对该区的土壤湿度传感器、温室读传感器、光照强度传感器接收的信息进行采集，并整合成六个数据，通过串口协议发送到 FPGA。 FPGA 按序对两片单片机的数据采集，采集到的数据一方面通过 FIFO 同步缓冲机制以 9600 波特率发送给上位机进行显示和控制。另一方面对数据进行筛选，并与设定值比较完成完整智能控制。此外， FPGA 还与第三片单片机即现场控制模块达成控制协议，实现现场控制与智能控制、上位机控制的智能切换。