温室大棚卷帘机控制系统项目设计方案

温室大棚卷帘机控制系统项目设计方案

第一章绪论

1.1 背景介绍

2009年12月8日傍晚，福兴地某村一位中年妇女到自家大棚上放草帘，由于没有及时停住卷帘机，导致绳子在铁杆上反缠，该妇女去拉绳子时，不慎被绳子缠住围巾，最终被勒住颈部，当场死亡。

1.2 相关技术的情况

目前使用的温室大棚卷帘机是靠人工送电，以达到控制卷帘机升降的目的，存在着很大的安全隐患。卷帘机本是帮助人们干活的工具，可有时却成了杀人工具，而且不管温室中是否有劳动任务，管理人员必须亲自到温室按动按键实现卷帘机的升降，浪费了时间。

1.3 设计的意义

本设计以发送短信的方式来控制卷帘机的升降，通过远程控制，就能实现卷帘机的自动升降，一方面可以有效的避免类似上述情况的发生，另一方面可减轻管理人员的劳动强度，在温室中没有劳动任务的时候不必亲自到温室，仅仅为实现大棚帘子的升降，节省了时间。同时本设计外加其他功能，一方面能检测室温度，将温度以短信的形式发给管理人员，使管理人员能够及时准确的了解温室的温度情况，及时实现对温室大棚的通风，使作物获得适宜的生长温度，有利于作物的生长；另一功能就是当室温度过低时，卷帘机能够自动放帘，以保证室基本恒温，缩短蔬菜生长周期，使蔬菜提前上市，提高经济效益。

第二章 总体设计方案

温室大棚卷帘机控制系统总体方案设计是根据其功能而设计的，从全局的角度，以系统的观点而进行整体方面的设计，主要由GSM 短信收发模块、温度显示模块、矩阵键盘设置模块，步进电机模拟卷帘机模块等组成。

2.1 结构设计

（图2-1 总体框架结构图）

其中AT89S52单片机作为本系统的主控制模块。按键设置模块可设置最

低报警温度和管理人员手机。GSM 模块中的短信容由单片机进行判别，如读到升起的指令，卷帘机往上卷，若为降指令，则往下卷。同时18B20温度传感器将检测到的温度传输到LCD 显示，温度一旦低于设置的值，单片机发短信给GSM ，提示管理人员降下帘子。

2.2 本设计主要功能流程图

（图2-2 功能流程图）

小节：本章对该设计的总体框架结构体系设计进行了论述，并对该设计的功能

通过流程图的形式进行了介绍,硬件及软件模块的设计分别在第三章、第四章给以介绍。

第三章硬件设计模块

温室大棚卷帘机控制系统硬件模块主要由单片机主控制模块、GSM短信收发模块、温度显示模块、按键模块、步进电机仿卷帘机五大模块组成。下面分别对五大模块进行分析。

3.1 单片机主控制模块

本模块主要由单片机最小系统搭建而成，主要包括复位电路与时钟电路两大部分，这里单片机主要进行计算，判断，进制转换等一系列工作，也是整个系统中最关键的部分，下面具体介绍一下单片机主控制模块的各个组成。

3.1.1 AT89S52功能简介

AT89S52和AT89S51（如图）基本是一样的，S52比S51多一个定时器，由于S52的定时器2不常用，故在此我们讨论S51，它是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结

构，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP

Flash存储单元，功能强大的微型计算机

的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统

提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，

4k Bytes Flash片程序存储器，128 bytes

的随机存取数据存储器（RAM），32个外部

双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程

定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片时钟振荡器。

( 图3-1-1 AT89S51引脚图 ) 3.1.2 复位电路

为确保单片机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的部分，

复位电路有上电自动复位和按键复位两种，这里采用按键复位。其工作电路图

（3.1.2）。

3.1.3 时钟电路

时钟电路是单片机工作的心脏，它控制着单片机的工作节奏，单片机就是通

过复杂的时序电路完成不同指令功能的。时钟的工作电路图如（3.1.3）。

（图3-1-2 复位电路）（图3-1-3 时钟电路）

3.2 GSM短信收发模块

GSM短信收发的主要功能是收发短信，当温度低于设定的值时自动给管理人

员发送短信，给以报警提示，同时接受管理人员回复的短信，通过单片机判断短

信容，控制卷帘机的升降。

3.2.1 TC35模块简介

TC35是Siemens公司推出的新一

代无线通信GSM模块，可以快速安全可

靠地实现系统方案中的数据、语音传

输、短消息服务(Short Message Service)和传真。模块的工作电压为3.3 －5.5V，可以工作在900MHz和

1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W（900M）和1W（1800M）。模块有AT

命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模块还具有簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。通过独特的40引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过 ZIF连接器及50Ω天线连接器，可分别连接SIM卡支架和天线。

3.2.2 TC35引脚极其用法简介

TC35有40个引脚，1～14引脚为电源部分，其中l～5引脚为电源电压输入端VBATT+6～10引脚为电源地GND，ll～12引脚为充电端，13引脚为对外输出电压(供外部电路使用)，24～29引脚为SIM卡连接端；33～40引脚为语音接口用来接手柄。15、30、31和32引脚为控制部分，15引脚为启动线IGT(Ignition)。当TC35通电后必须给IGT一个大于100 mV的低电平，模块才能启动。30引脚为RTC BACK up；31引脚为掉电控制；32引脚为SYNC，16～23引脚为数据输入／输出端。启动电路由漏极开路三极管控制。

在这里，着重介绍下SYNC引脚，因为该引脚可以很好的反映TC35的工作状态。

SYNC引脚可以用来输出一个同步信号（synchronization signal），也可以在应用时来控制一个LED灯的输出状态。SYNC端通过一个三极管或门电路来控制LED。

一个简单的电路接法是：

SYNC端通过一电阻接到NPN三极管（如9013）的基极，射极直接接地，集电极通过一个接限流电阻接到LED的负端，LED的正端接VCC。LED的工作模式完全类同于同步信号，显示的是TC35的工作状态：

【1】LED灯灭，表示TC35电源关闭，处于休眠、报警或单纯的充电模式

【2】600 ms 亮/ 600ms 灭，表示未插入SIM卡，或者个人身份未登记/已注销，或者网络正在搜寻中，或者正在进行管理人员身份鉴定，或者网络注册正在进行中