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摘要：随着科技的发展，计算机技术的普及，越来的越多的科技用于农业的生产，智能控制大棚就是一的典型的实用例子。大棚的良好的控制可以提高农作物的产量，以及合理利用资源，在能源日益短缺的当今，这个优点显的非常的重要，这也是智能大棚得到广泛应用的一个重要因素。温室大棚是设施农业的重要组成部分，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。其中在大棚内用S3C2410A控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。本设计是一个专门为温室大棚温、湿度、土壤水分测量控制而设计的系统。通过对系统的硬件部分和软件部分设计来达到监控要求。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行监测和控制。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。
关键字：S3c2410A、大棚系统、自动控制系统、温湿度控制、水分控制
【分类号】：TP368.1
一、智能大棚系统工作原理
任何控制都需要硬件电路去实现其功能，硬件是最基本也是最重要的部分，其性能和结构的好坏直接关系到检测和控制的结果，这里采用S3C2410A做为控制器，结合LCD、各种检测传感器以及相应执行器为基本的电子器件组成电路，来实现对温室大棚的各种参数的调节。设计电路的框图如下：
具体工作原理：在实际中我们希望大棚系统的温度、湿度、水分等都在一个最适合植物生长的水平，这样才能提高农作物的产量，提高经济效益。这个系统就是要控制靠这些参数，让农作物更好的成长。首先在ARM中设置参数的最低值和最高值，温度、湿度、和水份传感器分别检测大棚中的温度、湿度和水分，并且将检测到的值以二进制的形式输入到ARM，然后将检测到的值与所设定的值进行比较，如果实际值低于最低值，就调动相应的执行机构就行工作，如果高于设定值的最大值执行器就采取相应的措施来进行调节，保证大棚系统的参数实际值在正常的范围，同时LCD显示器显示出当前温度、湿度和水份情况，一遍管理员了解具体的情況。
水份的调节：水份的调节是通过输出的信号通过继电器驱动水管电磁阀门，对大棚进行水份 的灌溉溉，一般为了节约用水采取的是喷灌或者是滴灌技术。
温度的调节：温度的调节是通过继电器的信号驱动电机以后，通过电机的转动来打开大棚系统的玻璃窗，通过通风来降低大棚里面的温度。
湿度的调节：湿度的调节一般是伴随这温度和水份，在水份调节采取喷灌的措施时，喷出的水份会溶解一般分到空气中，这样就让湿度产生了一个变化，或者在调节温度时与外面的空气就是交换的时候也会导致湿度的变化。
二、智能大棚控制系统组成部分
（1）控制器部分
本次设计电路的控制器采用S3C2410A，S3C2410是韩国三星公司的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，主要面向手持设备以及高性价比，低功耗的应用。运行的频率可以达到203MHz。
ARM920T核由ARM9TDMI，存储管理单元（MMU）和高速缓存三部分组成。其中MMU可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。
ARM920T有两个协处理器：CP14和CP15。CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。
ARM920T体系结构框图：
S3C2410内部结构原理内部原理框图如下：
ARM 微处理器中共定义了37个编程可见寄存器，每个寄存器的长度均为32位。根据不同的用途，可将其划分为以下几下：30个通用寄存器，在任意一种处理器模式下，只有15个通用寄存器可以使用，编号分别为r0， …， r14。其中，r13一般作为堆栈指针寄存器（ SP： Stack Pointer ）。该寄存器由ARM编译器自动使用。r14一般作为链接寄存器（ LR： Link Register ）。当系统中发生子程序调用时，用r14来记录返回地址。如果返回地址已经保存在堆栈中，则该寄存器也可以用于其它用途。
（2）温度传感器部分
采用数字式温度传感器DS18B20。此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与S3C2410A连接，由于其输出为数字量，所以不需要进行A/D转化，这样就降低了硬简化了系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。
温度传感器把测出的大棚实际温度数字量，输入到ARM，然后将这个所测的温度与我们设置的温度进行比较，如果高于或者低于设置温度，ARM就给温度调节器一个信号，进行温度的调节。
（3）湿度传感器部分
采用PH-QS空气湿度传感器，它具有功率消耗低、响应速度快、性能稳定等优点，便于安装，它的信号输出形式有多种，可以是电压信号，也可以是电流信号以及直接输出数字信号。在这里我们可以把它的输出信号直接接到ARM上。另外这种传感器还有测量精度高等优点。
湿度传感器测出空气中的湿度，把所测的数据直接输入到ARM中，然后通过程序比较实际值和我们的设定值，然后判断要不要启动调节器来调节空气中的湿度，如果需要的话，就启动湿度调节的执行器进行湿度的调节。
（4）水分传感器部分
采用RHD-100土壤水分传感器，土壤水分传感器又称“土壤湿度传感器”，是根据FDR原理，可精确测量土壤容积含水率。本传感器体积小巧化设计，携带方便，安装、操作及维护简单，结构设计合理，不绣钢探针保证使用寿命；土质影响较小，应用地区广泛，测量精度高，性能可靠，确保正常工作；响应速度快，数据传输效率高。这种传感器输出的信号可以是电流信号也可以是电压信号，在ARM中自带一个A/D转换器，可以把测得的数据直接输入到控制器中，在进行转换。 当传感器检测到土壤水分后，控制器进行智能的判断，如果需要增加水份，就打开控制的水阀，对农作物进行灌溉，保证农作物的生长。
（5）执行器部分
当大棚的参数需要调节的时候，S3C2410A给执行器部分输出一个调节的信号，然后通过继电器传输到现场的执行器，对大棚的温度、湿度、土壤的水分进行调节。温度调节是通过制冷电路或者制热的电路对温度进行控制：湿度调节是通过启动电机向空气中洒水来控制空气的湿度：土壤的水分调节则是通过打开水阀对农田进行灌溉。通过上述的调节来控制大棚系统中的参数。
（6）LCD输出显示部分
采用LCD12864液晶显示器， 可以显示四行汉字，每行为16个字符，八个汉字，这样可进行观察和比较，清晰明了，易于操作，占用的S3C2410A口线少，可以满足本系统的设计要求。在显示器中时时显示当前的温度、湿度、水分等情况，让操作者能清楚的知道大棚系统的参数。
三、实际应用
随着社会的发展，工业化水平的提高和计算机的普及，以及大量的应用到实际的生活中，当今社会能源危机的产生，节能已经称为一个时代的主题，现在的大棚的在实际的价值是越来越大，它具有占用资源少，产能高等特点，经济价值很高。
在国外农业发达的国家，都是大棚集群，全部采用自能的控制，通过上位机来管理整个系统，下位机做为上位机的子系统，去实际控制每个大棚的具体参数控制，管理实际的调节问题。从而实现整个大棚集群的正常控制运作。
国外农业发达国家在温室环境的智能控制方面进行了大量的研究，取得了很多重要的研究成果。这些国家的温室种植规模大、自动化程度高、生产效率高，实现了温室内水分、温度、光照、二氧化碳、肥料等智能化控制。例如，以色列的智能温室根据作物对环境需求的不同，利用计算机对温室环境进行自动监测和调控，实现了作物全天候、周年性的高效生产；美国和日本等国家也采用了全智能化的控制生产体系，利用人工补充光照、视频监控、远程控制、智能机器手等先进的技术，大大提高了劳动生产率和产品产出率[3]。
如今，国外的智能温室产业有以下发展趋势：温室的面积呈扩大化趋势，在农业技术发达的国家，每栋智能温室的面积都在0.5hm2以上，这样便于机械化作业和立体栽培；建筑材料向多样化和多功能方向发展，气温较低的北欧国家采用玻璃覆盖，法国等南欧国家采用塑料；无土栽培技术迅速发展；融入机械化、工程化、自动化，多因子动态控制取代了单一因素控制；温室管理向智能化和网络化发展，温室生产向节能化、环保等方向发展；智能温室大多采用了微喷滴灌等技术进行作物灌溉，研究作物需水的专家知识库，以此为依据建立智能灌溉监控系统。
四、总述
本文的研究方向侧重于实用性，目的就是提出一种具有较强实用价值的和技术水平的温室环境智能控制系统。智能温室作为现代化农业的支柱产业，温室环境控制系统作为智能温室的关键技术核心，对农作物的生长和发育起着重要作用。由于国内温室环境控制系統的起步较晚，在关键控制技术离发达国家有很大的差距，控制系统没有都得到很好的应用和推广，在很大程度上，现在国内温室环境控制技术水平的相对落后已经严重制约了温室农业的发展。因此，必须研究适合我国具体国情、在技术和管理水平上都不落后的一体化智能温室控制系统，同时要做好系统的后期升级和完善工作，切实做到研究成果的产品化，创造实际的研究成果和社会价值。
参考文献
[1] 李萍萍，毛汉平.我国温室生产的现状与亟待研究的技术问题探讨[J].农业机械学报，1996，27（3）：137-139
[2] 颜全生.温室的自动控制设计及实现[J].电力系统及自动化学报，2001，13 （4）：65-69
[3] 徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004
[4] 康华光.电子技术基础-数字部分（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999
[5]黄志伟.ARM9嵌入式系统设计基础教[M]北京：北京航空航天大学出版社，2008
关键字：S3c2410A、大棚系统、自动控制系统、温湿度控制、水分控制
【分类号】：TP368.1
一、智能大棚系统工作原理
任何控制都需要硬件电路去实现其功能，硬件是最基本也是最重要的部分，其性能和结构的好坏直接关系到检测和控制的结果，这里采用S3C2410A做为控制器，结合LCD、各种检测传感器以及相应执行器为基本的电子器件组成电路，来实现对温室大棚的各种参数的调节。设计电路的框图如下：
具体工作原理：在实际中我们希望大棚系统的温度、湿度、水分等都在一个最适合植物生长的水平，这样才能提高农作物的产量，提高经济效益。这个系统就是要控制靠这些参数，让农作物更好的成长。首先在ARM中设置参数的最低值和最高值，温度、湿度、和水份传感器分别检测大棚中的温度、湿度和水分，并且将检测到的值以二进制的形式输入到ARM，然后将检测到的值与所设定的值进行比较，如果实际值低于最低值，就调动相应的执行机构就行工作，如果高于设定值的最大值执行器就采取相应的措施来进行调节，保证大棚系统的参数实际值在正常的范围，同时LCD显示器显示出当前温度、湿度和水份情况，一遍管理员了解具体的情況。
水份的调节：水份的调节是通过输出的信号通过继电器驱动水管电磁阀门，对大棚进行水份 的灌溉溉，一般为了节约用水采取的是喷灌或者是滴灌技术。
温度的调节：温度的调节是通过继电器的信号驱动电机以后，通过电机的转动来打开大棚系统的玻璃窗，通过通风来降低大棚里面的温度。
湿度的调节：湿度的调节一般是伴随这温度和水份，在水份调节采取喷灌的措施时，喷出的水份会溶解一般分到空气中，这样就让湿度产生了一个变化，或者在调节温度时与外面的空气就是交换的时候也会导致湿度的变化。
二、智能大棚控制系统组成部分
（1）控制器部分
本次设计电路的控制器采用S3C2410A，S3C2410是韩国三星公司的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，主要面向手持设备以及高性价比，低功耗的应用。运行的频率可以达到203MHz。
ARM920T核由ARM9TDMI，存储管理单元（MMU）和高速缓存三部分组成。其中MMU可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。
ARM920T有两个协处理器：CP14和CP15。CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。
ARM920T体系结构框图：
S3C2410内部结构原理内部原理框图如下：
ARM 微处理器中共定义了37个编程可见寄存器，每个寄存器的长度均为32位。根据不同的用途，可将其划分为以下几下：30个通用寄存器，在任意一种处理器模式下，只有15个通用寄存器可以使用，编号分别为r0， …， r14。其中，r13一般作为堆栈指针寄存器（ SP： Stack Pointer ）。该寄存器由ARM编译器自动使用。r14一般作为链接寄存器（ LR： Link Register ）。当系统中发生子程序调用时，用r14来记录返回地址。如果返回地址已经保存在堆栈中，则该寄存器也可以用于其它用途。
（2）温度传感器部分
采用数字式温度传感器DS18B20。此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与S3C2410A连接，由于其输出为数字量，所以不需要进行A/D转化，这样就降低了硬简化了系统电路。另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。
温度传感器把测出的大棚实际温度数字量，输入到ARM，然后将这个所测的温度与我们设置的温度进行比较，如果高于或者低于设置温度，ARM就给温度调节器一个信号，进行温度的调节。
（3）湿度传感器部分
采用PH-QS空气湿度传感器，它具有功率消耗低、响应速度快、性能稳定等优点，便于安装，它的信号输出形式有多种，可以是电压信号，也可以是电流信号以及直接输出数字信号。在这里我们可以把它的输出信号直接接到ARM上。另外这种传感器还有测量精度高等优点。
湿度传感器测出空气中的湿度，把所测的数据直接输入到ARM中，然后通过程序比较实际值和我们的设定值，然后判断要不要启动调节器来调节空气中的湿度，如果需要的话，就启动湿度调节的执行器进行湿度的调节。
（4）水分传感器部分
采用RHD-100土壤水分传感器，土壤水分传感器又称“土壤湿度传感器”，是根据FDR原理，可精确测量土壤容积含水率。本传感器体积小巧化设计，携带方便，安装、操作及维护简单，结构设计合理，不绣钢探针保证使用寿命；土质影响较小，应用地区广泛，测量精度高，性能可靠，确保正常工作；响应速度快，数据传输效率高。这种传感器输出的信号可以是电流信号也可以是电压信号，在ARM中自带一个A/D转换器，可以把测得的数据直接输入到控制器中，在进行转换。 当传感器检测到土壤水分后，控制器进行智能的判断，如果需要增加水份，就打开控制的水阀，对农作物进行灌溉，保证农作物的生长。
（5）执行器部分
当大棚的参数需要调节的时候，S3C2410A给执行器部分输出一个调节的信号，然后通过继电器传输到现场的执行器，对大棚的温度、湿度、土壤的水分进行调节。温度调节是通过制冷电路或者制热的电路对温度进行控制：湿度调节是通过启动电机向空气中洒水来控制空气的湿度：土壤的水分调节则是通过打开水阀对农田进行灌溉。通过上述的调节来控制大棚系统中的参数。
（6）LCD输出显示部分
采用LCD12864液晶显示器， 可以显示四行汉字，每行为16个字符，八个汉字，这样可进行观察和比较，清晰明了，易于操作，占用的S3C2410A口线少，可以满足本系统的设计要求。在显示器中时时显示当前的温度、湿度、水分等情况，让操作者能清楚的知道大棚系统的参数。
三、实际应用
随着社会的发展，工业化水平的提高和计算机的普及，以及大量的应用到实际的生活中，当今社会能源危机的产生，节能已经称为一个时代的主题，现在的大棚的在实际的价值是越来越大，它具有占用资源少，产能高等特点，经济价值很高。
在国外农业发达的国家，都是大棚集群，全部采用自能的控制，通过上位机来管理整个系统，下位机做为上位机的子系统，去实际控制每个大棚的具体参数控制，管理实际的调节问题。从而实现整个大棚集群的正常控制运作。
国外农业发达国家在温室环境的智能控制方面进行了大量的研究，取得了很多重要的研究成果。这些国家的温室种植规模大、自动化程度高、生产效率高，实现了温室内水分、温度、光照、二氧化碳、肥料等智能化控制。例如，以色列的智能温室根据作物对环境需求的不同，利用计算机对温室环境进行自动监测和调控，实现了作物全天候、周年性的高效生产；美国和日本等国家也采用了全智能化的控制生产体系，利用人工补充光照、视频监控、远程控制、智能机器手等先进的技术，大大提高了劳动生产率和产品产出率[3]。
如今，国外的智能温室产业有以下发展趋势：温室的面积呈扩大化趋势，在农业技术发达的国家，每栋智能温室的面积都在0.5hm2以上，这样便于机械化作业和立体栽培；建筑材料向多样化和多功能方向发展，气温较低的北欧国家采用玻璃覆盖，法国等南欧国家采用塑料；无土栽培技术迅速发展；融入机械化、工程化、自动化，多因子动态控制取代了单一因素控制；温室管理向智能化和网络化发展，温室生产向节能化、环保等方向发展；智能温室大多采用了微喷滴灌等技术进行作物灌溉，研究作物需水的专家知识库，以此为依据建立智能灌溉监控系统。
四、总述
本文的研究方向侧重于实用性，目的就是提出一种具有较强实用价值的和技术水平的温室环境智能控制系统。智能温室作为现代化农业的支柱产业，温室环境控制系统作为智能温室的关键技术核心，对农作物的生长和发育起着重要作用。由于国内温室环境控制系統的起步较晚，在关键控制技术离发达国家有很大的差距，控制系统没有都得到很好的应用和推广，在很大程度上，现在国内温室环境控制技术水平的相对落后已经严重制约了温室农业的发展。因此，必须研究适合我国具体国情、在技术和管理水平上都不落后的一体化智能温室控制系统，同时要做好系统的后期升级和完善工作，切实做到研究成果的产品化，创造实际的研究成果和社会价值。
参考文献
[1] 李萍萍，毛汉平.我国温室生产的现状与亟待研究的技术问题探讨[J].农业机械学报，1996，27（3）：137-139
[2] 颜全生.温室的自动控制设计及实现[J].电力系统及自动化学报，2001，13 （4）：65-69
[3] 徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004
[4] 康华光.电子技术基础-数字部分（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999
[5]黄志伟.ARM9嵌入式系统设计基础教[M]北京：北京航空航天大学出版社，2008