植物成长需求一个适合的环境，在可控环境下，能够不分时节、不分区域地栽培所需求的植物。温室作为植物成长的环境，其内部的因子(如温度、湿度、光照度和CO2浓度等)是植物成长的关键因素。所以，对温室环境因子进行数据收集，不只能够为剖析环境与植物成长之间的联系供给根据，而且为完结温室环境操控奠定根底。
在规划出产中，一般运用多座温室，温室之间在空间上相对涣散，且与计算机监控室也存在一段间隔，信号传输间隔长达几十米乃至上千米，散布在现场的监测节点与操作人员之间有很多的数据传输，选用一般的传输线通讯因为速度比较慢、通讯质量不高、抗干扰能力差，往往达不到要求。
在这种情况下，选用串行总线技能来构成温室环境长途数据收集体系，是一种较好的技能。RS-485总线技能比较简单、总线结构安稳、老练易于完结，且总线传输速率高、传输间隔远、可靠性较好、支撑多点通讯等长处。所以本文介绍选用RS-485构成温室环境数据收集体系。体系首要用于温室内的温度、湿度、光照度和CO2浓度等环境因子的主动收集，对温室的异常情况进行毛病初发期的报警处理，为操控植物成长环境所需的温度、湿度、光照度和CO2浓度奠定根底。
1 体系网络拓扑结构
温室环境长途数据收集体系的网络拓扑选用RS-485总线方法，体系以PC机为主机，以RM417模块为从机，二者经过RS-232/RS-485接口转化器衔接，体系网络拓扑结构如图1所示。
体系选用主从方法进行多机通讯，每个从机具有自己固定的地址，由主机操控完结网上的每一次通讯。网络的衔接线选用双屏蔽线，图1中的R为平衡电阻，R=120 Ω，通讯波特率为9 600 bit/s，串行数据格局为：1位开端位，8位数据位和1位中止位，无奇偶校验位。
主机呼叫某一从机时，会向网上宣布从机的地址，一切从机接纳到该地址，先与自己的地址比较，假如地址相符，阐明主机在呼叫自己，则将收集到的温度、湿度、光照度和CO2浓度数据发送到网上，假如地址不相符，则不予理睬，持续处于监听状况。通讯完毕后，一切从机持续处于监听和等候呼叫状况。
2 体系硬件
2.1 传感器
1)温、湿度传感变送器
本体系的室表里温、湿度传感变送器选用E+E公司的产品HCT01，温度丈量规模：-25～60℃，精度±0.2摄氏度，相对湿度丈量规模：0～100%RH，精度±2.5%RH，输出信号：4～20 mA。HCT01温湿度传感器接口电路如图2所示。在串行时钟输入SCK于单片机的P0.4口衔接，用于处理微处理器与传感器之间的同步通讯，串行数据线DATA与单片机P0.5口衔接，用于读取数据，微处理器应驱动DATA在低电平，选用一个4.7 kΩ的上拉电阻将信号拉至高电平。
2)CO2传感变送器
从精度、可靠性和运用方便等方面考虑，本体系选用VAISALA公司的GMW22D红外式CO2传感变送器，丈量规模：0～2 000×10-6，精度：小于±20×10-6+读数的1.5%，重复性：小于±20×10-6，安稳性：小于±20×10-6/5年，输出信号：0～20mA。CO2传感器接口电路如图3所示，电源线选用12 V电源输入，因为单片机P1口具有A/D转化功用，将数据口与单片机的P1.1口衔接即可，微处理器处理的DATA应在高电平，所以电路中接10K的下拉电阻将数据口拉至低电平。
3)光照传感变送器
光照传感变送器选用NHZD10CI，将光照强度转化为电流信号，丈量规模：0～2 000 Klx，输出信号4～20 mA，再经运算扩大器转化为电压信号输出。电流电压转化电路如图4所示。流过反应电阻Rf的电流等于(UO-UN)/Rf，与UN/R1+(UN-Uf)/R5持平。由此可得输出电压UO=(1+Rf/R1+Rf/R5)*UN-(R4/R5)/Uf，因为集成运放满意虚短，即UN=UP= Ii*s4，用UP替代UO表达式中的UN，若R4=200 Ω，R1=18 kΩ，则UO=0.313*Ii-1.250，当输入为4～20 mA电流信号时，输出为0～5 V电压信号。
2.2 RS-232/RS-485接口转化器
本体系选用无源RS232/RS485转化器，能够将RS-232串行口的TXD和RXD信号转化成平衡的半双工的RS-485信号。232电平转化电路挑选运用HIN232芯片，485电路选用MAX485%&&&&&%，该芯片经过RE和DE两个引脚来操控数据的输入和输出。转化电路如5所示，在本电路运用TX线和HIN232的9脚及Q5来操控MAX485的状况切换。当N1H232芯片的9脚输出高电平时，加在Q5的基极，经过Q5反相后，从Q5的集电极输出低电平，使MAX485的RE和DE也为低电平，此刻MAX485就处于数据接纳状况。当PC机发送数据时，NIH232的9脚输出低电平，加在Q5的基极，经过Q5反相后，从Q5的集电极输出高电平，使MAX485的RE和DE也为高电平，此刻MAX485就处于数据发送状况。
2.3 继电器操控电路
继电器操控电路见图6所示，选用SRD-05VDC-SL-C固态继电器，三极管组成共集电极扩大电路，二极管D2起维护效果，由单片机P3.6口发生继电器触发信号，当P3.6口输出低电平时，继电器闭合，指示灯亮，外接电器开端作业。当P3.6口输出高电平时，继电器断开，指示灯灭，外接电器中止作业。
2.4 前端数据收集器
前端数据收集器为中泰研创公司出产的RM417远端模拟量收集模块，该模块为16路模拟量输入，12位A/D转化。一条485总线最多能够接16个RM模块，每个RM417有16位通道。该模块读指令格局为：@+站号+R。@是指令标明符;站号也叫模块号或许模块地址，从00～15;R指明操作类型为读操作。指令回来数据一共66位，前64位为16位通道上的数据，终究两位为校验码。
3 体系软件规划
3.1 主机软件结构
在温室环境长途数据收集体系中，依照网络协议的帧格局编写的数据收集通讯软件，经过物理层终究完结主机与从机的数据传送。体系主机为PC机，从机为前端数据收集器，主机与从机的通讯选用半双工方法，主机具有发送指令，接纳和显现数据、查询历史数据、曲线显现、存储打印、对数据收集进行标度改换、数字滤波等预处理功用。从机完结数据收集、预处理和上传数据等使命。温室环境长途数据收集体系软件选用VC言语编程，选用层次模型安排数据收集体系的软件，数据收集体系软件结构如图7所示。
进入主界面后的主机操作流程如图8所示。
3.2 通讯操控程序规划
RS-485接口大多数是根据RS-232接口与电脑进行通讯，485协议的编程多数是根据串口编程的，RS-485支撑一点对多点半双工通讯。因而体系选用半双工异步通讯，串行操控模块运用了串行中止和守时中止0完结了串行操控的功用，在通讯协议中具体规则了操控指令帧、参数帧、地址帧、数据信息帧、应对帧、校验码等格局。RS-485通讯模块流程图如图9所示。
4 完毕语
文中提出了一种根据RS-485总线型温室监测体系的计划，完结了监测节点对环境因子(温湿度、CO2浓度丈量、光照强度)的收集经过RS-485总线传输到上位机，并能经过操控模块电路对外围设备的调控将温室内的环境因子操控在作物成长的最佳规模，并能对环境因子设定阈值，超出阈值规模将发动报警。体系作为一种快捷的数据收集监测体系，具有较好的可移植性，在后续的研讨中能够选用含糊操控算法作为体系的操控战略，规划出温室监测体系的含糊操控器，也能够参加其他所需的传感器，完结其他参数的数据收集与传输。
