一種家用蔬菜栽培設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種家用蔬菜栽培設(shè)備，包括發(fā)面區(qū)、發(fā)豆芽區(qū)、蔬菜種植區(qū)以及控制系統(tǒng)：發(fā)豆芽區(qū)設(shè)置有濕度傳感器、濕度調(diào)節(jié)裝置、水循環(huán)裝置；蔬菜種植區(qū)內(nèi)設(shè)置有濕度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置、光照調(diào)節(jié)裝置、營養(yǎng)液循環(huán)裝置；發(fā)面區(qū)、發(fā)豆芽區(qū)、蔬菜種植區(qū)還均設(shè)置有溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明在現(xiàn)有其它微型植物工廠已有功能的基礎(chǔ)上加進(jìn)了全自動發(fā)面，發(fā)豆芽的功能，而且生菜、發(fā)面、發(fā)豆芽可以同時(shí)進(jìn)行，互不干擾。滿足人們在日常生活中對這些無污染、純綠色食品的需求，它在方便省錢的同時(shí)，更重要的是滿足了人們對健康的要求。
【專利說明】一種家用蔬菜栽培設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及植物栽培領(lǐng)域，具體涉及一種家用蔬菜栽培設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)，世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展正面臨著人口增長、資源短缺、環(huán)境惡化和自然災(zāi)害頻繁的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，而在我國隨著食品安全，環(huán)境污染等問題的出現(xiàn)，人們對食品的安全要求越來越高，無污染、純綠色食品越來越受到人們的青睞。隨著計(jì)算機(jī)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)等的發(fā)展，植物工廠技術(shù)也在快速發(fā)展，隨著植物工廠研究的深入，人們對植物工廠的內(nèi)涵、分類方法及其基本特征等逐漸取得共識，為植物工廠的研究和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。植物工廠的分類，因分類的角度不同，類型劃分也各異。按照植物生長中最重要的條件一光能的利用方式來劃分，共有3大類型，即太陽光利用型、人工光利用型、太陽光和人工光并用型。植物工廠在向工廠化發(fā)展的同時(shí)，也在向著微型化發(fā)展，即家庭植物工廠，從21世紀(jì)初開始，微型植物工廠已在世界許多國家得到廣泛應(yīng)用，如美國、日本等，微型植物工廠已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，已形成產(chǎn)出一體化鏈條。微型植物工廠是小型化的植物工廠，它是將植物工廠的技術(shù)進(jìn)一步濃縮，集成在一個(gè)密閉的環(huán)境里，人們可以通過智能自動控制系統(tǒng)控制植物的生長環(huán)境，為作物提供適宜的光照、溫度、濕度環(huán)境，以及合理比例的營養(yǎng)液。
[0003]在我國北方，大多數(shù)家庭都離不開面食，豆芽和小菜(如小白菜、生菜、油菜等)也是家常便菜。因此 可以提供一種家用多功能微型植物工廠，用于滿足人們在日常生活中對這些無污染、純綠色食品的需求，在方便省錢的同時(shí)，也滿足人們對健康的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種家用蔬菜栽培設(shè)備，其可滿足我國北方家庭對面食、豆芽和小菜的需求，滿足未來城市家庭生活的需要。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種家用蔬菜栽培設(shè)備，其特征在于，包括發(fā)面區(qū)、發(fā)豆芽區(qū)以及蔬菜種植區(qū)；發(fā)豆芽區(qū)設(shè)置有對該單元濕度進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)的濕度傳感器、濕度調(diào)節(jié)裝置以及為發(fā)豆芽提供新鮮水源的水循環(huán)裝置；蔬菜種植區(qū)設(shè)置有對該單元濕度、CO2濃度、光照進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)的濕度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置、光照調(diào)節(jié)裝置，以及為蔬菜種植提供養(yǎng)分的營養(yǎng)液循環(huán)裝置；發(fā)面區(qū)、發(fā)豆芽區(qū)、蔬菜種植區(qū)均設(shè)置有對各自單元的溫度進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)的溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置；該植物栽培設(shè)備還包括一控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接受溫、濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器輸入的信號和操作人員的操作命令進(jìn)行分析處理、并相應(yīng)調(diào)控濕度調(diào)節(jié)裝置、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置、光照調(diào)節(jié)裝置、水循環(huán)裝置和營養(yǎng)液循環(huán)裝置進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)為嵌入式Iinux操作系統(tǒng)。
[0007]溫度調(diào)節(jié)裝置包括進(jìn)行升溫的發(fā)熱裝置以及降溫的風(fēng)扇，濕度調(diào)節(jié)裝置、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置均為排氣扇構(gòu)成，發(fā)熱裝置為發(fā)熱燈。
[0008]光照調(diào)節(jié)裝置為間隔布置的紅、藍(lán)兩色LED燈板構(gòu)成，紅色LED燈板與色LED燈板按照8~9:I的比例在蔬菜種植區(qū)內(nèi)設(shè)置。
[0009]控制系統(tǒng)包括一對各傳感器測定的信號進(jìn)行顯示以及供操作人員輸入操作命令的LCD觸摸顯示屏，控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有儲存有各種蔬菜種植的最佳栽培條件參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，控制系統(tǒng)依據(jù)操作人員輸入的種植的蔬菜種類調(diào)取數(shù)據(jù)庫內(nèi)相應(yīng)參數(shù)并控制蔬菜種植區(qū)內(nèi)的營養(yǎng)液循環(huán)裝置、濕度調(diào)節(jié)裝置、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置和光照調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
[0010]水循環(huán)裝置包括水槽和水池，水槽上設(shè)置用于發(fā)豆芽的豆芽筐，水槽的進(jìn)水口和出水口分別通過兩連接管以及兩連接管上分別設(shè)置的水泵與水池構(gòu)成循環(huán)水路連接。
[0011]蔬菜種植區(qū)由復(fù)合板材圍合而成，復(fù)合板材的外層由亞克力板構(gòu)成、內(nèi)層由硅酸鋁棉做成的保溫板構(gòu)成，保溫板的內(nèi)表面貼有錫紙；發(fā)面區(qū)和發(fā)豆芽區(qū)均用亞克力板圍合--? 。 [0012]本發(fā)明在現(xiàn)有其它微型植物工廠已有功能的基礎(chǔ)上加進(jìn)了全自動發(fā)面，發(fā)豆芽的功能，而且生菜、發(fā)面、發(fā)豆芽可以同時(shí)進(jìn)行，互不干擾。滿足人們在日常生活中對這些無污染、純綠色食品的需求，它在方便省錢的同時(shí)，更重要的是滿足了人們對健康的要求。家用多功能微型植物工廠適于家庭使用，能夠滿足未來城市家庭生活的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明中系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)平臺體系示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明中溫度傳感器電路圖；
[0016]圖4為本發(fā)明中CO2傳感器電路圖；
[0017]圖5為本發(fā)明中加熱燈和風(fēng)扇電路圖；
[0018]圖6為本發(fā)明中水循環(huán)電路圖；
[0019]圖7_1為本發(fā)明中發(fā)面控制流程圖；
[0020]圖7-2為本發(fā)明中發(fā)豆芽控制流程圖；
[0021]圖7-3為本發(fā)明中蔬菜種植控制流程圖；
[0022]圖8為本發(fā)明溫度傳感器采集數(shù)據(jù)時(shí)序圖；
[0023]圖9為本發(fā)明中溫、濕度測試圖；
[0024]圖10為本發(fā)明控制系統(tǒng)模塊關(guān)系圖；
[0025]圖11-1為嵌入式web Server應(yīng)用程序開發(fā)的網(wǎng)頁首頁頁面；
[0026]圖11-2為嵌入式web Server應(yīng)用程序開發(fā)的網(wǎng)頁種菜頁面；
[0027]圖11-3為嵌入式web Server應(yīng)用程序開發(fā)的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)顯示頁面；
[0028]圖11-4為嵌入式web Server應(yīng)用程序開發(fā)的網(wǎng)頁營養(yǎng)液控制頁面；
[0029]圖11-4為嵌入式web Server應(yīng)用程序開發(fā)的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)設(shè)置頁面。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0031]本發(fā)明提供的家用蔬菜栽培設(shè)備(以下稱為家用多功能微型植物工廠)從功能角度出發(fā)可以分為三個(gè)生產(chǎn)方面，即發(fā)面、發(fā)豆芽和種菜。工廠的總體設(shè)計(jì)如圖1所示，其中，植物栽培單元、營養(yǎng)液循環(huán)單元、電氣控制單元、環(huán)境控制單元均位于密閉殼體內(nèi)部；栽培單元包括蔬菜種植區(qū)、發(fā)面區(qū)、發(fā)豆芽區(qū)，包含多層栽培床箱；營養(yǎng)液循環(huán)單元內(nèi)部包括底層營養(yǎng)液箱與自動控制系統(tǒng)相連接；核心控制單元包括溫度控制設(shè)備、濕度控制設(shè)備、二氧化碳控制設(shè)備、光照控制設(shè)備；用戶界面即人機(jī)交互界面；環(huán)境控制單元包括發(fā)熱裝置即加熱管，微型內(nèi)外循環(huán)風(fēng)扇設(shè)備及水循環(huán)設(shè)備。本發(fā)明設(shè)計(jì)的家用多功能微型植物工廠目前采用的是有線連接網(wǎng)絡(luò)，可以在網(wǎng)絡(luò)上控制工廠中的各部分功能參數(shù)。
[0032]1、核心控制器部分的實(shí)現(xiàn)
[0033]家用多功能微型植物工廠蔬菜種植區(qū)采用了嵌入式Iinux操作系統(tǒng)來作為控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。該系統(tǒng)支持QT等友好界面。該系統(tǒng)的核心是由S3C2440控制器、DM9000網(wǎng)卡、以及存儲器和觸摸屏構(gòu)成。系統(tǒng)是主要用了溫濕度傳感器采集設(shè)施內(nèi)的溫度和濕度，并與系統(tǒng)中所給的最佳值作比較。對于發(fā)面和生豆芽單元最佳值是由系統(tǒng)默認(rèn)同時(shí)也支持人工設(shè)定，對于蔬菜的種植最佳值是保存到SQLite數(shù)據(jù)庫中的。為了實(shí)現(xiàn)家用微型植物工廠內(nèi)的生產(chǎn)控制，工廠內(nèi)部的控制系統(tǒng)必須具備數(shù)據(jù)采集、存儲管理、分析處理、自動控制及信息發(fā)布的功能。為了能夠準(zhǔn)確的測量工廠里環(huán)境的各個(gè)參數(shù)，加入了溫度傳感器，濕度傳感器，CO2傳感器、光照傳感器。用傳感器采集的數(shù)據(jù)達(dá)到精確的控制。在發(fā)面區(qū)，外層用亞克力板做成的，該單元內(nèi)設(shè)置溫濕度傳感器、發(fā)熱燈組成。溫度傳感器通過驅(qū)動電路向開放板傳輸數(shù)據(jù)，開放板通過程序限定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍，當(dāng)發(fā)面室溫度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動降溫，如果低于標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍啟動發(fā)熱燈提升發(fā)面室溫度。從而可以動態(tài)的控制發(fā)面室的溫度恒定。
[0034]發(fā)豆芽單元外殼是用亞克力板做成的，該單元內(nèi)設(shè)置豆芽筐、風(fēng)扇和水循環(huán)裝置以及溫、濕度傳感器。在 溫度控制方面同發(fā)面區(qū)是相同的，水循環(huán)控制方面，利用開發(fā)板程序控制驅(qū)動自吸水泵對發(fā)豆芽區(qū)水的循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，程序設(shè)定定時(shí)控制換水功能，在這一區(qū)配配備水循環(huán)裝置是必要的，豆芽在生長的過程中，由于需要呼吸作用釋放出熱量可能會造成局部溫度高，使得豆芽腐爛。為了防止這種情況的發(fā)生，需要對水進(jìn)行定期的自動循環(huán)。這樣就可以保證設(shè)施內(nèi)豆芽生長的環(huán)境參數(shù)，還能保證豆芽局部的溫度是恒定的。
[0035]蔬菜種植區(qū)外殼是用亞克力板做成的，內(nèi)層是用硅酸鋁棉做成的保溫層，以保證栽培的溫濕度環(huán)境和外界隔離，里面貼有錫紙，蔬菜種植區(qū)內(nèi)主要用到的傳感器是溫、濕度傳感器和CO2傳感器。在溫度控制方面同發(fā)面區(qū)是相同的，CO2的控制，利用開放板通過驅(qū)動電路與CO2傳感器連接，實(shí)時(shí)采集種菜室內(nèi)CO2濃度數(shù)據(jù)，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)CO2濃度值，通過風(fēng)扇控制CO2濃度。在光照控制方面，采用紅藍(lán)兩色LED光照燈對菜室供光。用LED燈板給植物進(jìn)行光照，LED燈板以紅燈為主，中間按一定距離均勻分布著藍(lán)燈，比例大概為8: I到9: I。LED連接驅(qū)動電路繼電器上，開放板通過輸入/輸出口控制繼電器從而控制光照強(qiáng)度，用戶界面可以設(shè)定光照時(shí)間。在營養(yǎng)液循環(huán)控制方面，利用開放板控制與驅(qū)動電路連接的水泵后，用戶界面可以控制和設(shè)定換液時(shí)間。核心控制器分別讀取溫度傳感器、濕度傳感器及CO2傳感器、光照傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)，經(jīng)過所述核心控制器控制相應(yīng)程序處理執(zhí)行人機(jī)界面的交互動作，用于調(diào)節(jié)殼體內(nèi)部溫度、濕度、CO2的濃度及光照強(qiáng)度。
[0036]2、各部分所需設(shè)備及功能實(shí)現(xiàn)[0037]為了實(shí)現(xiàn)智能控制與人工控制相結(jié)合，為了實(shí)現(xiàn)多線程運(yùn)作，為了給用戶一個(gè)良好的界面。本文使用嵌入式Linux開發(fā)模式。
[0038]2.1硬件設(shè)備
[0039]在硬件方面采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)模式；
[0040]硬件核心是以三星公司的S3C2440處理器為核心，此微處理器是一款由Samsung半導(dǎo)體公司推出的高性能、低功耗、高集成度并具有工業(yè)級溫度范圍和性能的微處理器經(jīng)過工業(yè)級EMC測試，同時(shí)具有工業(yè)級溫度范圍、主頻高達(dá)533MHz、具有數(shù)字?jǐn)z像頭接口、更低的內(nèi)核電壓、支持更多分辨率液晶屏等優(yōu)點(diǎn)。
[0041]處理器外圍接有人機(jī)交互模塊、存儲器模塊、時(shí)鐘模塊、電源等。人機(jī)交互模塊主要是通過LCD觸摸屏的響應(yīng)向系統(tǒng)發(fā)出不同的用戶請求，然后通過LCD液晶屏直觀的把數(shù)據(jù)等顯示給用戶。
[0042]存儲器是由SDRAM和FLASH構(gòu)成的，SDRAM構(gòu)建的是內(nèi)存環(huán)境，采用2片4BanksX4MbitsX16bits SDRAM，共64MB ;可擴(kuò)展至128MB。FLASH構(gòu)建的是存儲介質(zhì)，采用的是 Nandflash:256MX8bits Nandflash(K9F2G08)和 Norflash:4MB.支持 128 或更高。
[0043]時(shí)鐘模塊采用的是12MHz系統(tǒng)外部時(shí)鐘源；32.768KHz的RT時(shí)鐘源。
[0044]電源支持3.3V或5V電壓(設(shè)計(jì)可選)供電。
[0045]溫度傳感器和濕度傳感器合在一起采用的是DHTlI，DHTll數(shù)字溫度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，有四個(gè)引腳分別為VDD (供電3.5-5.5V DC) ；DATA(串行數(shù)據(jù)，單總線)；NC(空腳)；GND(接地，電源負(fù)極)，如圖3所示，引腳與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接，微處理器讀取DHTll的數(shù)據(jù)的步驟:
[0046]DHTll上電后(DHT11上電后要等待IS以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間不能發(fā)送任何指令)，測試環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)DHTll的DATA數(shù)據(jù)線由上拉電阻拉高一直保持高電平；此時(shí)DHTll的DATA引腳處于輸入狀態(tài)，時(shí)刻檢測外部信號。
[0047]微處理器的I/O設(shè)置為輸出同時(shí)輸出低電平，且低電平保持時(shí)間不能小于18ms，然后微處理器的I/O設(shè)置為輸入狀態(tài)，由于上拉電阻,微處理器的I/O即DHTll的DATA數(shù)據(jù)線也隨之變高，等待DHT11作出回答信號，發(fā)送信號。
[0048]DHTll的DATA引腳檢測到外部信號有低電平時(shí)，等待外部信號低電平結(jié)束，延遲后DHTll的DATA引腳處于輸出狀態(tài)，輸出80微秒的低電平作為應(yīng)答信號，緊接著輸出80微秒的高電平通知外設(shè)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，微處理器的I/O此時(shí)處于輸入狀態(tài)，檢測到I/O有低電平(DHT11回應(yīng)信號)后，等待80微秒的高電平后的數(shù)據(jù)接收。
[0049]由DHTll的DATA引腳輸出40位數(shù)據(jù)，微處理器根據(jù)I/O電平的變化接收40位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)“O”的格式為:50微秒的低電平和26-28微秒的高電平，位數(shù)據(jù)“I”的格式為50微秒的低電平加70微秒的高電平。
[0050]結(jié)束信號=DHTll的DATA引腳輸出40位數(shù)據(jù)后，繼續(xù)輸出低電平50微秒后轉(zhuǎn)為輸入狀態(tài)，由于 上拉電阻隨之變?yōu)楦唠娖健５獶HTll內(nèi)部重測環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，開記錄數(shù)據(jù)，等待外部信號的到來。
[0051]CO2傳感器采用MG811來反饋C02的濃度，該傳感器是模擬量輸出的傳感器?？梢杂糜诩彝ァh(huán)境的二氧化碳探測裝置。適宜于二氧化碳濃度的探測，二氧化碳?xì)怏w敏感元件測試濃度范圍:OtolOOOOppm。其電路圖如圖4所示。
[0052]外部響應(yīng)器件由電風(fēng)扇、加熱燈組成，加熱燈和風(fēng)扇的原理是相同的電路如圖5所示:(這個(gè)電路圖既可以表示風(fēng)扇也可以表示加熱燈的控制圖中的N既是用電器，可以代表以上兩種電器)。當(dāng)該電路作為加熱燈控制電路的時(shí)候，CTRL端接到核心板的GPIO(General Purpose Input Output)當(dāng)該電路作為風(fēng)扇的電路時(shí)，CTRL端需要接到核心板的GP10。該電路通過DHTll傳感器反饋電路做出反應(yīng)。在家用多功能微型植物工廠中，加熱燈和風(fēng)扇的控制電路都會被LinuuX驅(qū)動程序所操作，通過Linux內(nèi)核抽象成為設(shè)備文件。其原理如下:在Linuux操作系統(tǒng)中包括底區(qū)的硬件，一切皆文件，當(dāng)應(yīng)用程序需要通SreadO函數(shù)讀取溫度的時(shí)候，系統(tǒng)將調(diào)用驅(qū)動函數(shù)讀取溫濕度數(shù)據(jù)，DHTll從環(huán)境中獲取到溫度和濕度，通過二進(jìn)制數(shù)值傳遞給驅(qū)動程序，驅(qū)動程序?qū)魅氲脭?shù)值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)與程序中設(shè)定的最佳的溫濕度作比較。這里假設(shè)最佳的溫度值是M度。當(dāng)傳入的數(shù)據(jù)小于M度減2度，應(yīng)用程序?qū)鵏inux操作系統(tǒng)的加熱燈所對應(yīng)的設(shè)備文件中寫入I，通過驅(qū)動程序，實(shí)際上就是設(shè)置控制加熱燈所對應(yīng)的GPIO引腳為高電平，就會讓CTRL所連接的繼電器吸合，從而使得加熱管開 始工作。同理，當(dāng)發(fā)豆芽區(qū)內(nèi)的濕度大于了(M+5) % (假設(shè)M是最佳的濕度值)，應(yīng)用程序?qū)逊答侂娐贩答伒臐穸戎蹬c最佳的濕度值作比較，系統(tǒng)調(diào)用write O函數(shù)往風(fēng)扇所對應(yīng)的設(shè)備文件中寫1，即把風(fēng)扇所對應(yīng)的CTRL引腳值變?yōu)楦唠娖?，這樣就使得CTRL所連接的繼電器吸合，從而使得風(fēng)扇開始工作，反之亦然。
[0053]水循環(huán)裝置，水循環(huán)裝置是由水槽和兩個(gè)微型水泵所構(gòu)成的，一個(gè)水泵是往生豆芽單元域泵水的另一個(gè)水泵則是往水槽泵水的。電路圖和控制加熱燈和風(fēng)扇的電路圖是類似的，如圖6所示。這里的CTRL端接核心板的GPIO引腳。應(yīng)用程序采用的是定時(shí)的方式來控制水的循環(huán)，當(dāng)所設(shè)定的循環(huán)時(shí)間一到應(yīng)用程序會往控制水循環(huán)的微型水泵所對應(yīng)的設(shè)備文件中寫入1，通過驅(qū)動程序，設(shè)置引腳電平的高低來控制水泵的工作與停止。
[0054]2.2軟件實(shí)現(xiàn)
[0055]在軟件方面采用最小的嵌入式Linux系統(tǒng)的軟件平臺，此平臺需要通過三部分組成，引導(dǎo)程序、內(nèi)核鏡像、文件系統(tǒng)。系統(tǒng)上電后，首先執(zhí)行引導(dǎo)程序；然后由引導(dǎo)程序調(diào)用內(nèi)核來啟動內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的檢測和驅(qū)動，接著掛載文件系統(tǒng)，運(yùn)行應(yīng)用程序，每部分功能實(shí)現(xiàn)流程圖如圖7所示。
[0056]1、引導(dǎo)程序，采用的是U-Boot (Universal Boot Loader)源碼來實(shí)現(xiàn)，是遵循GPL(General Public License)條款的開放源碼項(xiàng)目，不少U-Boot源碼就是相應(yīng)的Linux內(nèi)核源程序的簡化，尤其是一些設(shè)備的驅(qū)動程序，這從U-Boot源碼的注釋中能體現(xiàn)這一點(diǎn)。在實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)程序的過程中，需要實(shí)現(xiàn)交叉編譯環(huán)境的建立和U-Boot的移植，其中交叉編譯是由一臺機(jī)器編譯生成在另一臺機(jī)器上執(zhí)行的可執(zhí)行程序。也就是說在主機(jī)上安裝交叉編譯工具鏈，在主機(jī)中進(jìn)行交叉編譯，然后在目標(biāo)機(jī)的平臺上運(yùn)行的代碼。之所以采用交叉編譯是因?yàn)?，多?shù)嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)不能提供足夠的資源供編譯過程，因而只好把編譯的工作交給高性能的主機(jī)進(jìn)行。交叉編譯為軟件在不同平臺移植創(chuàng)造了有利的條件。
[0057]2、本文使用的交叉編譯工具鏈?zhǔn)莂rm-1 inux-gcc-4.5.1它默認(rèn)采用armv6指令集，支持硬浮點(diǎn)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)步驟如下:[0058]Stepl:解壓 arm-linux-gcc_4.5.1-ν6_20101103.tgz
[0059]#tar xvzf arm-1inux-gcc-4.5.1-ν6_20101103.tgz_C/
[0060]St印2:配置環(huán)境變量
[0061]#echo “PATH = /arm-1 inux-gcc-4.5.1/bin:$PATH” > > /etc/profile
[0062]Setp3:使得配置的環(huán)境變量生效
[0063]#source/etc/profile
[0064]Setp4:測試
[0065]#arm-linux-gcc-V
[0066]U-Boot的移植具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0067]Stepl:解壓u-boot到工作目錄下
[0068]Step2:使用patch命令對u_boot進(jìn)行打補(bǔ)丁
[0069]Step3:執(zhí)行 make ARCH = arm(指定體系結(jié)構(gòu))
[0070]CR0SS_C0MPIL E = arm-1 inux-gcc (指定交叉編譯工具鏈)
[0071]Step4:利用j_link v8把編譯生成的u_boot.bin文件燒寫到arm開發(fā)板中去。
[0072]2、內(nèi)核鏡像，采用的是嵌入式Linux內(nèi)核，并對其進(jìn)行裁剪和移植。Linux內(nèi)核功能結(jié)構(gòu)完善，而且集成了主流的大多部分硬件的驅(qū)動程序，有了 Iinux內(nèi)核的支持，這會使得整個(gè)家用多功能微型植物工廠的系統(tǒng)更加穩(wěn)定，而且網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，在后續(xù)的開發(fā)過程中本工廠很有可能加入wifi來控制工廠的終端設(shè)備。目前發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核相對于資源還受限的嵌入式系統(tǒng)來說體積過于龐大，根據(jù)嵌入式的定義軟硬件可裁剪，我們需要對內(nèi)核中我們不用的模塊或者是選項(xiàng)舍棄。內(nèi)核裁剪配置的主要選項(xiàng)如表1所示。
[0073]裁剪完了內(nèi)核，我們要修改內(nèi)核根目錄下的Makefile文件，改變?yōu)锳RCH =armCR0SS_C0MP ILE = arm-1 inux-gcc,執(zhí)行 make z Image 來編譯內(nèi)核。
[0074]表1內(nèi)核裁剪配置的主要選項(xiàng)
[0075]
【權(quán)利要求】
1.一種家用蔬菜栽培設(shè)備，其特征在于，包括發(fā)面區(qū)、發(fā)豆芽區(qū)以及蔬菜種植區(qū)；發(fā)豆芽區(qū)設(shè)置有對該單元濕度進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)的濕度傳感器、濕度調(diào)節(jié)裝置以及為發(fā)豆芽提供新鮮水源的水循環(huán)裝置；蔬菜種植區(qū)設(shè)置有對該單元濕度、CO2濃度、光照進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)的濕度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置、光照調(diào)節(jié)裝置，以及為蔬菜種植提供養(yǎng)分的營養(yǎng)液循環(huán)裝置；發(fā)面區(qū)、發(fā)豆芽區(qū)、蔬菜種植區(qū)均設(shè)置有對各自單元的溫度進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)的溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)裝置；該植物栽培設(shè)備還包括一控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接受溫、濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器輸入的信號和操作人員的操作命令進(jìn)行分析處理、并相應(yīng)調(diào)控濕度調(diào)節(jié)裝置、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置、光照調(diào)節(jié)裝置、水循環(huán)裝置和營養(yǎng)液循環(huán)裝置進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的家用蔬菜栽培設(shè)備，其特征在于:控制系統(tǒng)為嵌入式Iinux操作系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的家用蔬菜栽培設(shè)備，其特征在于:溫度調(diào)節(jié)裝置包括進(jìn)行升溫的發(fā)熱裝置以及降溫的風(fēng)扇，濕度調(diào)節(jié)裝置、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置均為排氣扇構(gòu)成，發(fā)熱裝置為發(fā)熱燈。
4.如權(quán)利要求1所述的家用蔬菜栽培設(shè)備，其特征在于:光照調(diào)節(jié)裝置為間隔布置的紅、藍(lán)兩色LED燈板構(gòu)成，紅色LED燈板與色LED燈板按照8~9: I的比例在蔬菜種植區(qū)內(nèi)設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的家用蔬菜栽培設(shè)備，其特征在于:控制系統(tǒng)包括一對各傳感器測定的信號進(jìn)行顯示以及供操作人員輸入操作命令的LCD觸摸顯示屏，控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有儲存有各種蔬菜種植的最佳栽培條件參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，控制系統(tǒng)依據(jù)操作人員輸入的種植的蔬菜種類調(diào)取數(shù)據(jù)庫內(nèi)相應(yīng)參數(shù)并 控制蔬菜種植區(qū)內(nèi)的營養(yǎng)液循環(huán)裝置、濕度調(diào)節(jié)裝置、CO2濃度調(diào)節(jié)裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置和光照調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求1所述的家用蔬菜栽培設(shè)備，其特征在于:水循環(huán)裝置包括水槽和水池，水槽上設(shè)置用于發(fā)豆芽的豆芽筐，水槽的進(jìn)水口和出水口分別通過兩連接管以及兩連接管上分別設(shè)置的水泵與水池構(gòu)成循環(huán)水路連接。
7.如權(quán)利要求1所述的家用蔬菜栽培設(shè)備，其特征在于:蔬菜種植區(qū)由復(fù)合板材圍合而成，復(fù)合板材的外層由亞克力板構(gòu)成、內(nèi)層由硅酸鋁棉做成的保溫板構(gòu)成，保溫板的內(nèi)表面貼有錫紙；發(fā)面區(qū)和發(fā)豆芽區(qū)均用亞克力板圍合而成。
【文檔編號】A01G31/02GK103988771SQ201310703114
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】于合龍, 管偉東, 丁民權(quán), 陳靜 申請人:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)