摘 要 闡述了一個溫室大棚的自動控制系統。該系統使用Luminary公司的LM3S102處理器以及精簡的TCP／IP協議棧，構建了嵌入式Web服務器，實現基于以太網的智能溫室大棚監控功能。系統通過對光照強度、溫度、濕度等信號的采集，使用戶可以在任意計算機終端上通過IE瀏覽器遠程監控大棚狀態，實現對大棚電動卷簾機、溫室電熱器、植物生長燈、微管噴滴灌等系統的實時控制。用戶也可通過LCD屏與鍵盤實現大棚的實地監控。系統采用PoE技術，不需要額外的輸電線，充分利用了LM3S102外設，使測控系統適應基層生產的需要。
關鍵詞 溫室監控 嵌入式 以太網供電 協議棧 Web服務器 LM3S102

現代化的溫室監控系統用來實時采集溫室內溫度、濕度、光照、土壤溫度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度等環境參數，根據種植作物的需求提供各種聲光報警信息。當溫濕度超過設定值的時候，自動開啟或者關閉指定設備。現有的溫室監控系統采用無線方式的居多，且傳輸范圍有限，價格比較昂貴，與其他系統的兼容性不好。本設計提出基于以太網的溫室監控系統，使用Luminary公司的LM3S102處理器，在其有限的內存空間上構建精簡的TCP／IP協議棧，實現通用的嵌入式Web服務器，實現基于以太網的智能溫室大棚監控功能。

1 系統設計
系統由傳感器子系統、Web服務器子系統、外設控制子系統、人機接口子系統4個部分組成。基本結構如圖1所示。

系統工作流程簡述如下：通過傳感器子系統采集，獲得溫室中的光照、溫度、濕度等關鍵信息后處理加工，變成可以經TCP／IP協議傳輸的以太網數據包。數據傳輸采用監控終端計算機主動獲取的方式，可以始終獲取，也可以在需要的時候獲取。監控終端計算機只需具備通用的IE瀏覽器，即可訪問嵌入式Web服務器的控制界面，查看每一個溫室監控節點的數據信息，實現對大棚電動卷簾機、溫室電熱器、植物生長燈、微管噴滴灌等系統的實時控制。
本文從4個部分介紹系統的設計與實現，先從硬件角度構建主要的傳感器子系統、Web服務器子系統、外設控制子系統，然后從軟件角度出發，設計實現精簡的TCP／IP協議棧。
1．1 傳感器子系統
考慮到LM3S102接口有限，傳統的模擬傳感器需要A／D轉換后方可使用，不適合本系統。設計選用I2C接口的數字傳感器SHT10，該傳感器將外界環境的濕度、溫度信息采集以后存儲在自身內存中，將其掛接在LM3S102處理器的I2C總線上實現數據的讀取。在后續部分可以看到，I2C總線上還掛接了用來擴展I／O口的專用芯片。溫度與濕度傳感器電路如圖2所示。