【农业智能控制】基于FPGA的现代农业大棚智慧管控系统设计：环境参数监测与自动灌溉补光实现

内容概要：本文设计并实现了一套基于FPGA的现代农业大棚智慧管控系统，旨在解决传统大棚灌溉不及时、依赖人工、效率低下等问题。系统以Altera Cyclone IV E系列EP4CE10 FPGA为核心控制器，集成DHT11空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、光敏电阻等环境感知模块，通过实时采集大棚内的温度、湿度、光照强度等关键参数，与预设阈值进行比较，自动控制继电器驱动加热、通风、补光和灌溉等执行设备，实现环境的智能调节。硬件设计涵盖主控时序、按键消抖、继电器驱动及各类传感器接口电路；软件设计采用Verilog HDL，实现了单总线（DHT11）和I2C（PCF8591 A/D转换器）通信协议的驱动程序。经过仿真和上板调试，系统能准确响应环境变化并触发相应动作，验证了设计方案的可行性。; 适合人群：电子信息工程、自动化、农业信息化等相关专业的本科生、研究生及从事嵌入式系统开发的初级工程师。; 使用场景及目标：①为智慧农业、精准农业提供一种基于FPGA的低成本、高稳定性自动化控制解决方案；②作为FPGA实践教学案例，帮助学习者掌握传感器数据采集、A/D转换、数字电路设计、状态机编程及软硬件协同调试等核心技能；③实现对大棚环境的无人值守智能监控，提高农业生产效率和资源利用率。; 阅读建议：此资源详细展示了从方案选型、硬件设计到软件编程和系统调试的完整开发流程，读者应重点关注FPGA在并行处理和实时控制方面的优势，以及I2C、单总线等通信协议的具体实现方法。建议结合文中电路图和时序图，动手实践代码编写与仿真，以深入理解智能控制系统的设计精髓。