温室大棚环境无线监控系统设计毕业论文开题报告.doc

一 选题的目的及研究意义随着农业现代化的发展，设施园艺工程因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，已越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化温室的发展提供了极好的机遇，并产生巨大的推动作用。我国的现代化温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。温室大棚是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的理想场所。实现温室大棚环境智能监控的目的是智能的监测大棚的温度、湿度、光照和二氧化碳气体浓度的环境因素，时刻了解作物所处温室的环境因素状态。因此我将使用单片机控制技术，网络通信技术，数据库技术和串口通信技术，设计实现温室大棚环境无线监控系统 ，用户可以通过短信信息接受告警信息，同时用户可以利用远程终端登陆平台及时提取和查看数据，不必再亲自到大棚看温湿度等数据，就可通过电脑实现自动监控，大大方便了用户对大棚的管理。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等1.研究现状 20世纪70年代，国外的温室生产开始以较快的速度发展，特别是欧美发达国家，如荷兰、美国等国家实现了机械化。还有日本四国电力集团开发的“OpenPLANET”系统是一远程监控系统。该系统主要由监测控制LAN、信息采集单元、数据记录单元、分散控制器、OP服务器等组成，该系统可以实现温室的群管理。此外日本的FieldServer系统，是基于嵌入式系统的多传感器数据采集设备，它可以连接多种传感器，同时内部集成微型摄像机，可以同时采集温度、湿度等环境信息及图像视频信息，通过TCP/IP协议将数据发送到中心服务器。FieldServer可以使用电池供电，具有体积小、功能强、耗电少等特点，便于架设在野外工作。还有英国无线系统公司开发一系列的无线通讯设备，如适合分布广泛的花园温室或储藏室的无线的霜冻和入侵警报系统、便携的无线电视系统、远程无线洒水系统、加热和通风控制等等。在国内，我国温室面积不断增加，在提高设施装备水平的同时也正向逐步实现自动化的方向迈进。我国目前一些大学、科研院所也开展了温室设施远程控制技术研究，并取得了一系列研究成果。中国农业大学研制的温室环境监控系统，由主控微机、温室机、室外气象站三大部分组成。主控微机控制机房，可对整个系统进行统一管理。主控微机用于完成各种系统参数的设置，测试数据的记录、查询、打印、控制算法的实现以及控制命令的生成等功能。每一个独立的温室放置一台温室机、内置温/湿度、CO2等各种传感器、控制设备以及摄像头，可以实时将温室内作物生长状况传输给办公现场，同时可以通过电话线、数字信号传输线及Internet等将监测的室内外环境条件和植物生长状况传输到农业专家的计算机屏幕上，以便他们可以根据提供的信息进行生产指导，实现对温室环境的监测控制。2.发展趋势现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。目前，一些经济发达的国家和地区已经研制并实现计算机自动 现代化高科技温室，并且形成了令人惊羡的植物土场。而我国的温室系统属于半开放系统，温室内环境控制水平较低，仍靠人工根据经验来管理。而且，国内的控制系统主要用于单因子控制，因而设施现代化水平低，对温室环境的调控能力差，产品的质量和产量难以得到保证。正是这些塑料大棚和日光温室对于解决城乡人民的蔬菜供应发挥着主力军的作用。从国内温室控制技术发展状况来看，温室环境控制技术从手动控制到自动控制最后向智能化控制的方向发展。3.研究方法目前温室大棚无线环境监控系统的设计研究方法很多，比如基于ARM9与ZigBee的温室大棚无线环境监控的设计是利用低功耗传输率的优点进行环境参数的传输，并在此基础上添加了视频集模块，采用WIFI无线传输，克服了ZigBee网络速率无法传输高质量视频的局限性。还有基于无线网络的环境监控系统，该系统由设备层、传输层和应用层、服务层组成。利用ZigBee网络实现温室内环境信息的监测，采用GPRS方式传输，实现温室环境信息和控制信号的传输。系统采用基于WEB服务器方式为用户提供访问，可以实现温室环境信息的获取、温室环境远程控制、系统参数设置。而我所用的研究方法是使用单片机控制技术，网络通信技术，数据库技术和串口通信技术，设计实现温室大棚环境无线监控系统 ，用户可以通过短信信息接受告警信息，同时用户可以利用远程终端登陆平台及时提取和查看数据，不必再亲自到大棚看温湿度等数据，就可通过电脑实现自动监控。4.应用领域无线环境监控系统的应用领域很广，首先对温室作物的环境监控，家庭室内的环境监控，汽车内的环境监控，还有医院、工厂、任何与环境监测相关的地方都可以采用无线环境监控系统来达到我们的目的。三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或 设计（实验）方案进行说明1.主要问题a.对大棚温室的信息采集b.利用串口编程，对数据的收发c.利用GPRS通信协议，选择一种合适的模式进行通信d.掌握网络通讯技术e. 利用SQL server2005数据库，对大棚信息进行存储2.思路与方法使用单片机控制技术，网络通信技术，数据库技术和串口通信技术，设计实现温室大棚环境无线监控系统 ，用户可以通过短信信息接受告警信息，同时用户可以利用远程终端登陆平台及时提取和查看数据，不必再亲自到大棚看温湿度等数据，就可通过电脑实现自动监控。3.设计方案 3.1系统总体设计框图本设计实现的是单片机温湿度测量与无线控制系统，通过LCD显示所测量的温湿度。系统采用集温湿度传感器与A/D转换器为一体的SHT11芯片，通过单片机处理进行显示，其它模块包括了时间产生电路、Nrf905射频收发电路和超限报警处理电路，对所测量的值进行显示、无线收发和报警处理。DS1302SHT11AT89S52(1)超限模块晶振复位电源电路发送nRF905LCD信息显示128*64液晶显示接受AT89S52(2)图 3.1 系统总体设计框图3.2发送、接受部分具体设计框图发送部分：SHT11作用温湿度采集数据，DS1302作用能在LCD上显示仿真时间，晶振、复位、电源电路作用为AT89S52提供工作时钟频率、抗对外干扰、提供电源，超限模块作用是报警并进行相应的温湿度控制，nRF905作用无线发送数据。DS1302SHT11AT89S52(1)超限模块晶振复位电源电路nRF905发送图2发送部分具体设计框图接受部分：nRF905作用无线接收数据，LCD作用显示仿真的时间、温湿度数据，晶振、复位、电源电路作用为AT89S52提供工作时钟频率、抗对外干扰、提供电源，128*64液晶显示作用显示温湿度的信息。图3接受部分具体设计框图晶振复位电源电路nRF905接受LCD信息显示128*64液晶显示AT89S52(2)3.3硬件设计 对无线数据采集电路进行了总体规划，设计了采集节点和接受节点的结构。从实际需要出发，并从性能、难易等因素考虑，对主要元器件进行了选型，微处理器采用AT89S52,温湿度传感器采用SHT11,射频芯片采用Nordic公司的nRF905,显示采用LCD1604,128*64液晶显示，超限模块，报警并进行相应的温湿度控制，进而完成了发射接收部分硬件设计。根据单片机、无线射频芯片等电流适用情况，完成了直流电源供电部分设计，对设计的电路完成了硬件仿真。用protel99SE软件绘制温湿度无线控制系统的原理图，并画出与其对应的PCB板图。3.4软件设计用Multism10、Proteus、KeilC51等软件，对电路原理图仿真分析，满足任务指标的要求，写出与硬件相对应的程序代码。对于本系统的软件编程时，采用模块化的设计思想，系统中各主要功能模块，都编程独立的函数被主程序调用，主要的程序模块由以下几个组成：初始化程序，温湿度采集及处理程序，液晶显示程序，无线收发程序，信息显示程序，超限处理程序。系统的软件主要是采用C语言，对单片机进行控制，实现了相应的功能。四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明1 张伟滨. 基于Zigbee温室大棚远程监控系统研究与实现D. 东北石油大学 2014 2 黄强. 基于Zigbee的校园照明监控系统设计与实现D. 西南交通大学 2014 3 张健. 基于Zigbee的智能养殖场的研究与实现D. 曲阜师范大学 2014 4 乔静. 基于ZIGBEE的大坝安全监测系统设计D. 大连理工大学 2012 5 袁英. 基于Zigbee无线技术的远程智能控制系统设计D. 云南大学 2014 6 尚瑞瑞. 基于Zigbee的智能传感器网络设计D. 长春理工大学 2013 7 樊帆. 基于Zigbee和Web技术的塔式起重机超声监测信息传输研究D. 西安建筑科技大学 2013 8 宋剑飞. 基于Zigbee的智能路灯控制研究D. 河北科技大学 2012 五、