开题报告——单片微机在温室控制中的应用.doc

本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。华中科技大学文华学院学生毕业设计（论文）开题报告学 生 姓 名尤龙学号080302031114学 部 （系）机械与电气工程学部专业年级08级机械设计制造及其自动化设计（论文）题目单片微机在温室控制中的应用指导教师程宪平一、设计（论文）选题的依据（选题的目的和意义、该选题在国内外的研究现状及发展趋势，等）1.选题的目的和意义我国的近代温室开始于20世纪30年代，大规模的温室生产在20世纪70年代末到80年代初开始，经过30年的发展，我国温室的建造面积（包括大棚）有了巨大增长。由于在温室及配套设施的生产、科研和普及方面的局限，形成了高、中、低不同档次系列化的温室产品。20世纪90年代中后期,江苏理工大学毛平教授等研究开发了温室环境自动控制系统,能实现对营养液系统、光照、温度、CO2、施肥的综合控制,是目前温室环境控制系统较为典型的研究成果。同样,中国科学院石家庄现代化研究所、中国科学院上海植物生理研究所、中国农业大学等单位也都侧重不同领域开展了温室设施计算机控制与管理技术方面的研究.因此可以说,我国温室环境控制技术在总体上,已向实用化、综台性应用阶段发展。随着社会的进步和工农业生产技术的发展，许多产品对生产和使用环境的要求越来越严，人们对温度、湿度、光强、二氧化碳浓度、灰尘等环境因素的影响越来越重视了。为此，本文以农业技术发展为目的开发了一种智能控制系统。2.国内外研究现状及发展趋势随着计算机技术和网络技术的迅速发展，基于网络的温室控制系统是必然的发展趋势。网络业务不再限于单纯的数据业务，而包括数据、语音、图像的多媒体业务。可以将计算机和温室控制网组成有线网络和无线网络系统。高线网络系统可以将多台计算机进行集中管理，通过Internet可对温室环境因子进行监测，使有关人员及时了解温室内环境参数的情况，及时做出决策，可以组织国内外专家对小气候环境园子进行远程精确会诊，提出最适宣温室植物生长的环境。对于温室数量多、地点分散的大农场可以使用专用配线形成设施农业专用的网络系统进行集中管理，还可以用电话、电脑等设备进行异地管理。由于有线网络布线复杂，租用专线成本昂贵，而无线网恰好弥补了有线网络的不足，安装时间短，增加用户和更改网络结构时灵活，可以移动办公等特点。这样可以利用笔记本、手机等随时随地对温室的管理系统进行控制。总之，现代温室正向着自动化、智能化、多媒体化与网络化方向发展。所以我国的温室环境控制应符合以下要求：1)控制器的标准化、数字化。控制器是温室控制系统中的核心部件，完成控制器的标准化、数字化，才能对信息实时采集、分时存储、准确地对环境因子参数进行调控。2)传感器的标准化、数字化。传感器是温室环境因子测控的重要器件，它获得信息的准确与否直接关系到整个系统的测量精度和控制精度，由于测控参数多(如温度、湿度、光照度等)，选配传感器的范围广，没有统一的标准。因此，必须从精度、可靠性方面综合考虑，制定统一的标准，选择合理的数字化的智能传感器。3)执行机构的标准化、数字化。执行机构主要是对温室内温度、湿度、光照度及土壤水分等因子进行控制的控制电路和设备。如天窗、风机、遮阳网的开关等。目前所有设备均采用开关量很难达到系统的实时性、可靠性。因此，开发标准化、数字化的执行装置也是提高控制质量的重要因素。4)控制装置的网络化。由于温室调控任务多，中断可能得不到实时晌应，从而造成系统工作的拥塞，降低系统整体的信息流量，影晌系统的动态品质。为此，必须对各个控制装置开发标准的网络通信接口及相应的智能节点，实现各节点相互通讯，数据共享，实时任务调度，解决数据拥塞问题，实现对智能温室调控设备的远距离遥控。二、主要参考文献综述参考文献涉及中外关于传感器，PLC，单片机，C+语言编程，由微积分衍生的模糊控制算法，以及近几十年来中外关于温室环境测控的发展，以及现状和未来的发展趋势。文献有的是对某一方面进行详细论述与研究，有的则是给出解决方案。单片机的出现没有多少时间，但是在现今硬件与软件飞速发展的时代，单片机显得比较苍老。所以文献中提供的解决方案基本原理大同小异，不同之处在于测控的精度与实效性及稳定性。参考文献：1程宪平.机电传动与控制（第三版）.武汉：华中科技大学出版社2010.92李群芳.单片微型计算机与接口技术.北京：电子工业出版社2007.63段翠芳.基于单片机技术的温室自动控制系统的设计.农机化研究2011.74杜尚丰.中国温室环境控制硬件系统研究进展.农业工程学报2004.15于海业,马成林等.远程控制技术在温室环境控制中的应用现状分析. 农业机械学报2006.256李秀华.温室环境下多变量模糊智能控制系统.辽宁工程科技大学学报2006第25（4）期7李宏俊等.以单片机为核心的温室智能控制系统.电子器件应用.2007.9(5)8张锡富.传感器.机械工业出版社2001.59黄惟一等.控制技术与系统.北京：机械工业出版社2001.1010李先允,胡生清.电力电子技术.北京：中国电力出版社200611谭浩强.C语言设计（第三版）.人民邮电出版社200812吕风杰,孟凡康.模糊PID技术在温湿度控制系统中的应用.滨州学院报2006年12月第22卷第6期13杨海.基于AT89C5单片机的药品库房温湿度控制系统设计.机械与电子2010年第7期14王洪业.传感器技术长沙：湖南科学技术出版社，199515康惠燕.AT89C52单片机大棚温度控制系统设计.科技资讯.2010第26期16Joseph BaumPCBased environmental control system for plant and animal structures1987，ASAE Paper 8717Korthals R LChristianson L L，Knight SGreenhouse modeling for environment contro11989，ASAE Paper 8918Lj YuanyuanSimulation of a multi-oven temperature control systemJJournal of Guyuan Teachers College (Natural Science)，2004，25(6)：22-2519SHT1x/SHT7x Application Note Sample Code Z.Sensirion, 2005.20The Measurement and Automation CatalogueUSNationalInstrument2002三、设计（论文）的研究方案（拟采用的研究方法、准备工作情况及主要措施）、主要研究内容及预期目标1.研究方法运用所学学习知识设计温室环境测控系统，描述其原理与设计流程。2.准备工作，措施已查阅了有关专业的书籍和下载了相关网上的资源，接下来应用所学的知识，按照本研究课题的要求及进展安排逐步完成。3.主要研究内容及预期目标（1） 单片机与PLC的选择及传感器和外部执行部件的选择；（2） 设计系统流程，并构思系统流程图，子程序流程图；（3） 选择计算方案，选取PID模糊控制；预期目标是系统能实时或定时地检测环境温、湿度，同时记录数据，并根据对预设值的对比对执行部件进行操作，同时能通过通讯接口将数据反馈给PC。PC端亦可以键入指令发送到单片机，实现远程操控。整个系统是一个一定程度的远程人机互动智能模糊环境测控系统。四、设计（论文）工作进展安排查阅文献