温湿度控制系统设计 开题报告.doc

本科毕业设计开题报告 题 目： 温湿度控制系统设计 专 题： 院 （系）： 电气与信息工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 讲师 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题 目来源生产实践1、研究目的和意义温室的作用是用来改变植物的生长环境 ,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响 ,为植物生长创造适宜的良好条件。温室一般以采光和覆盖材料作为主要结构材料 ,它可以在冬季或其他不适宜植物露地生长的季节栽培植物 ,从而达到对农作物调节产期、促进生长发育、防治病虫害及提高产量的目的。温室环境指的是作物在地面上的生长空间 ,它是由光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等因素构成的。温室控制主要是控制温室内的温度、湿度、通风与光照。虽然有些温室也安装有各种加热、加湿、通风和降温的设备 ,但其主要操作大多仍是由人工来完成的当温室面积较大或数量较多时 ,操作人员的劳动强度很大 ,而且也无法达到对温湿度的准确控制。本文介绍一种基于PLC和数字式温湿度传感器的温室控制系统。该系统实现了室内温湿度的自动测量和调节 ,大大降低了操作人员的劳动强度，采用喷灌系统作为改变温室湿度环境的方法节约了水资源。充分利用太阳能节约了能源。2、国内外发展情况(文献综述)我国的设施园艺绝大部分用于蔬菜生产。年代以来，温室、大棚蔬菜的种植面积连年增加。目前的栽培设施中，有国家标准的装配式钢管塑料大棚和玻璃温室仅占设施栽培面积的少部分，大多数的农村仍然采用自行建造的简单低廉的竹木大小棚，只能起到一定的保温作用，根本谈不上对温光水气养分等环境条件的调控，抗自然环境的能力极差。即使那些数量不多的装配式塑料大棚和玻璃温室也缺乏配套的调控设备和仪器，主要依靠经验和单因子定性调控，设施栽培的智能化程度非常低。我国设施农业的发展，以超时令、反季节生产的设施园艺作物的发展为主，且发展迅猛。1997年设施园艺作物栽培面积达86.7万公顷，较80年代初期的栽培面积增长了128 倍，人均设施蔬菜占有量19961997年为33公斤，较19801981年人均设施蔬菜占有量增长了近164倍。2001年，我国设施园艺面积将突破100万公顷，全国设施蔬菜人均占有量将达到40公斤。塑料大棚、中棚及日光温室为我国主要的设施结构类型。其中能充分利用太阳光热资源、节约燃煤、减少环境污染的日光温室为我国所特有。1997年我国日光温室面 积已超过近16.7万公顷。由农业部联合有关部门试验推广的新一代节能型日光温室,每年每亩可节约燃煤约20吨。采用单层薄膜或双层冲气薄膜、PC板、玻璃为覆盖材料 的大型现代化连栋温室，具有土地利用率高、环境控制自动化程度高和便于机械化操作等特点，自1995年以来，呈现出迅猛发展之势，目前全国共有大型温室面积200 公顷，其中自日本、荷兰、以色列、美国等国家引进的温室面积达140公顷。我国设施农业目前还存在着诸如土地利用率低、盲目引进温室、设施结构不合理、能源浪费严重、运营管理费用高、管理技术水平低、劳动生产率低及单位面积产量低 等诸多问题，但随着社会的进步和科学的发展，我国设施农业的发展将向着地域化、节能化、专业化发展，向着高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型农业 发展，为社会提供更加丰富的无污染、安全、优质的绿色健康食品。3、研究/设计的目标：本系统的设计的硬件主要包括：主要是单片机AT89C51，检测系统，显示电路，A|D电路，报警电路等。利用传感器测量大棚内的温湿度经过信号处理，将传感器测得的数据送至控制系统（AT89C51），与预设的农作物最适合生长的温湿度值的上下限进行对比，并通过显示电路将测得的温湿度进行实时显示。如果不同作物的适合生长的温度不一样，可以通过键盘电路修改预设值。控制系统根据比较的结果对调节系统发出相应的指令，启动相应的调节设备如喷水机，吹风机，加热器，降温等，调节大棚内的温湿度状态。如果测得的数据超过了预设值的上下限，则报警电路会报警。这样就实现了对大棚温湿度的自动控制。 本文主要研究内容如下：1.进行温湿度控制系统的整体研究与设计。2.利用键盘设置温湿度的上下限值。3.利用数字温湿度传感器测量大棚内的温湿度。4.利用LCD对温湿度进行实时显示。5.当大棚温湿度值超出设定范围值时，系统可自动报警，并输出驱动信号控制继电器对大棚温湿度进行调节。4、设计方案 报警电路AT89C51 检测电路 键盘电路 显示电路 调节电路 复位电路大棚温湿度控制原理图5、方案的可行性分析：运用物理知识制作控制温湿变化设备；传感器获取外界温湿度参数， 51单片机编程控制，实现智能化设计；并用仿真软件对控制效果进行仿真研究。通过网上查询、翻阅图书了解空调系统原理，借鉴前人经验；传感器使用方法；数码管显示可实现系统设计。6、设计产品的主要用途和应用领域：主要用于农业大棚的温湿度调节。温湿度监控系统还可应用于化工厂房、环保、医药仓库、冷链运输、食品储藏 机房，档案馆，博物馆，等环境的温湿度监测，及时提供环境的温湿度信息。7、时间进程选择设计题目，并搜集相关资料（第1周）；图书馆查找资料（第2周）；图书馆查找资料（第3周）；初步确定设计任务（第4周）；撰写开题报告并准备答辩（第5周）；设定总体的设计方案（第6周）；主体控制系统部分的设计（第7周）；PLC软件的设计传感器模块的设计（第8周）；PLC软件的设计（第9周）；显示软件的设计（第10周）；硬件电路的设计与分析（第11周）；系统软件的设计（第12周）；绘制原理图、绘制PCB板（第1314周）；整理并撰写论文，准备答辩（第1518周）。8、参考文献： 1.高职富.温室环境控制技术的现状及发展前景.J.中国市场，2007年第35期：106,107 2.吉红.自动控制在国外设施农业中的应用.J.农业环境与发展，2007（5）：52-54 3.杨志强，周士冲，陈磊.我国设施农业的发展分析.J.农业机械化，2006年第12期：42-43 4.王世明，王冰.现代农业温室系统.J.山西农业科学，2008,36（9）：69-73 5.毕玉革，麻硕士.我国现代温室环境控制硬件系统的应用现状及发展.J. 农业化研究，2009年第3期：226-229 6.范薇薇.基于无线传感器网络的温室控制系统研究.D.中国知网，2010年 7.王中心.温室土壤温湿度无线信息采集与监控系统的设计与实现.中国知网，2010年 8李文仲、段朝玉.短距离无线数据通信入门与实战M，北京航空航天大学出版社，2006 9 张金波, 张学武. 制约数据远距离传输的因素及解决方法 J . 微型机与应用, 2000, 21( 10) : 77- 82. 10徐爱钧.单片机原理实用教程.电子工业出版社，2011,3 11朱定华.单片机原理与接口技术.电子工业出版社，2001,4 12刘瑞新.单片机原理及应用教程.机械工业出版社，2003,7 13 LEWIS R. Modeling control system using IEC 61499M. Institution of Electrical Engineers,2001. 14CHRISTENSEN J H. Basic concept of IEC 61499 C .Fachtagung Verteilte Automat isierung, Magdeburg DE,2000: 22- 23. 15IEC 65/ 240/ CD, Function blocks for industrial process measurement and control systems - Part 1: Architecture S . 1999. 16IEC 61499 - 2 ( and Committee Draft to be published ) ,Function blocks for industrial- process measurement and control systems - Part 2: Engineering Task Support S.1999 17Deng.X.P,Shan.L,Zha