开题报告调查报告表格模板实用文档

开题报告调查报告表格模板实用文档 电气信息工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称蔬菜大棚温湿度自动调节系统设计学院电气信息工程学院专业通信工程姓名全吉冀学号10-1-13指导教师赵银银二一四年三月二十四日 一、选题背景和意义以及国内外发展形势 1、选题背景和意义随着社会经济的发展，设施农业作为农业可持续发展的一个重要途径，已经越来越受到世界各国的重视。 而设施农业中温室大棚工程的建设与发展是都市型现代农业发展的重要组成部分，是设施农业发展的高级阶段。 温室大棚的出现突破了传统农业的生产模式，降低了农作物种植受地域、自然环境、气候等诸因素的限制，对农业的发展具有重要意义。 温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度对生物生长的约束。 而且，温室大棚能客服环境对生物生长的限制，能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，使季节对农作物的生长不再产生过度影响，部分或完全解除了农作物对自然条件的依赖。 由于温室大棚能带来可观的经济效益，所以温室大棚技术越来越普及，并且已成为农民增收的主要手段。 温室大棚自动化主要体现在大棚内环境的监控上，环境控制是农业现代化的重要标志，因此对大棚环境进行自动检测进而实现自动控制是非常必要的。 完整的环境控制系统包括控制器（控制软件）、传感器和执行机构。 大棚可以不受地点和气候的影响，设置在气候恶劣的各种地区。 它能有效地改善农业生态、生产条件，促进农业资源的合理开发利用，提高土地利用率、作业精度、劳动生产率和社会、经济效益。 因此，自动控制温室在世界范围内得到了广泛的、迅速的应用和发展。 影响作物生长发育的环境条件主要包括温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤等。 所有这些环境条件之间是相互作用、相互联系、相互耦合的，某个控制变量发生改变，会影响其它控制变量的变化。 作物的生长发育是所有这些环境条件综合作用的结果。 温度和湿度一直是人们关注的对象，这两种环境因素时刻影响着人们的生产和生活，下面主要就温度和湿度对作物的影响进行简略说明。 1）温度温室大棚内气温、地温对作物的光合作用、呼吸作用、根系的生长和水分、养分的吸收有着显著的影响，因此影响作物生长发育的环境条件中，以温度最为敏感，也最为重要，对温室环境控制的研究也是最先从温度控制开始的。 不同种类的作物对温度的要求是不同的，同一作物在不同发育阶段对温度的要求亦有所不同，而且在同一发育期阶段内对温度的要求也会随着昼夜变化而呈周期性地变化。 一般说来在白天作物进行光合作用需要的温度较高，晚上维持呼吸作用所需的温度要低一些。 作物生长发育适宜的温度，随种类、品种、生育阶段及生理活动的变化而变化。 为了增加光合产物的生成，抑制不必要的呼吸消耗，在一天中，随着光照强度的变化，实行变温管理是一种很有效的管理方法。 2）湿度温室内作物对水分的要求体现为对温室内空气湿度和土壤湿度的要求。 空气湿度用相对湿度来表示，因为相对湿度更能反应事实。 根据有关研究记载，除了阴雨天以外，温室内午后过低的空气湿度会导致作物发生光合作用的午休现象，因此空气相对湿度的大小直接影响到作物的光合作用，这时就需要增加温室内的空气湿度。 当温室内的空气湿度较高时，可能会诱发一些病虫害。 温室中空气湿度的管理包括增湿和降湿。 人们使用温度计、湿度计来采集温度和湿度，通过人工操作加热、加湿、通风和降温设备来控制温湿度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。 现代科技的发展，使得温度和湿度的控制更容易，更高效，特别是传感器和单片机的应用，使得温度和湿度控制系统性能有了根本性的提高，精度更高，而且实现了自动化。 应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理的自动化，是农业现代化的重要标志之一，近年来电子技术和信息技术的飞速发展，带来了温室控制与管理技术方面的一场革命，在农业生产，园艺生产，动植物养殖等等方面有着广泛的运用，对于农业生产的增产增质量产生可巨大的经济效益与社会效应。 2、国内外发展形势近些年来，研究现代化温室技术已经成为一个重要课题。 自20世纪70年代以来，我国温室生产已经有了很大的进步，但这些温室都是在充分利用高产栽培技术和屏障技术的基础上发展起来的，其经济效益很难再有大的提高。 要改变这种状况，将现代单片机技术引入农业温室，实现农业温室的自动控制，是最有效的途径之一。 1）国外发展历程国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。 先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。 80年代末出现了分布式控制系统。 目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。 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。 像园艺强国荷兰，以先进的鲜花生产技术著称于世，其玻璃温室全部由计算机操作。 日本研制的蔬菜塑料大棚在播种、间苗、运苗、灌水、喷药等作业的自动化和无人化方面都有应用。 日本利用计算机控制温室环境因素的方法，主要是将各种作物不同生长发育阶段所需要的环境条件输入计算机程序，当某一环境因素发生改变时，其余因素自动作出相应修正或调整。 一般以光照条件为始变因素，温度、湿度和二氧化碳浓度为随变因素，使这四个主要环境因素随时处于最佳配合状态。 美国和荷兰还利用差温管理技术，实现对花卉、果蔬等产品的开花和成熟期进行控制，以满足生产和市场的需要。 英国伦敦大学农学院研制的温室计算机遥控技术，可以观测50km以外温室内的光、温、湿、气和水等环境状况，并进行遥控。 2）国内发展历程我国对于温室控制技术的研究较晚，始于20世纪80年代。 我国工程技术人员在吸收发达国家温室控制技术的基础上，才掌握了人工气候室内微机控制技术，该技术仅限于温度、湿度和二氧化碳浓度等单项环境因子的控制。 之后，我国的温室控制技术得到了迅速发展。 20世纪80年代，我国先后从欧美和日本等发达国家引进了21.2hm2连栋温室。 由于当时只注重引进温室设备，而忽略了温室的管理技术和栽培技术，且引进的温室能耗过高，致使企业相继亏损或停产。 90年代初，我国大型温室跌入了发展的低谷。 “九五”初期，以以色列温室为代表的北京中以示范农场的建立，拉开了我国第二次学习和引进国外现代温室技术的序幕。 到90年代中后期，在对国外温室设备配置、温室栽培品种、栽培技术等各个方面进行研究的基础上，我国自主开发了一些研究性质的环境控制系统。 1995年，北京农业大学研制成功了“WJG-1型实验温室环境监控计算机管理系统”，此系统属于小型分布式数据采集控制系统。 1996年，江苏理工大学毛罕平等研制成功了使用工控机进行管理的植物工厂系统。 该系统能对温度、光照、二氧化碳浓度、营养液和施肥等进行综合控制，是目前国产化温室控制技术比较典型的研究成果。 90年代末，河北职业技术师范学院的闰忠文研制了蔬菜大棚，其能够对温、湿度进行实时测量与控制。 但由于我国农业现代化水平较低，农业劳动力大量过剩，温室的一次性投资大，资金短缺以及对操作人员的素质要求比较高等因素，限制了温室控制技术在温室系统的扩展。 目前国内虽然对温室控制和温室管理进行了一定的研究和实验，但真正适合我国的温室控制系统却很少。 因此如何在消化吸收国外先进技术的基础上，结合我国的不同地区、不同气候的特点，进行再创造，开发出适合国情、面向整套温室栽培环境、价格低廉的微机或单片机控制系统，是我国当今温室生产与控制中一项亟待解决的问题。 二、本课题研究的内容、关键问题和解决的思路 1、本课题研究的内容利用单片机作为主控芯片，对蔬菜大棚内的温度和湿度进行实时监控和控制，以满足蔬菜大棚内农作物对生长环境的需求。 系统设计主要包括控制核心、检测系统、显示及键盘、调节系统、报警系统等。 （1）利用传感器检测蔬菜大棚内的温度、湿度，经过信号处理后将传感器测得的数据送到控制系统。 （2）将实时的温湿度值与预设的最佳生长环境范围值进行比对，根据比较结果对温湿度调节系统发出相应的指令。 （3）温度、湿度通过键盘进行设定，通过显示电路将实时温度和湿度进行显示。 （4）如果温度、湿度超出设定值，系统将进行自动报警。 2、关键问题 (1)、温湿度的检测如何采集大棚内的温湿度，即传感器的选择。 （2）、信号的无线传输:无线传输技术在系统中是如何应用的，即考虑无线传输的主要方式、功率大小、通信距离和功耗等。 3、解决关键问题的思路系统设计分为两个部分，采集模块和控制单元，采集模块实现温湿度的检测、显示、处理和发送。 控制单元实现对数据的接收、显示和控制。 采集模块中，传感器将定时定点采集的温湿度数据发送给单片机，单片机对接收到的温湿度数据进行转换和处理，然后存放在寄存器中，并通过显示模块显示，再经过无线模块将数据打包发送给控制单元。 控制单元中，利用STC89C51单片机作为控制主体，先控制无线模块接收采集模块发送的数据，然后用设定的数据与接收到的数据就行比较，若不相同则控制执行机构解决相应问题，即加热、制冷、喷水、风扇。 系统总体框图如下无线采集模块n无线采集模块2无线采集模块1控制单元 三、毕业设计（论文）进程的安排1收集资料了解论文内容3月17日3月23日2撰写开题报告3月24日4月3日3英文资料查询，完成译文4月4日4月8日4温湿度检测模块设计4月9日4月20日5系统硬件设计4月21日5月5日6系统软件设计5月6日5月20日7实验及结果分析5月21日6月3日8论文写作、打印图纸等6月4日6月9日9修改及上交论文，准备答辩6月10日6月15日STC89C51单片机设定温湿度显示键盘输入设定报警电路无线传输模块控制单元加热、制冷、喷水、风扇执行机构STC89C51单片机实时温湿度显示温湿度传感器采集模块无线传输模块 四、参考文献1唐林林.蔬菜大棚智能监控系统的设计与实现D.山东大学硕士学位论文,xx2刘静.基于环境参数的蔬菜大棚监控系统研究D.西南交通大学硕士学位论文,xx3韩毓.基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统D.中国海洋大学硕士学位论文,xx4杨伟,戈振杨.温湿度无线数据采集系统J.计算机工程,xx5李兴山.崔卫青.基于温室温湿度控制系统的研究J.安徽农业科技,xx6李群芳.单片微型计算机与接口技术（第四版）.电子工业出版社,xx7李瑜芳.传感器原理及其应用M.西安:电子科技大学出版社,xx.8李朝青.单片机原理及接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,xx9吕泉.现代传感器原理及应用M.北京:清华大学出版社,xx.10杨文龙.单片机原理及应用M.西安:西安电子科技大学出版社,xx.11K.G.Arvanitisa,atc.Multirate adaptivetemperature control of greenhouse,puters andElectronics inAgriculture,xx12G.van Stratena,etc.Towards useraepted optimalcontrolofgreenhouse climate.Computers andElectronics inAgr