【毕业设计】农作物生长环境数据采集与控制系统的设计缩写稿

农作物生长环境数据采集与控制系统的设计信工111张丹丹指导教师张攀峰陕西科技大学职业教育师范学院陕西西安710021摘要随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，对于大棚来技术来说，最重要的管理因素是温湿度的控制，其次是光照强度的控制。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。现代的温室系统管理中通常有温度、湿度、光照强度自动控制系统，以控制农作物的生长环境。该系统采用AT89S51单片机作为控制器，SHT11作为温湿度数据采集系统光敏电阻作为光照强度数据采集系统，可对执行机构发出指令实现大棚温度、湿度光照强度参数调节，根据实际需求设计了单片机硬件系统，该系统能够实现数据采集、数据处理、数据显示、键盘扫描、继电器控制等功能。关键词温室大棚，单片机，传感器，光敏电阻，继电器控制DESIGNOFTHECROPGROWTHENVIRONMENTDATAACQUISITIONANDCONTROLSYSTEMABSTRACTWITHTHEPOPULARIZATIONOFGREENHOUSESTECHNOLOGY,THEGROWINGNUMBEROFGREENHOUSESFORGREENHOUSESTOTECHNOLOGY,THEMANAGEMENTOFTHEMOSTIMPORTANTFACTORISTHETEMPERATUREANDHUMIDITYCONTROL,FOLLOWEDBYTHECONTROLOFLIGHTINTENSITYTHEREFORE,INMODERNGREENHOUSESYSTEMMANAGEMENTUSUALLYAUTOMATICCONTROLSYSTEMFORTEMPERATURE,HUMIDITY,LIGHTINTENSITY,TOCONTROLTHEGROWTHENVIRONMENTOFCROPSTHESYSTEMUSESAT89S51ASTHECONTROLLER,SHT11ASTHETEMPERATUREANDHUMIDITYDATAACQUISITIONSYSTEMPHOTOSENSITIVERESISTANCEASALIGHTINTENSITYDATAACQUISITIONSYSTEM,CANIMPLEMENTCANOPYTEMPERATUREOFEXECUTINGAGENCIESISSUEDADIRECTIVE,HUMIDITY,LIGHTINTENSITYPARAMETERADJUSTMENT,SINGLECHIPMICROCOMPUTERHARDWARESYSTEMISDESIGNEDACCORDINGTOACTUALDEMAND,THESYSTEMCANREALIZEDATAACQUISITION,DATAPROCESSING,DATADISPLAY,KEYBOARDSCANNING,RELAYCONTROL,ANDOTHERFUNCTIONSKEYWORDSGREENHOUSES，MICROCONTROLLER，SENSORS，PHOTOSENSITIVERESISTANCE，RELAYCONTROL1课题的主要内容及研究意义11主要内容本系统设计的硬件包括单片机AT89S51、检测系统、显示电路、报警电路、控制电路等。利用传感器测量大棚内的温湿度、电位器测量光照强度，经过信号处理将所测得的数据送至控制系统，与预设的农作物最适合生长的温湿度、光照强度值的上下限进行对比，并通过显示电路将测得的温湿度、光照强度进行实时显示。如果不同作物的适合生长的温湿度、光照强度不一样，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控制系统发出相应的指令，通过2个不同颜色的LED发光，分别表示正常、报警控制命令，并且如果测得的参数值超过了预设值的上限或下限，报警电路则会报警。这样就实现了温室自动监控及超限报警的目的。本文主要研究内容如下（A）传感器的确定与信号调理选用相应的温度、湿度、光照强度传感器，并根据传感器的特点设计出信号调理电路。（B）键盘的设置及与单片机的接口人工、参数控制命令、原始设定数据的输入。（C）显示显示各环境参数的检测值、查看各参数的设定标准值。（D）报警系统的检测、控制发生故障时，蜂鸣器发声、发光二极管发光作为声光报警信号。（E）控制通过继电器来实现加热、通风、补光。12本课题研究的意义温室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场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料可在冬季或其它不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目标。建造温室的目的就是为了模拟适于作物生长的气候条件，创造人工气象环境以消除外界对作物生长不利的环境因素来促进作物生长，使其部分或全部克服外界气候的制约，从而缩短农作物的生长周期，提高作物的产量，获得可观的经济效益。由于影响作物生长的因素主要是温度、湿度、光照度，所以温室的主要目的就是要能对温度、湿度光照度进行监控。也就是温室环境监控，其平台就是温室环境监控系统。随着目前传感器在性能上的不断改善，传感器在测量精度上、性能上都有了极大的提高，再加上现代化控制技术的发展和计算机技术的发展，人们对温室大棚内环境参数监测和控制的要求也越来越高。本系统以微控制器（单片机）为核心，对温湿度、光照强度等信号进行采集，通过执行结构来实现加热、通风、加湿等控制功能，从而维持一个利于农作物生长发育、恒定适宜的环境；同时为了提高系统的易用性和人性化功能，充分利用LCD对各信号进行显示，并通过声、光对异常信号进行提示报警。2系统的总体设计21系统设计目标该设计的总体目标是用无人管理的方式来实现温室内参数的智能控制，单片机为控制核心，用各种类型的传感器进行数据的采集，用单片机进行数据的处理，最后通过控制环节来实现智能控制。具体来说就是将采集到的信号输送到单片机中，单片机进行数据分析和处理，发出控制命令，控制继电器的开合以达到自动调节温室内各项参数的目的，为了更主观的看到各参数，还设计了LCD显示屏来显示参数值。该系统还可以进行自主调节，设定不同参数范围，以便在种植不同植物的温室中使用。22系统的组成和工作原理硬件系统主要由数据采集、数据分析、数据处理三个部分组成。（A）数据采集由SHT11、光敏电阻这些常用传感器对温室内的温湿度、光照强度进行数据采集。（B）数据分析由单片机最小系统组成，对信号采集系统采集过来的数据进行分析处理，再做出相应反应。（C）数据处理由LCD液晶显示屏和继电器控制电路构成，是该系统的焦点部分。23环境参数检测方案比较和选择温度传感器（A）采用单总线的DS18B20的温度传感器和HS1101相对湿度传感器组成的温湿度采集系统。（B）采用集成温湿度传感器于一体的SHT11芯片为主要芯片的温湿度采集系统。光照度传感器的选择（A）采用光照强度传感器M124749。（B）采用光敏电阻。方案选择总结（A）温湿度传感器采用SHT11。（B）光照强度传感器采用光敏电阻。3研究方法和手段31硬件电路温湿度传感器光照强度传感器AT89S51显示电路报警电路继电器继电器键盘加温、降温遮光、补光继电器加湿、除湿A/D图31硬件原理图32软件设计系统的程序设计包括键盘扫描、各项参数的采集、各项参数在液晶上的显示、各项参数继电器的控制。主程序流程图如图32所示。开始初始化和位定义清标志清显示扫描键盘各参数采集各参数与设置比较，是否需要调节各参数显示结束启动继电器控制电路，调节参数YN图32软件程序图3结论本文详细阐述了从选题分析、到整体方案的设计、到硬件和软件的设计。采用AT89S51单片机、SHT11数字温湿度传感器、光敏电阻、LCD1602液晶显示模块等器件设计温室大棚控制系统，实现温度采集、实时显示、温湿度光照强度过限处理、超限报警等功能。参考文献1杨彬温室温湿度智能控制系统的研究