农业大棚智能控制技术

第一章绪论1.1课题背景及意义在我国农业还处于传统阶段因此生产效率低、品质低且需人们付出的体力劳动量大，要想提高劳动生产率，提高农业产品的质量和产量，把人民从繁重的体力劳动中解放出来，就需要将传统的农业生产与现代的科学技术相结合，这就需要环境控制。环境控制工程能够大大的缩减农作物的生长周期，提高农作物的质量和产量，减少所需的人力，提高劳动生产率。农业大棚中农作物的生长受诸多因素的影响，比如空气温度、空气湿度、光照强度、土壤的湿度、空气中二氧化碳的浓度等等，目前我国农业大棚的管理主要是凭借人工经验，这样就使农业生产的效率得不到提高，严重的阻碍了农业生产的发展。因此，这就需要我们将传统的农业生产技术与先进的科技技术相结合，科学的恰当的控制影响农作物生产的各种环境因素，借用计算机来控制仪器对农业大棚内的环境进行控制，从而使大棚内的环境达到农作物生长所需的最佳条件，提高农作物的质量和产量。在我国对农业大棚的智能控制技术的研究还处发展阶段，特别是在将传统农业与现代的自动控制技术相结合这一方面的研究成果较少，因此研究一种成本低、操作简单、持久耐用的大棚环境智能控制系统对现在和将来都具有十分重要的意义。实现对大棚内环境的自动控制有以下社会和经济意义：（1）实现了农业生产管理的准确化。借用环境控制器对大棚内的环境进行实时检测，这与传统的简单的测量技术相比准确度高、可靠性高，工作人员借用这些实时准确的了解大棚内环境的状况，并且对相关的设备做适当的调节，这样就避免了由传统的检测技术所带来的检测误差、检测滞后等问题。（2）实现了农业大棚土壤灌溉的自动化。利用湿度控制器，通过固态继电器对土壤喷灌电磁阀进行控制，这样就避免了由传统的灌溉技术所带来的水资源浪费、所需劳动力大等问题，实现了对土壤灌溉的自动化。（3）实现了对农业生产管理的科学化。可以组建一个管理操作站，对几十个甚至上百个农业大棚进行集中管理，这样就可以对农业生产进行科学的管理和指导。从而提高农作物的质量和产量。（4）使人们从传统的繁重的体力劳动中解放出来，人们有更多的时间和精力从事其他的劳动，提高了劳动生产率。控制系统具有自动控制的功能，与传统的农业生产相比大大减轻了劳动强度。1.2大棚环境控制技术的三个发展阶段从国内外发展状况来看，可分为：（1）传统的手动阶段。可是最初阶段，大棚内的劳动者既是大棚内环境的传感器又是控制器，劳动者通过对农作物生长状况的观察，对室内环境的观察，凭借以往的经验做出相应的判断，对大棚内的环境进行人工调节。采用这种生产方式，农业生产率低且农作物的质量得不到提高。（2）现代自动控制阶段。计算机的普遍使用使大棚内环境的自动控制成为可能，计算机技术与现代控制理论相结合，自动调节和控制大棚内影响农作物生长的各种环境因素，达到作物生长所需的最佳值。（3）现代智能化控制阶段。智能化控制技术是自动控制技术与农业专家系统相结合，通过传感器对大棚内的影响作物生长的各种环境因素进行采集，结合农业专家系统的数据，做出相应的处理，进行自动的调节，实现农业生产的智能化控制。1.3本设计研究的主要内容本设计主要是对农业大棚内空气的温度、土壤的湿度进行采集、显示，与此同时给出越线报警，同时与PC机相连，控制执行机构做出相应的动作，实现对温湿度的自动控制。密第站二新章喝系统界总体魂设计趴2.码1芦系统奋功能捉设计泼2.晋1.尘1概设计鞋思想盘（飘1羊）单尖片机意核心瘦处理披。垂（怒2道）茅设置巴温湿计度的痕上下妇限，农为了案尽量玉减少隙所用帮的亿I/椅O绞端口银采用蛇独立狂式皆按键咐设置营的方矮式扣。泡（梅3剪）朗测量斩温度痕使用野DS携18后B2摘0脏，直姿接输石出数宁字信变号，撞测量及湿度理时使谋用电漠阻式逼湿度蛛传感毒器，城输出姐的是纤模拟川信号通。抖（壁4扬）显犹示温序湿度功时，柱考虑掀到成拌本问披题，快采用服数码痰管芝。悦（狐5兽）温爽度高琴时，搬步进迎电机额正贸转开周窗通歌风晨，达恒到要激求时脆步进销电机呆反转涉，关乳闭天斥窗浓。使（教6味）温虫度低朝时，微固态贷继电夕器导艘通，资加热兆丝开皱始加问热，厦达到昂要求连时固万态继拳电器患截至健，加堆热丝周停止购加热万。蜓（嗓7弄）土臣壤湿欧度低君时，赞步进懒电机乐正传射，打懂开阀攀门进脖行洒喷灌绞，达原到要采求时捆步进哀电机坏反转关，关犁闭阀策门漂。描（烟8饶）温造湿度填超限戏时，寇蜂鸣腰器报饿警。棉2.盘1.掌2歪本设瓣计要锋实现混的功也能凶（锣1氏）实燃现对烂大棚侍内空斑气温拍度、昼土壤摔湿度辣进行馅实时时采集枕，且心测量兆空间喊内多赏点的歇温湿币度，燕利用聚LE座D本数码唇管显炉示。偷（伪2短）当笋大棚欲内的给温湿捡度超闯限时姿，饥实现筒及时声报警篮。菊（以3焦）与警上位碗机相祸连，井控制缺执行歇机构怖针对蝴大棚盼内当摧前的叮情况愚及时门采取揉措施枣，使逐其达奋到作筑物生办长的坡最佳唱环境磁。粪2.悼1.场3发本设哀计要葛达到哗的技藏术指言标察（抚1羽）睁测温沈范围晨：杀0竖℃反～忆50券℃摄（沿2厦）巾测温瑞精度因：借±崖0.缺5习℃苗（梁3满）估测湿耗范围出：忠0洲～知10余0腾％稳RH钳（悲4仿）殃测湿抹精度挠：炎±乖2.慎5术％申RH概2.岛2被系统陶结构式设计棚本设蛇计选钉用了却最常奴见的雅硬件秤和软宁件，盯实现免了设雕计的执合理温性和智经济巨性，虚能够沾简单遥的完为成硬臭件的液连接秆和生棉产。右本设案计以冰单片配机铲AT怀89师S5握2竿为核傅心，忠以铲DS公18腾B2箱0蒙数字针温度策传感础器、宪电阻听式版湿度史传感乐器作巷为测猛量元距件进护行数辫据采汽集，袍LE消D修数码屠管显虫示设汤定数餐值和介测量孤数值梯，当椒采集亲数据些超出巡预设鲜值时伸，有骑蜂鸣注器实胸时报嗓警，事同时沉单片盲机控碗制执室行机孝构缘做岂出桨相应轨的霜处理舞。补温度隙传感天器怀DS颠18毯B2迟0础输出粘的是较数字兰信号燥，可泻直与雅单片原机相辣连，足电阻兄式湿雹度传营感器因输出判的是而模拟著信号谱，经竖AD素C0拼80敬9甜转换离为数总字信探号后设送单纹片机骡。同毕时单冰片机奇与上脑位机半通过葬接口仿芯片昨MA膨X2事32构相连训，实袜现通胳信。堵本系赚统由曾温度梳与湿愉度的翼采集牺电路瞎、实大时显殿示电苍路、评报警歉电路话、功备能键速盘、服数据骂通讯懒电路摆组成幻，选榨用的李主要衣器件崇有：卵温度传传感超器锣DS菜18未B2剥0师、电础阻式详湿度伸传感甘器锄、验AT雀89慕S5撤2广单片闷机、幸A/能D位转换援器茫AD桥C0东80傍9型、末82践55主、数关码管滥显示追模块亭、营UL姜N2慎00也3宅、固姻态继劈电器如、军MA屡X2危32面电平尿转换该芯片酿等。蒸图飞2-衫1叶为址该部辈分的骗结构良。上位上位PC机A/D转换器湿度传感器1湿度传感器2湿度传感器3接口芯片MAX232单片机报警电路温湿度显示键盘温度传感器2温度传感器2温度传感器2执行机构堂图贪2-密1越系统嗽硬件寿框图团第僻三赢章笔硬件教设计咽3.衬1阵A偷T8以9S筹52印单片欠机台本设闷计采斧用饱AT尚89产S5议2鸡单片压机，腥AT摊89阻S5柔2帐是一嚷种商8敞位微廉处理钻器，摇它的董内存张非常鸣大，奖为跃8K收，且延具有顿低功性耗、点高性律能等芝优点友，同鹊时盖与景MC增S-姥51荐在指前令和散引脚梯方面顿兼容垃，灭不仅眉支持继传统认的编肯程方况法，剖还支龟持屋IS节P缠在系搞统编电程技茂术，播AT赌89距S5筹2丈芯片脸的内坝部还豪集成摇了看医门狗纲定时斩器，己使用贯时更似加方休便，稳因此探在各伏个方赵面得隙到了流广泛亏的应碰用。灾图僻3-垒1谢A骂T8塑9S谜52赖单片旬机的越内部隶结构片方框风图肚3.悉1.尾1钞A蛛T8坛9S续52架主要酸工作弊特性遭:睬☆倡字长芒为州8筋位，象与汗51北系列存产品武在谣指令磨和引骨脚穴方面松兼容秧。座☆歌可含实现婶多达渡10朱万次则的责擦写悼次数胸，因咳为其肌内部狼具有景内存伶为汤2K周B愉的箩EE灵PR要OM占程序昆存储时器。皂☆志具有协片内怠数据述存储此器始RA痕M穴，内字存为礼25催6弦字节炼。篇☆掉可编凶程的袋I/灵O笼口保线有控32薪个。型☆餐具有奴全双棍工串醒行通止信口俭，并膨且可架以编逐程。殃☆次具有乌两种类工作保模式稳，分湖别为矩低功乖耗迷“号空闲奸”馆和升“盟掉电敲”垮。坏☆陡工作启电压歪为强4.唇5V如～额5.斤5V枪。犯3.英1.椒2菠A株T8却9S畅52药的内盛部结圆构赤该芯奖片的越结构兼：农中央绢处理军器被存储臣器挪I/茧O引端口食定时塌器世计数拼器否中断大系统叨时钟缎电路揪中央凭处理秀器是滥单片滩机的绞核心厉，主渡要由跑运算肤器、肃控制局器和滤布尔棚处理罢器组等成，魔以字报节为择单位称对数少据进伶行处灭理。姑存储乌器有坚片内张存储短器和顾片外屿存储旁器之丸分，籍同时缴片内榴和片底外存哄储器锐又有到RO绳M巷和志RA膝M辨之分担。芹AT控89母S5叶2终有精P0劳～吧P3宪四个跳端口据，可搜并行猪的输蛇入输帐出数拉据，阀这四孔个端琴口都贩具有粗双向炼数据样传输粱的功掏能，呀且辣P1药口和莲P3伟口具璃有第增二功疏能，乓P0颈口可种以传爹送数苗据的浩低摘8乞位地寄址，前传送起地址奥的高号8偿位时添可用铺高枣8钱位，百图摔3-馋1趴为该螺芯片衣内部渐结构泽。挣3.筝1.免3愉A逼T8样9S来52客的引腿脚予AT绑89氧S5俭2奴采用乱双列葬直插队式封捏装，脏有价4柳个掠I/党O罚端口奇，共堪32公根，址6级条控偷制线艺，议2北根电济源线目，珍P0择P3烧作为隔准双锋向口效使用档，输致入数代据时葡，需权先向两输出拳锁存用器写品入高洁电平扬。荣当接额片外茄存储嘴器时技，疼P0丘口可本作为贞低拜8盛位地肌址线岂，枪P2率口可盗作为隐高非8兵位地辱址线桶。央AT协89悲S5宽2鹅的扫40驼根引滋脚如宅图晨3-谨2腥所示壮。喊图廉3-斯2驳垮AT扭89茄S5编2纠引脚哲图增（伟1侍）蹦P0朗口振：彻8猾位双尤向数饺据通侨信口皇，当吵访问尝外部弟存储含器时宵可以悲用来脾存储争低福8宪位地犁址。凯作为生通用吐I/僻O既口用轻时，内要外毅接上决拉电陡阻；配访问迎外部庄存储虾器时扫，墙P0牲口具灾有内棍部上省拉电监阻，罩因此系不必稍再接包上拉奋电阻解。吃（撒2主）胶P1墓口驴：框8枝位双拜向数裤据通漠信口概，具劳有内宗部上忆拉电烈阻，柔作为镰通用甩的品I/京O闷口使站用时口无需荒接上销拉电欠阻，事当进赌行写腿操作违输入砌高电式平时课端口幼内部嗓的上魄拉电矮阻把将端口宇拉高袖，且灰具有量第二孤功能骑如表管3-殊1婚所示骗。厦表累3-脉1吐P1身口份具有总的扁第二滚功能禁（量3躺）完P2砍口：挣8考位双堪向数妙据通析信口均，具底有内逐部上膨拉电孔阻，当作为昏通用赵的晚I/祖O挪口使启用时道无需蚕接上端拉电适阻，夺当进梳行写殿操作舒输入撑高电商平时隆端口背内部卷的上制拉电艳阻把告端口型拉高虚，当腔访问枝外部拉存储阀器时乎可以州用来兽存储狱高椒8祸位地冒址。嗓（卵4旅）萄P3团口：码8哨位双薪向数启据通商信口晕，具康有内最部上煮拉电织阻，贝作为哭通用畜的区I/黄O都口使迈用时奖无需造接上迹拉电呢阻，暗当进屈行写劲操作详输入概高电爆平时颤端口床内部毁的上牙拉电萄阻把迷端口吩拉高听，且佩具有生第二缓功能消如表窜3-薪2惕所示预。荣表胁3-喂2型P钢3穿口降具有背的带第二裙功能党（浸5赚）圆VC坑C:掏接怨+5累V达电源劳。柜（耳6芒）变GN作D:咬接地发。平（讲7呼）斑RS通T:螺复位超端，宣使用托单片榨机时柳，首格先要晃复位侍，此序引脚泄高电劈平时蹲工作说，使办其工扮作的结前提来是保馅持伯2呈个机颜器周然期以走上的洒高电艇平。磨（尺8陷）注AL塞E路:宣地址类锁存天允许磨线，占此引早脚在唉高电必平时楼工作股，其宴下降挣沿用棋于把某片外新存储位器的颂低各8岔位和笋高肉8宜位锁即存。技（闲9候）术PS置EN塞:年片外咸RO削M预选通达线，野要使议用时浩使其杜为低雪电平欣，通庙常是旁当用酷到指罚令月MO佳VC段时使蚕用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