智能温室大棚开题报告

1、长春大学电子信息工程学院毕业设计开放报告问题：基于单片机的智能温室控制系统研究所：电子信息工程学院专业产业：测量控制技术和工具学生姓名：学号：指导教师：开始时间：2013年3月19日一、文献综述1.主题的研究目的和意义中国农业的发展必须走现代化农业的道路。随着国民经济的快速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视。特别是温室已经成为高效农业的重要组成部分。现代农业生产的重要部分就是检测和控制农业生产环境的几个重要参数。例如：空气的温度、湿度、土壤水分含量等。在农业种植问题上，温室环境与生物的生长、发展、能源交换密切相关，环境测量和控制是实现温室生产管理自动化、科学的基本保证，通过对监测数据的分

2、析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，实现作物优质产量、高效栽培的目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大作用。温室温度、湿度、土壤含水量等参数与蔬菜和水果的生长直接相关。国外的温室设施已经开发到比较完备的水平，形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏符合我国气候特性的测量和控制软件。温室的温度、湿度、土壤水分含量的检测和控制大部分是人工管理的，因此测量和控制精度低，劳动强度高，测量和测量不及时，造成容易无法挽回的损失，结果造成成本大幅增加，人力资源浪费，难以取得预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化，提高农业研究的准确性，为了促进我国农业发展，必须大力发展农

3、业设施和相应的农业事业，科学合理地调节温室内的温度、湿度和土壤水分含量，创造有利于温室内蔬菜、水果生长的环境，是温室内蔬菜水果早熟、优质、高效的重要环节。随着蔬菜温室的迅速增加，对它的性能要求也在提高。特别是为了提高生产率的温室的自动化程度也在提高。这一要求已经成为可能，因为单片机和各种电子设备的性价比迅速提高。目前，农业温室大部分是中小型的，小规模的，要在温室内引入自律化控制系统，改变整体人为管理方式，必须考虑系统费用，因此，针对这种情况，结合郊区农户的需要，设计了一套低成本的温度和湿度自动控制系统。该系统将传感器技术与单片机相结合，由主机和子系统(均由单片机实现)组成，使用485接口进行通

4、信，实现温室自动控制。国内外研究现状温室是改变植物生长环境，为植物生长创造最佳条件，避免外界四季变化和恶劣天气影响的地方。用作全部或部分结构材料的照明覆盖材料在不适合冬季或露地植物生长的其他季节种植植物。温室生产以实现产量调节期，促进生长发育，防止病虫害，提高质量、产量等为目的。温室设施的核心技术是环境控制，这项技术的最终目标是提高控制和运行精度。外国早些时候开始了对温室环境控制技术的研究，这是从20世纪70年代开始的。首先，使用模拟仪表收集现场信息，并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。面向计算机数据采集控制系统的多因素集成控制系统目前正在开发和开发中。在世界各国温室控制技

5、术迅速发展的情况下，一些国家在自动化的基础上，向完全自动化、无人参与的方向发展。世界发达国家，如荷兰、美国、以色列等，积极发展密集型温室产业，实现温室内温度、光、水、气、肥的计算机控制，形成了从品种选择、栽培管理到收获包装的完整标准化技术体系。美国是最早发明计算机的国家，也是将计算机应用于温室控制和管理的最古老、最多的国家之一。美国具有发达的设施栽培技术，综合环境控制技术水平很高。环境控制计算机主要用于监视和控制温室环境(气象环境和栽培环境)。花卉温室的例子包括室温、水温、土壤温度、锅炉温度、管道温度、相对空气湿度、隔热幕墙状态、穿透窗状态、泵运行状态、CO2浓度、Ec调节水箱和回流管值、pH

6、调节罐、回流管值等。室外监测项目包括大气温度、太阳辐射强度、风向风速、相对湿度等。温室专家系统的应用给种植者带来一定的经济效益，提高决策水平，减少技术管理工作量，同时给种植带来很大的便利2。荷兰以园艺产业闻名，自20世纪80年代以来，全面开发了温室计算机自动控制系统，并持续开发了模拟控制软件。目前荷兰自动化智能玻璃温室制造水平达到世界先进水平，拥有玻璃温室1.2万多平方米，占世界四分之一以上，85%的温室用户使用计算机控制温室环境。荷兰开发的温室计算机控制系统是通过人机交互接口进行参数设置和必要信息显示的，绘制设置参数曲线、修正值曲线和测量的数据曲线，在数据库内设置的期间内调用参数以获取所需数

7、据，从而直接在计算机串行端口上工作，完成主机与子系统之间的通信。主机计算机软件将参数设置、信息显示、控制等功能集成在一起，可以很好地进行温室灌溉和气候控制和管理。另外，海外温室产业正在向高新技术方向发展。遥测技术、网络技术、控制局域网逐渐被用于温室的管理和控制。控制只能在远离温室的计算机控制室进行，即远程控制。该网络还连接了多个通信平台，用户可以通过图像、直观的图形界面与这种分布式控制系统对话，就像在现场工作一样。从国内外温室控制技术的发展情况来看温室环境控制技术大致经历了三个发展阶段：1)手动控制。这是温室技术开发初期采取的控制手段，当时没有真正意义上的控制系统或执行机构。生产一线的种植者是

8、温室环境的传感器，也是管理温室作物的执行机构，是控制温室环境的核心。通过对温室内外气候状态和作物生长状态的观察，通过长期积累的经验和直观的推测和判断，手动调节温室内部环境。种植者采用手动控制方式，对作物生长状态的反应最直接、最快、最有效，符合传统农业的生产规律。但是这种控制方式劳动生产率低，不适合工厂化农业生产的要求，种植者的素质要求也高。2)自动限制。该控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机将传感器的实际测量值与预先设定的目标值进行比较，以确定温室环境因素的控制过程，控制该机构的加热、冷却、通风等行为。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适于大规模生产，提高了

9、劳动生产率。通过改变温室环境设定目标值，温室环境气候控制可以自动进行，但这种控制难以及时应对作物生长状态的变化，很难干预作物生长的固有规则。目前，我国自行开发的大型现代式温室和引进的外国设备占大部分。3)智能控制。这是在基于温室自动控制技术和生产实践的基础上，总结和收集农业领域的知识、技术及各种实验数据，建立植物生长数学模型的理论基础上，研究和开发适合不同作物生长的温室专家控制系统技术。随着手动、自动、智能控制的过程，温室控制技术得到了越来越多的发展和功能性发展。这表明温室环境控制正朝着基于作物生长模型、温室集成环境因素分析模型和农业专家系统的温室信息自动收集和智能控制趋势前进。3.参考文献1

10、海洋、温室环境自动检测系统。农业工程杂志，1997年。禹婉敏，护身。温室控制系统测试装置及系统分析。要治的轻工业学院学报，1995年。3 Wray、Michelle Lynn模糊logic controller for temperaturecontrol of a six 2 zone tube furnced。Louisville 2001大学。4郑凤、王巧之、孙希瑞。温室自动控制系统设计。农业机械科学技术和信息，2008年。5鲁江、马槟榔、柳米奇、元初。温室动态参数测试系统设计。河南农业大学学报，2008年。6 Tetsuo Morimoto、Yasushi hahimoto . an

11、intelligent control for green house automation、oriented by the concepts of spa and SFAcom puters and electronics in agriculture，2000.29: 3-20。7丁真生。传感器和传感器技术应用。北京：电子工业出版社，1998年。8浩间，薛永义。传感器及其应用实例。北京：机械工业出版社。2004.9迪亚兹，盖尔多格里森；simulation and control of heart exchangeersUsing artif ical neural networks。dn

12、otre dame 2000大学。10 caobairong，qu danchen。温室CO2浓度测量仪。仪表技术和传感器，2005年。11 pengqisheng，Liu Songling。单片机温室栽培参数监测系统。中南民族大学学报：自然科学版，2004年。12周航空。单片机应用技术。北京：北京航空航天大学出版社，2002。13郑凤、王巧之、孙希瑞。温室自动控制系统设计。农业机械科学技术和信息. 200。prod 14national semicondactor . ADC 0809 user guiderm。s.l : nationalsemic onductor . 2002 . 20

13、0215 anon。chip con as smart RF cc 2420 preliminary data sheetz。s . 1 .:chip con . 2006 . 2006二、专题的主要研究内容和实施计划1.主要研究内容AT89C51旨在围绕微控制器温度、湿度测量和控制系统实时检查温度和湿度。微控制器独立执行各项功能，同时可以按照仪表板的指示定期收集温度。测量结果不仅在本地显示，还可以使用单芯片串口和RS-232总线通信协议将温室的温度、湿度等参数及时上传到PC，与设置值进行比较，如果与设置值不匹配，则可以为恒温恒湿环境采取适当的处理措施。考虑到性价比和精度，在设计过程中，可以选

14、择价格低廉、通用的组件，从而最大限度地满足设计要求，提高系统的精度。该控制系统以单片机控制为中心，实时监控环境的温度和湿度，设置两个参数的上限和下限限值，如果相应的报警系统超过设定的限制，单片机控制报警系统将发出警报，同时打开相应的开关，使驱动继电器运行相应的执行机制。参数值恢复到设置范围内时，微控制器控制执行机制停止运行。可以在一定范围内控制环境的温度和湿度。此设计的主要内容包括：1、选择两种合适的传感器，设计相应的信号采集和处理电路。2、确定AT89C51单片机核心设计控制系统的主要功能和功能。3、设计键盘、显示屏、报警等简单的人机对话界面系统。4、使用RS232单片机和主机通信。5、为了

15、实现系统可靠性和抗干扰。2.实施方案(1)植物的生长在特定的环境下进行，在生长过程中受环境的多种因素影响。其中对植物生长影响最大的还有温度、湿度和照明。环境中昼夜温度、湿度、光照度的变化对植物生长极为不利。现代温室有对内外遮阳系统、变暖系统、自然通风系统、湿林风扇冷却系统、维修系统、循环风扇、灌溉系统、施肥系统、自动控制系统等常用的环境系统，要合理控制植物的生长，合理调节这些辅助设备的运行和合作，需要一套完善的软件温室系统。因此，该系统采用价格便宜的普通电子设备，参数精度高，操作方便，性价比高，是用于农业种植生产的温室测控系统。该系统将温度、湿度等参数巡回到单片机上，对测量结果进行优化补偿和控

16、制。主控制器还可以同时完成系统参数测量、数据存储等，如图2.1所示。如图2.1所示，整个系统使用STC89C58RD单片机作为处理核心，检测温室温度、湿度、光照度等环境因素，控制系统的8路模拟、数字输入接口，将其传输到CPU，与系统设置进行比较、判断、处理和相关数据存储。然后，在CPU处理后，可以通过16路开关输出端口将各种控制结果传递给电动机和电磁阀等执行机构，对温室进行控制。温室独立控制系统还扩展了各种人机界面和数据传输接口，实现了人机交换方法和实时参数设置。此控制系统使用hongjing technology corporation生产STC51系列微控制器(STC89C58RD)。这个微控制器加密强，无法解密，抗干扰性能好，芯片内部内置了看门狗。STC89C58RD微控制器的最大时钟速度为0至80mhz、32k闪存、1280字节Flash、带有P4端口的系统设计，16k字节E2PROM可以提供比其他微控制器更多的存储空间。通过Pc上的串行端口直接从ISP刻录，无需依赖任何刻录。这种单片机的