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1、 兰州交通大学创新性实验现代温室大棚智能设计控制系统设计报告项目编号：指导教师：组 员： 34摘 要本设计从使用简单、调整方便和功能完备出发，采用LPC1114处理器，开发了全程菜单操作环境，以LCD12864液晶显示，采用UAN-480射频无线传输数据。具有全中文提示和参数显示设置，44行列式键盘输入，采用了DS18B20温度传感器、DHT11湿度传感器和MG811二氧化碳传感器，实现对温室大棚的检测。具有DS1302实时时钟显示，人工设定温室大棚环境条件，当温室大棚环境发生改变时，系统自动记录检测数据，通过GSM模块实现短消息报警，并自动控制风机和除湿机工作，进行温室大棚的降温和除湿，及植
2、物浸水检测。配备无线烟感、无线门禁和水浸检测器输入，增强了仓库防火防盗的能力，与移动网络的结合实现无人值守。关键词：LPC1114；LCD液晶；GSM；UAN-480AbstractThis design from the simple to use, easy to adjust and complete functions, adopting LPC1114 processor, developed a full menu operating environment to LCD12864 liquid crystal display, a full Chinese display pro
3、mpts and parameters set, 4 4 determinant keyboard input, using the DS18B20 temperature sensor, DHT11 humidity sensors and MG811 carbon dioxide sensor to realize the detection storage environment. With the DS1302 real time clock display, manual settings warehouse storage environmental conditions, whe
4、n the storage environment changes, the system automatically records test data, through the GSM module for SMS alarm, and automatic control of fans and dehumidifiers work, the grain depots in the cooling and dehumidification. Equipped with a wireless smoke detector, flood detector, wireless access an
5、d input, and enhance the warehouse fire, water and security capacity, and the combination of mobile networks to achieve unattended.Key words: LPC1114; LCD; GSM; Wireless inpu目 录第1章 绪论11.1研究背景和意义11.2温室大棚植物生长的条件1第2章 系统论证32.1 系统结构概述32.2 系统实现4第3章 功能与指标53.1 系统功能53.2指标6第4章 硬件框图84.1 硬件构成84.2 各模块简介84.2.1 中央
6、处理器使用模块84.2.2 电源模块94.2.3 LCD12864液晶显示模块104.2.4温湿度模块114.2.5 二氧化碳检测模块124.2.6 键盘与指示灯模块124.2.7 UAN-480S射频芯片134.2.8 烟感与门禁模块144.2.9 水浸检测电路164.2.10 GSM模块164.2.11执行模块17第5章 软件流程185.1 系统软件设计思想185.2 系统流程18第6章 系统测试256.1测试方案256.2测试设备266.3测试结果266.4结果分析27第7章 实现功能28第8章 特色29参考文献30附录31第1章 绪论1.1研究背景和意义民以食为天 ，蔬菜是人类生存的必
7、需品 。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CO2浓度等单项环境因子的控制。无无线技术的对该该项的应用。之后，我国的温室控制技术得到了迅速发展。蔬菜含有大量的维生素，是人活得必须品。蔬菜是人们生活中必不可少的食物之一。但是，对于蔬菜的营养价值，有些人却了解得不甚清楚。蔬菜的营养不可低估众所周知，蔬菜可提供人体所必需的多种维生素和矿物质，1990年国际粮农组织统计人体必需的维生素C的90、维生素A的60来自蔬菜，可见蔬菜对人类健康的贡献。此外，蔬菜中还有多种多样的植物化
8、学物质是人们公认的对健康有效的成分，如：类胡萝卜素、二丙烯化合物、甲基硫化合物等。目前果蔬中的营养素可以有效预防慢性、退行性疾病的多种物质正在被人们研究发现。所以温室大棚的研究有着十分重要的意义。1.2温室大棚植物生长的条件温室大棚环境条件是指对植物生长所需温度、湿度、二氧化碳及植物生长所需水分。1.温度与植物生长的关系植物只有在一定的温度范围内才能够生长。温度对生长的影响是综合的，它既可以通过影响光合、呼吸、蒸腾等代谢过程，也可以通过影响有机物的合成和运输等代谢过程来影响植物的生长，还可以直接影响土温、气温，通过影响水肥的吸收和输导来影响植物的生长。由于参与代谢活动的酶的活性在不同温度下有不
9、同的表现，所以温度对植物生长的影响也具有最低、最适和最高温度三基点。植物只能在最低温度与最高温度范围内生长。虽然生长的最适温度，就是指生长最快的温度，但这并不是植物生长最健壮的温度。2湿度与植物生长的关系生长的最适温度，就是指生长最快的温度，但这并不是植物生长最健壮的温度。因为在最适温度下，植物体内的有机物消耗过多，植株反倒长得细长柔弱。因此在生产实践上培育健壮植株，常常要求低于最适温度的温度，这个温度称协调的最适温度。3二氧化碳与温室大棚植物生长关系光合作用CO2是必需物质。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢,一切生物的生命活动都直接或间接地依赖于光合作用制造的有机物和固定的太阳能。
10、呼吸作用分需要氧气参加的有氧呼吸和无需氧气参加的无氧呼吸。无氧呼吸可生成酒精（如果实存久了会有酒味）或乳酸（如玉米胚），有氧呼吸生成的是CO2和H2O，二者都能释放能量。植物的光合作用为呼吸作用提供了物质基础，呼吸作用为光合作用提供了能量和原料，它们二者是相互对立、相互依存、互为条件的两个过程，共处于一个统一体中，没有光合作用合成的有机物，就不可能有呼吸作用与氧反应被分解的有机物，没有光合作用释放出的O2，空气中也不可能有持续足够供给生物呼吸的O2，如果没有呼吸作用释放的能量，光合作用也无法进行，且呼吸作用释放的CO2也是光合作用的原料之一。4浸水与温室大棚的关系植物对与水分在植物生长的不同阶
11、段有着不同的需求，如番茄和辣椒在育苗期需足够的水分来对植物进行补充，而到结果以后就需少量的水分如果水分过大会导致结果以后果实腐烂所以水分的多少对植物生长有至关重要的作用，不容忽视。5防火、防盗与温室大棚的关系冬季本身是火灾高发季节，每年全国各地冬季火灾而遭受巨大损失。温室大棚管理和其他物品安全存在隐患，因此为了安全保管仓库个各物品，系统还添加了门禁检测。第2章 系统论证2.1 系统结构概述我国幅员辽阔，候环境变化很大，蔬菜的使用量相当大，所以温室大棚的建设十分必要，适用范围广的温室大棚智能控制系统。本系统以ARM7为核心处理器，通过DS18B20数字温度传感器、DHT11湿度传感器和MG811
12、二氧化碳传感器实现对粮食仓库温度、湿度和CO2的实时监测，采用UAN-480射频无线传输数据。系统可以对温度、湿度和CO2进行提前设定，在温室大棚的环境发生变化超过警戒时，系统可以自动记录监测的数据与正常值进行比较分析，在发现问题时通过GSM实现短消息报警，及时通知工作人员，同时系统会自动启动空调来调节环境中的温度。对于温室大棚植物防浸水和防盗是必须的，所以本系统在粮情监测的基础上增加了无线烟雾传感器、水浸检测器和无线门禁。当仓库出现险情时，相应的传感器自动报警，拉响警笛，GSM发送报警信息。系统构成框图如图2-1所示。LPC1114处理器4X4键盘GSM模块警笛报警风扇UAN-480射频接收
13、温湿度数据CO2采集PT2272接收烟感信号门禁信号水浸信号图2-1系统构成框图2.2 系统实现系统从数据采集到数据显示和处理，借助移动通信终端，实现对温室大棚环境的检测报警，实用方便，减少了传统手动检测的工作量，增强了检测的准确性。系统实现原理图如图2-2所示。数据采集射频发送射频接收LPC1114处理器显示执行模块GSM模块图2-2系统实现框图第3章 功能与指标3.1 系统功能1.GSM模块：GSM900 ： 上行（MHz）890-915 ； 下行（MHz）935-960。模块供电电压：5-12V。各种报警信息以短心消息经过处理器处理后，处理器控制GSM将信息发送至手机终端。2.UAN-4
14、80：主要解决采集传输距离问题，采集远端的各种基本参数，如温度、湿度等。 采集后由模块透传到主处理器接收端，然后将数据送给主处理器。3.温度模块：(1)键盘可设置温度上、下限值，采用DS18B20采集温度。(2)如果温度超过设置上限温度，温度过高。降温设备工作，风扇打开。(3)如果温度超过设置下限温度，温度过低。升温温设备工作，打开日光灯（实验模拟设备）。(4)如果温度超过设定上、下限值。系统报警系统启动，GSM将报警信息发送至个人用户终端（手机）。系统报警喇叭报警。4湿度模块：(1)键盘可设置温度上、下限值，采用DHT11采集湿度。(2)如果湿度超过设置上限湿度，湿度过高。降湿设备工作，风扇
15、打开。(3)如果湿度超过设定上限值。系统报警系统启动，GSM将报警信息发送至个人用户终端（手机）。系统报警喇叭报警。5二氧化碳模块：(1)键盘可设置二氧化碳上限值，采用MG811采集二氧化碳。(2)如果二氧化碳超过设置上限二氧化碳，二氧化碳过高，会引起人员安全问题。降二氧化碳浓度设备工作，风扇打开，进行通风。(3)如果二氧化碳超过设定上限值。系统报警系统启动，GSM将报警信息发送至个人用户终端（手机）。系统报警喇叭报警。6无线浸水检测模块：植物对与水分在植物生长的不同阶段有着不同的需求，如番茄和辣椒在育苗期需足够的水分来对植物进行补充，而到结果以后就需少量的水分如果水分过大会导致结果以后果实腐烂所以水分的多少对植物生长有至关重要的作用，不容忽视。7无线烟雾检测模块：无线烟雾传感器采集烟雾是否超过临界值。采用无线PT2272接受芯片。如果超过表明有火灾发生，传感器将信息发送给中央处理器。处理器经过处理，通过GSM将火灾信息发送至手机终端
