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1、大棚温室环境监测系统设计- I -大棚温室环境监测系统设计大棚温室环境监测系统设计专业名称：通信工程大棚温室环境监测系统设计- II -大棚温室环境监测系统设计- III -摘要摘要随着改革开放的的发展，中国的现代化程度不断提高，中国的农业的发展必然走现代化农业这条道路，随着国民经济的飞速发展，我 国是农业大国，农业研究和应用越来越受到重视特别是温室大棚已经 成为高效农业的一个重要组成部分。如何提高大棚温室作物的产量成 为急需解决的问题，科学监控大棚内各项环境参数已成为现代农业发 展的趋势。 本设计运用 C8051F340 单片机、DHT11 温湿度传感器、TGS4160 二氧化碳传感器、nR
2、F24L01 无线通信模块，设计了温度、湿度、二氧 化碳浓度信息采集显示系统运用无线通信模块实现数据远距离传输， 终端通过 PC 机显示。实现了温室大棚中温度、湿度、二氧化碳浓度 的监测系统，解决了温室大棚人工经验评判的误差大、反应周期长等 问题。 该系统运行可靠，成本低。系统通过对温室内的温度与湿度参量 的采集，并将获得参数即时显示到 PC 机屏幕上，达到了温室大棚环 境参数的监测目的。为科学及时获取大棚内各项环境参数提供了精确 有效的依据，借此及时改善大棚内环境条件，从而提高温室大棚的产 量，带来很好的经济效益和社会效益。关键词关键词 :C8051F340 单片机 nRF24L01 无线通
3、信模块 环境监测监测 大棚温室环境监测系统设计- IV -AbstractAbstractWith the development of reform, opening up, and modernization of Chinas increasingly, agriculture and modernization of Chinas agricultural development must go this road, along with the rapid development of the national economy, China is a agricultural cou
4、ntry, agricultural research and the application of more and more attention, particularly greenhouse has become an important component of efficient agriculture. How to increase greenhouse greenhouse crop production become pressing problems, scientific monitoring and control in greenhouse environmenta
5、l parameters has become the trend of the development of modern agriculture.This design uses C8051F340 MCU, DHT11, TGS4160, carbon dioxide sensor, temperature and humidity sensors nRF24L01 module wireless communication, design information capture and display of temperature, humidity and carbon dioxid
6、e concentration data long-distance transmission system using wireless communication modules, Terminal through the PC display. In achieving greenhouse monitoring system of temperature, humidity, carbon dioxide concentration, solve greenhouse human experience issues such as error, long reaction period
7、 of evaluation. The system reliable, low cost. Systems through the collection of parameters of temperature and humidity in the greenhouse, and will receive the parameters displayed on the PC screen, reaches the greenhouse environment parameters for monitoring purposes. Timely access for Science gree
8、nhouse environmental parameters within an accurate basis for effective, take this time to improve environmental conditions in the greenhouse, so as to improve the yield of greenhouse, bring a good economic benefit and social benefit.K e y w大棚温室环境监测系统设计- V -o r d s:C 8 0 5 1 F 3 4 0 m i c r o c o n t
9、 r o l l e r,n R F 2 4 L 0 1 r a大棚温室环境监测系统设计- VI -d i o c o m m u n i c a t i o n, e n v i r o n m e n t a lm o n i大棚温室环境监测系统设计- VII -t o r i n g大棚温室环境监测系统设计- VIII -大棚温室环境监测系统设计- 1 -前言前言1.1 课题的背景及主要内容课题的背景及主要内容随 着改革开放的的发展，中国的现代化程度不断提高，中国的农业的发 展必然走现代化农业这条道路，随着国民经济的飞速发展，我国是农 业大国，农业研究和应用越来越受到重视特别是温室大棚已
10、经成为高 效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中最重要的一环是对农 业生产环境的重要参数进行检测和控制。在农业种植中，适当的室内 环境与绿色植物的生长、发育、能量交换密切相关。合理的控制室内 环境，绿色植物的光合作用将发挥很大的潜力，使农作物达到优质、 高产、高效的栽培目的。大棚室内环境的监控在以温室大棚为代表的 现代农业设施中发挥着巨大的作用。国外的温室设施已经达到了比较 完备的程度，并且形成了一些标准，但是价格非常昂贵。在我国，当 今对大多数温室环境因素的检测和控制都采用人工管理，这样不可避 免测控精度低、劳动强度大，还存在测控不及时等弊端，容易造成不 可弥补的损失，结果不但大大增加了
11、成本，浪费了人力资源，还没有 达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业 研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展设施农业。对大 棚中环境参数的科学管理是多种环境因素中极为重要的一部分，是高 效农业必不可少的环节。 目前，在我国蔬菜大棚的数量极多，并且还在迅速增长，人们对齐性能 的要求也越来越高，对大棚的自动化程度也越来越高。由于单片机及 其电子器件的性价比不断提高，我国这方面的技术也逐步成熟，这些 要求都将可以实现。 本 文提出一种以 C8051F340 单片机为控制核心的环境见测系统，主要对 温室大棚中温湿度、CO2 浓度进行有效、可靠的检测。该系统具有检 测精度高
12、、使用简单、成本低和工作稳定的特点。大棚温室环境监测系统设计- 2 -1.2 国内外的应用现状及趋势国内外的应用现状及趋势1.2.1 国外的研究现状国外的研究现状西方发达国家在现代化温室测控技术起步较早，借助其发达的科技力 量，已实现了温室测控的自动化、智能化，并且应用到多个领域。 1949 年，美国建成了第一个植物人工气候室，开展了植物对自然环境 的适应性和抵抗能力的基础及应用的研究。20 世纪 60 年代，生产型 的高级温室开始应用与西方农业生产，70 年代以后荷兰、日本、美国、 以色列等国家的温室技术迅猛发展，温室设计应用到农业生产、畜牧 业和水产养殖多个领域。随着计算机和电子技术的飞速
13、发展，近年来， 温室大棚的自动监控和管理技术不断提高，在世界各地都得到了长足 的发展。 目 前，国外的温室的内部设计已经达到了比较完备的程度，并且形成了 一些标准。温室的各种环境因子大多有计算机集中控制，各种传感器 都比较齐全和成熟，不仅对温度、湿度、CO2 浓度和光强进行检测， 还可以对作物的营养液浓度等多种条件进行检测，各种控制技术也非 常成熟，传感器和执行机构的结合程度非常高。一些国家在实现自动 化的基础上正在向着完全自动化和无人化的方向发展。1.2.2 国内的发展现状国内的发展现状我国的温室技术起步较晚，20 世纪 70 年代以前我国基本还停留的农业 完全人工作业，70 年代以后，国家
14、大力发展以温室大棚为主的设施农 业，促进农村经济发展和环节蔬菜季节性短缺的矛盾。经过 20 多年的 发展，我国的温室大棚已经具有规模化、专业化、管理水平高的特点， 但是我国设施农业的自动化程度不高，走科学种植的道路却要人工实 现，全国大多数大棚不具有自动控制设备，这与我国的经济条件所决 定。近年来我国大力发展农业现代化，一批生产自动化农业设施的厂大棚温室环境监测系统设计- 3 -家应运而生，但是现在这些设备还没有普及，原因又很多，农民自身 知识水平不高不相信科学是一方面，经济水平也决定了我国的温室大 棚自动化的道路任重而道远。 总体上说，我国自行开发的温室测控系统其技术水平和调控能力与西方 发
15、达国家相比还有一定的差距。而我国的综合环境控制技术的研究刚 刚起步，目前仍停留在研究单个或者几个环境因素调控技术的阶段， 而实际上温室环境中的温度、湿度、CO2 浓度、光强等环境因子，都 是在互相影响、互相制约的状态下影响植物的生长的，环境因素的时 间变化、空间变化都很复杂。因此，我国的现代化设施农业任重而道 远。1.3 选题背景选题背景 在 人类的生活环境中，温湿度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪 里，从事什么工作，无时无刻不在与温度和湿度打着交道。自 18 世纪 工业革命以来，工业发展与是否能掌握温湿度有着密切的联系。在冶 金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业，可以说几乎 80%的工
16、业 部门都不得不考虑着温湿度的因素。温湿度不但对于工业如此重要， 在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。我国人多地 少，人均占有耕地面积更少。因此，要改变这种局面，只靠增加耕地 面积是不可能实现的，因此我们要另辟蹊径，想办法来提高单位亩产 量。温室大棚技术就是其中一个好的方法。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，温室大棚能克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，部分或完全摆脱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。随 着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，温室大棚的环境监测便大棚温室环境监测系统设计- 4 -成为一个十分重要的课题。传统的温湿度监测是在温室大棚内部悬挂 温度计和湿度计，通过读取温度值和湿度值了解实际温湿度，这些操 作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力物力。另外俗称气肥的二氧化碳对
