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1、摘要温室是现代农业生产所必需的基本设备,用它有效地控制温度、光照、湿度、二氧化碳浓度等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气候对其影响的前提.本设计以STC89C52单片机为核心完成了对空气温度、土壤湿度、光照度进行数据的采集、处理、显示等系统的基本框图、工作原理和继电器控制的设计的工作.主要内容有：1通过单片双端集成温度传感器AD590采集实时温度.2通过湿度传感器HS1100采集实时湿度.3通过固态电化学性二氧化碳传感器TGS4160采集二氧化碳浓度.4判断采集到的参数值与设置值是否一致,并进行继电器控制. 通过以上设计可以对植物生长过程中的土壤湿度、环境温度
2、、光照度以与二氧化碳浓度进行了实时地、连续地检测、直观地显示并进行自动地控制.克服了传统的人工测量方法不能进行连续测量的弊端,节省了工作量,并避免了人为的疏漏或错误造成的不必要的损失.关键词：单片机 温度传感器 湿度传感器 二氧化碳传感器 / In this paperGreenhouse is essential for modern agriculture basic equipment, use it to effectively control, such as temperature, light, humidity, carbon dioxide concentration is
3、to change the plant growth environment, create the best condition for plant growth, avoid the seasons change and the influence of bad weather. This design to STC89C52 single-chip microputer as the core to plete the air temperature, soil moisture, and light for data acquisition, processing and displa
4、y system of the basic block diagram, working principle and the design of relay control work. Main contents are: by monolithic integrated temperature sensor AD590 to collect real-time temperature. by the humidity sensor HS1100 gathering real-time humidity. through solid electric chemical carbon dioxi
5、de sensor TGS4160 collecting carbon dioxide concentrations. determine whether collected parameter value and set value, and relay control. Through the above can be designed for plants to grow in the process of soil humidity, environment temperature, light and co2 concentration in real time, continuou
6、s detection, display visually and automatically control. Overes the traditional continuous measurement of the shortings of manual measurement method does not, and save the workload, and avoid the unnecessary loss caused by the omission or human error. Key words：SCMtemperature sensorhumidity sensorca
7、rbon dioxide sensor目录1.绪论11.1 课题背景与研究意义11.2 国内外温室控制技术发展概况2国外状况3国内状况31.3 选题的目的和意义32. 温室大棚自动控制系统控制方案设计52.1 控制方案设计52.2 系统硬件结构62.3 温室大棚的硬件组成72.3.1 传感器72.3.2 单片机控制系统和微机系统102.4 温室大棚的软件组成112.4.1 单片机软件设计112.5 测试系统的组成与原理132.5.1 测试系统的设计141 温度测量电路142湿度测量电路153CO2含量测量电路152.5.2 微处理器系统162.6 程序模块162.6.1 主程序162.6.2
8、显示子程序162.6.3 A /D转换测量子程序172.6.4 显示数据转换子程序173.温室大棚的数据采集系统183.1 系统设计183.1.1 系统组成183.1.2 系统工作原理193.2 系统软件设计193.2.1 上位机软件设计193.2.2 下位机软件设计193.3 误差分析193.4 可靠性设计193.4.1 硬件可靠性设计203.4.2 软件可靠性设计204.温室大棚监测控制系统214.1 系统的总体结构和特点214.1.1 系统的总体结构214.2 主要特点224.2.1 信号检测的多元化224.2.2 信号检测的连续化224.2.3数据采集与处理的实时化224.2.4系统功
9、能的易扩充性224.3硬件结构234.4系统软件设计234.4.1控制系统软件结构234.4.2软件的实现245.总结25致谢26英汉互译27参考文献35附 主程序流程图36第1章 绪 论1.1 课题背景与研究意义中国农业的发展必须走现代化农业这条道路,随着国民经济的迅速增长,农业的研究和应用技术越来越受到重视,特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分.现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制.例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等.在农业种植问题中,温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关,进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化
10、的基本保证,通过对监测数据的分析,结合作物生长发育规律,控制环境条件,使作物达到优质、高产、高效的栽培目的.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的作用.大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数,直接关系到蔬菜和水果的生长.国外的温室设施己经发展到比较完备的程度,并形成了一定的标准,但是价格非常昂贵,缺乏与我国气候特点相适应的测控软件.而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理,这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大与由于测控不与时等弊端,容易造成不可弥补的损失,结果不但大大增加了成本,浪费了人力资源,而且很难达到预期的效果.因此,为了实现高效农业生
11、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,必须大力发展农业设施与相应的农业工程,科学合理地调节大棚内温度、湿度以与二氧化碳的含量,使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境,是大棚蔬菜和水果早熟、优质高效益的重要环节.目前,随着蔬菜大棚的迅速增多,人们对其性能要求也越来越高,特别是为了提高生产效率,对大棚的自动化程度要求也越来越高.由于单片机与各种电子器件性价比的迅速提高,使得这种要求变为可能.当前农业温室大棚大多是中、 小规模, 要在大棚内引人自 动化控制系统,改变全部人工管理的方式,就要考虑系统的成本,因此,针对这种状况,结合郊区农户的需要, 设计了一套低成本的温湿度自动控制系统.
12、该系统采用传感器技术和单片机相结合,由上位机和下位机 构成,采用485接口进行通讯,实现温室大棚自动化控制.中国农业的发展必须走现代化农业这条道路,随着国民经济的迅速增长,农业的研究和应用技术越来越受到重视,特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分.现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制.例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等.在农业种植问题中,温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关,进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证,通过对监测数据的分析,结合作物生长发育规律,控制环境条件,使作物达到优质、高产、高效的栽培目的
13、.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的作用.大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数,直接关系到蔬菜和水果的生长.国外的温室设施己经发展到比较完备的程度,并形成了一定的标准,但是价格非常昂贵,缺乏与我国气候特点相适应的测控软件.而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理,这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大与由于测控不与时等弊端,容易造成不可弥补的损失,结果不但大大增加了成本,浪费了人力资源,而且很难达到预期的效果.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,必须大力发展农业设施与相应的农业工程,科学合理地调节
14、大棚内温度、湿度以与二氧化碳的含量,使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境,是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节.目前,随着蔬菜大棚的迅速增多,人们对其性能要求也越来越高,特别是为了提高生产效率,对大棚的自动化程度要求也越来越高.由于单片机与各种电子器件性价比的迅速提高,使得这种要求变为可能.1.2国内外温室控制技术发展概况国外状况世界发达国家如荷兰、美国、以色列等大力发展集约化的温室产业,温室内温度、光照、水、气、肥实现了计算机调控,从品种选择、栽培管理到采收包装形成了一整套完整的规范化技术体系.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最早、最多的国家之一.美国有
15、发达的设施栽培技术,综合环境控制技术水平非常高.环境控制计算机主要用来对温室环境进行监测和控制.以花卉温室为例,温室内监控项目包括室内气温、水温、土壤温度、锅炉温度、管道温度、相对空气湿度、保温幕状况、通窗状况、泵的工作状况、CO2浓度、Ec调节池和回流管数值、pH调节池和回流管数值；室外监控项目包括大气温度、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了一定的经济效益,提高了决策水平,减轻了技术管理工作量,同时也为种植带来了很大方便2.以园艺业著称的荷兰从20世纪80年代以来就开始全面开发温室计算机自动控制系统,并不断地开发模拟控制软件.目前,荷兰自动化智能玻璃温室制造水平处于世界先进水平,拥有玻璃温室1.2万多平方米,占世界1/4以上,有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界面进行参数设置和必要的信息显示,可绘制出设定参数曲线、修正值曲线以与测量的数据曲线,可以从数据库内调出设定的时间段内参数以便于必要的数据查询,并能直接对计算机串行口进行操作,完成上位机与下位机之间的通信.上位机软件集参数设置、信息显示、控制等功能于一体,同时还能够很好地完成温室灌溉和气候的控制和管理.此外,国外温室业正致力于向高科技方向发展.遥测技术、网络技术、控制局域网已逐渐应用于温室
