【正文】 中起決定作用的是設(shè)計(jì)過(guò)程 , 因此在設(shè)計(jì)中我們采取了以下抗干擾措 施 : (1) 采用光電隔離； (2)采用過(guò)壓保護(hù)電路； (3)采用抗干擾穩(wěn)壓電源； (4)采用良好的接地系統(tǒng)。 （ 5）數(shù)值處理利用定點(diǎn)算法。 減小誤差的方法有以下幾種 : （ 1）選擇高精度的傳感器?？刂颇K功能是控制調(diào)溫裝置和調(diào)濕裝置。報(bào)警模塊 是指溫度或濕度出現(xiàn)異常時(shí) ,發(fā)出警報(bào)。鍵盤(pán)模塊功能包括參數(shù)和功能設(shè)置 ,下位機(jī)查詢。上位機(jī)根據(jù)當(dāng)前溫室大棚的溫度和濕度 ,判斷是否 需要操作相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。芯片價(jià)格低廉也是其優(yōu)點(diǎn)之一。 ATtiny2313 是 AT2MEL 公司發(fā)布的 AVR 系列中的一款低端產(chǎn)品。用戶可以通過(guò)按鍵對(duì)進(jìn)行溫度和濕度的設(shè)定。溫室大棚技術(shù)在農(nóng)業(yè)中有著舉足輕重的作用 ,是提高農(nóng)業(yè)科技水平的關(guān)鍵。L 1,輸出為 0～ V。 顯示子程序 顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn) 4 位數(shù)碼管的數(shù)值顯示 .測(cè)得的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在 70H,71H 和 72H 內(nèi)存單元中 ,測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)需要轉(zhuǎn)換為 BCD 碼放在 73H, 74H 和 75H 單元中 ,其中 76H 存放通道標(biāo)志數(shù)。顯示電路的工作方式是動(dòng)態(tài)掃描法。設(shè)置的按鍵的功能是 :按 S W1 顯示溫度的參數(shù) 值；按 S W2 顯示濕度的參數(shù)值；按 S W3 顯示 CO2 含量參數(shù)值 。為了保證 CO2 含量的準(zhǔn)確測(cè)量 ,除了保證加熱電壓穩(wěn)定及對(duì)環(huán)境溫度的變 化進(jìn)行溫度補(bǔ)償外 ,更主要的是要測(cè)量?jī)呻姌O之間變化的電勢(shì)值 ,而不是絕對(duì)電勢(shì)值 .在 10～ +50℃溫度范圍內(nèi) ,基本不受溫度的影響保持常量 .傳感器測(cè)量范圍是 350～ 1 000 mL當(dāng)相對(duì)濕度減小時(shí) , CT 容抗增大 ,UC 增大 ,而 U02 減小 ,反 之當(dāng)濕度增大時(shí) ,U02 增大。 將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)接受的信號(hào) ,常用 2 種方法 :一是將該濕敏電容置于運(yùn)放與容阻組成的放大器電路中 ,所產(chǎn)生的電壓信號(hào)經(jīng)直流放大、 再經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；另一種是將該濕敏電容置于振蕩電路中 ,將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電 壓頻串信號(hào) ,可直接被計(jì)算機(jī)所采集。電路中的電位器 RP1 用于調(diào)零 , RP3 用于調(diào)滿刻度 ,這樣可以極大地改善 AD590 非線性引起的誤差 , R 用于調(diào)節(jié)放大器 I CL7650S 的輸入失調(diào) , I CL7650S 輸出端的 R5 和 C1 構(gòu)成濾波器用于濾除斬波尖峰干擾。因此，選擇合適的傳感器直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能 .溫度傳感器選用單 片雙端集成溫度傳感器 AD590,濕度傳感器選用濕敏電容 HS1100, CO2傳感器選用固態(tài)電化學(xué)型 CO2 傳感器 TGS4160 。 測(cè)試系統(tǒng)的組成及原理 本系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)捷的數(shù)字采集系統(tǒng)將其動(dòng)態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)地測(cè)量并顯示 ,設(shè)計(jì)分為硬件部分和軟件部分 .硬件方框圖如圖 。 SETB TR1；啟動(dòng)定時(shí)器 T1。 MOV TH1, 0F3H；定時(shí)器初植 ,波特率為 1200B/S。如果是誤碼 , 則不處理 ,不執(zhí)行控制處理程序 , 直接退出中斷；如果是有效數(shù)據(jù) , 則接收 , 并根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行操作 ,向控制部件發(fā)送命令 ,控制開(kāi)關(guān)窗、遮陽(yáng)網(wǎng)等部件 , 達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。 3. 通信模塊 通訊模塊可將采集到的參量傳到上位機(jī)，并接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的控制信息。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 2. 控制模塊 控制模塊分溫度控制、空氣濕度控制、光照控制、土壤濕度控制。溫室內(nèi)布置有溫度、濕度、土壤水分、光照傳 感器、溫度傳感器將采集的信號(hào)送到 89C51 內(nèi)的定時(shí)器 T0的輸入端 , 通過(guò)對(duì)定時(shí)器 T0 的計(jì)數(shù) ,實(shí)現(xiàn)溫度的采集 。 溫室大棚的 軟件組成 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)程序設(shè)計(jì)和微機(jī)程序設(shè) 計(jì) 。調(diào)濕，通過(guò) AT89C55 控制加熱爐和風(fēng)機(jī)完成升溫，室內(nèi)降溫主要通過(guò)排氣扇完成和風(fēng)機(jī)完成。 1. A/D 轉(zhuǎn)換 該設(shè)計(jì)選用 ADC0809 把各被檢測(cè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送至主控制器，其優(yōu)點(diǎn)在于換精度高，抗干擾能力強(qiáng)，線性度高，并可通過(guò)軟件程下直接實(shí)現(xiàn)溫度、土壤含水率 等參數(shù)的切換。 4. 土壤水分傳感器 土壤水 分傳感器采用中科院南京土壤研究所研制的電阻式土壤濕度傳感器，該傳感器由陶頭、塑料連接管、壓阻傳感器 、真空表頭四部分組成，該傳感器輸出為電壓值 此電壓值雖能反映出土壤水勢(shì)的狀態(tài)變化 但它不能直觀地反映土壤水勢(shì)指標(biāo)值，所以需對(duì)傳感器 進(jìn)行重新標(biāo)定。 % RH 典型值 RH 遲滯 177。但當(dāng)該濕度傳感器工作的溫度發(fā)生變化時(shí)，相同的濕度值，其輸出電壓值 也將不同，其輸出電壓與濕度的關(guān)系曲線如圖 所示，因此該傳感器在使用時(shí)還需進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 2. 濕度傳感器 溫室的濕度如果能控制在一定范圍內(nèi)，則可以大大降低雙霉病、炭霉病及疫害病的發(fā)病率。對(duì)于單棟溫室大棚控制系統(tǒng)，設(shè)置了獨(dú)立的 控制和顯示等功能，并設(shè)置了 RS232 和 RS485 通訊接口，便于和上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其模式如圖 。這種單片機(jī)的燒錄方式操作簡(jiǎn)單容易 ,程序的調(diào)試靈活 ,修改方便 ,且不受地域、時(shí)間和環(huán)境的影響和限制 ,可為以后產(chǎn)品的改進(jìn)和升級(jí)提供方便。本控制系統(tǒng)采用宏晶科技公司生產(chǎn) STC 51 系列單片機(jī)控制器 ( STC89C58RD + )。該系統(tǒng)由單片機(jī)對(duì)溫度、濕度等參數(shù)進(jìn)行巡回測(cè)量 ,并對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償 ,并進(jìn)行調(diào)控 ,此外主控制器還可以同時(shí)完成系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量 ,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等， 硬件總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 控制方案設(shè)計(jì) 植物的生長(zhǎng)是在一定環(huán)境中進(jìn)行的 ,在生長(zhǎng)過(guò)程中受到環(huán)境中各種因素的影響 ,其中對(duì)植物生長(zhǎng)影響最大的是溫度、濕度和光照度。隨著溫室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ,溫室作物趨向于多樣化 ,對(duì)溫室的控制要求也隨之提高 ,手動(dòng)控制因其控制精度低已開(kāi)始不能滿足溫室生產(chǎn)的需求 ,需要設(shè)計(jì)一種控制器減少手動(dòng)控制。溫室環(huán)境自動(dòng)化控制系統(tǒng)在大型現(xiàn)代化溫室的利用，是設(shè)施栽培高新技術(shù)的體現(xiàn)。 選題的目的和意義 溫室是觀賞植物栽培生產(chǎn)中必不可少的設(shè)施之一，不同種類觀賞花卉對(duì)溫度及濕度等生長(zhǎng)所需條件的要求也不盡相同，為它們提供一個(gè)更適宜其生長(zhǎng)的封閉的、良好的生存環(huán)境，以提早或延遲花期，最終將會(huì)給我們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 3） 智能化控制。 這種控制系統(tǒng)需要種植者輸入溫室作物生長(zhǎng)所需環(huán)境的目標(biāo)參數(shù)，計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感器的實(shí)際測(cè)量值與事先設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較，以決定溫室環(huán)境因子的控制過(guò)程，控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱 、降溫和通風(fēng)等動(dòng)作。通過(guò)對(duì)溫室內(nèi)外的氣候狀況和對(duì)作物生長(zhǎng)狀況的觀測(cè)，憑借長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)推測(cè)及判斷，手動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境?，F(xiàn)在世界各國(guó)的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。 國(guó)外對(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于 20 世紀(jì) 70 年代。 國(guó)內(nèi)外溫室控制技術(shù)發(fā)展概況 溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱?chǎng)所。而當(dāng)今大多數(shù)對(duì)大棚溫度、濕度、二氧化碳含量的檢 測(cè)與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 在農(nóng)業(yè)種植問(wèn)題中，溫室環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。該系統(tǒng)采用傳感器技術(shù)和單片機(jī)相結(jié)合，由上位機(jī)和下位機(jī) ( 都用單片機(jī)實(shí)現(xiàn) ) 構(gòu)成，采用 485 接口進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)溫室大棚自動(dòng)化控制。因此， 為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度以及二氧化碳的含量，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜、水果生長(zhǎng)的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質(zhì)高效益的重要環(huán)節(jié)。以蔬菜大棚為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第 1 章 緒 論 課題 背景及研究意義 中國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越受到重視，特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。在農(nóng)業(yè)種植問(wèn)題中，溫室環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件， 使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。而當(dāng)今大多數(shù)對(duì)大棚溫度、濕度、二氧化碳含量的檢測(cè)與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。 當(dāng)前農(nóng)業(yè)溫室大棚大多是中、 小規(guī)模， 要在大棚內(nèi)引人自 動(dòng)化控制系統(tǒng)，改變?nèi)咳斯す芾淼?方式，就要考慮系統(tǒng)的成本，因此，針對(duì)這種狀況，結(jié)合郊區(qū)農(nóng)戶的需要， 設(shè)計(jì)了一套低成本的溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)。例如：空氣的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤的含水量等 。國(guó)外的溫室設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件。由于單片機(jī)及各種電子器件性價(jià)比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡?。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度。目前正開(kāi)發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。生產(chǎn)一線的種植者既是溫室環(huán)境的傳感器，又是對(duì)溫室作物進(jìn)行管理的執(zhí) 行機(jī)構(gòu)，他們是溫室環(huán)境控制的核心。 （ 2） 自動(dòng)控制。目前我國(guó)絕大部分自主開(kāi)發(fā)的大型現(xiàn)代化溫室及引進(jìn)的國(guó)外設(shè)備都屬于這種控制方式。由此可見(jiàn)，溫室環(huán)境控制朝著基于作物生長(zhǎng)模型、溫室綜合環(huán)境因子分析模型和農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的溫室信息自動(dòng)采集及智能控制趨勢(shì)發(fā)展。根據(jù)需要，通過(guò)按鍵將溫度信息輸入 MCU，根據(jù)情況可隨時(shí)調(diào)節(jié)環(huán)境。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 第 2 章 溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì) 目 前 ,我國(guó)農(nóng)村使用的簡(jiǎn)易日光溫室絕大部分采用手動(dòng)控制 ,生產(chǎn)效率低下 ,單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本偏高。為此 ,針對(duì)簡(jiǎn)易 日光溫室對(duì)溫度、 濕度以及光照度等環(huán)境因素的控制要求 ,設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了基于 STC89C58RD +單片機(jī)的低成