【正文】 掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě) 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。硬件方面，重點(diǎn)研究了溫度采集模塊，離子濃度采集模塊， LCD 顯示模塊。 PCF8591。它徹底的改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)日出而作，日落而息的方式。 1)無(wú)土栽培能夠根據(jù)作物各個(gè)階段對(duì)于生長(zhǎng)發(fā)育的需求來(lái)對(duì)栽培設(shè)施以及作物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行控制都能做到根據(jù)其生長(zhǎng)發(fā)育的需要進(jìn)行監(jiān)控； 2)無(wú)土栽培方式能夠?qū)崿F(xiàn)作物早熟、高產(chǎn)。比如剛開(kāi)始時(shí)需要投入大量資金，需要專業(yè)的知識(shí)技能培訓(xùn)，受外界影響大，緩沖力小等等。目前國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)出來(lái)的溫室營(yíng)養(yǎng)液調(diào)控系統(tǒng)大致可分為兩類。 營(yíng)養(yǎng)液檢測(cè)與控制系統(tǒng)概述 本文設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為控制核心的水培方式的營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)檢測(cè)出檢測(cè)池中離子濃度過(guò)高時(shí)，打開(kāi)清水閥門，對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行稀釋；攪拌電機(jī)將溶液攪拌均勻后，當(dāng)檢測(cè)出離子濃度過(guò)低時(shí)，打開(kāi)營(yíng)養(yǎng)液閥門， 對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，使?fàn)I養(yǎng)液中離子濃度總保持在合適的范圍。 8 離子選擇性電極關(guān)鍵是膜基裝置，由選擇性滲透的離子導(dǎo)體材料組成的膜將樣品與電極內(nèi)部溶液分開(kāi)，在膜的內(nèi)側(cè)填充有一定活度的被測(cè)離子的溶液。常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)電極電位如下表 21 所示 : 電極組成 電極反應(yīng)式 氧化型 +?還原型 /V ∣K + ?K ∣Ca +2 ?Ca 9 ∣ +?Zn ∣Pt + ? ∣Cd +2 ?Cd ∣Ni +2 ?Ni ∣Pb +2 ?Pb ∣Ag AgBr+ ?Ag+ + ∣Pt +2 ? + 表 21 標(biāo)準(zhǔn)電極電位 （ 298K） 本設(shè)計(jì)所采用的鉀離子電極為標(biāo)準(zhǔn) Pt 電極 ,通 過(guò)上表可查得其標(biāo)準(zhǔn)電極電位。溶液越稀，活度與濃度的相差就越小。 鉀離子電極 401 的其他一些參數(shù)如下： 線性范圍： 100～ 5 106M 測(cè)量范圍： 1～ 106M PH范圍： 4～ 10pH 使用溫度： 0～ 45℃ 響應(yīng)時(shí)間： 1 分鐘 電極內(nèi)阻：＜ 12兆歐 （ 298K） 主要干擾離子： 干擾離子 選擇系數(shù) 鋰離子 鈉離子 銨離子 鈣離子 鎂離子 鋇離子 在這里特別需要提出的是溶液的溫度和干擾離子對(duì)于離子電極檢測(cè)過(guò)程的影響。 在實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)測(cè)不同濃度下的 KCl 溶液的測(cè)量電勢(shì)，為盡量避免誤差，采取多次測(cè)量取平均值的方法，得出如下表的數(shù)據(jù)，并繪制出如下圖 2曲線： 表 23 鉀離子電極測(cè)量電勢(shì)與鉀離子濃度的關(guān)系（室溫下） 氯化鉀濃度 (mol/L) 測(cè)量電勢(shì) (mV) 氯化鉀濃度 (mol/L) 測(cè)量電勢(shì)（ mV） 1 1 1 1 1 1 1 12 圖 2 離子濃度與電壓關(guān)系 通過(guò)上述的圖表可以看出，通過(guò)鉀離子電極檢測(cè)到的電壓與溶液中離子的濃度近似為線性關(guān)系，基本滿足能特斯方程。該模塊其他一些技術(shù)參數(shù)如下： 輸入電壓： DC524V [單雙電源均可 ]； 功耗特點(diǎn)：低功耗； 增益線性度：線性； 是否有溫漂：有； 13 工作溫度范圍： 25℃ ~+65℃； 圖 3 電壓放大模塊 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 PCF8591 是一個(gè)單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、 8位的 CMOS 數(shù)據(jù)獲取器件。C總線接口 。 PCF8591 的功能十分豐富，包括進(jìn)行多路模擬輸入、跟蹤保持以及 8位模數(shù)轉(zhuǎn)換和 8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換 。 A0～ A3：引腳地址端 V DD 、 V SS ：電源端。 AOUT： D/A 轉(zhuǎn)換的輸出端口 ：基準(zhǔn)電源端口。分別為定時(shí)器 T0、 T1 和 T2 單片機(jī)管腳如下圖 5所示： 主要引腳介紹如下： VCC：第 40 引腳。當(dāng)不與外部存儲(chǔ)器相連時(shí)，作為標(biāo)準(zhǔn)的雙向 I/O 口。 P1 口也能夠作為標(biāo)準(zhǔn) 8位雙向 I/O 口。 P2 口也是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 8 位雙向 I/O 端口。其功能與 P0 口亦類似。訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存控制信號(hào)（ ALE）用來(lái)鎖存低 8位地址輸出脈沖。當(dāng) 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次時(shí)， AT89C51RC 從外部程序存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)并執(zhí)行該代碼， 不出現(xiàn)時(shí)，將對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)。 XTAL1： 19引腳。他也能接收外部振蕩器的震蕩信號(hào)。值得注意的是，液晶是對(duì)所檢測(cè)到的離子濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，不論是離子濃度過(guò)低時(shí)打開(kāi)清水閥還是濃度過(guò)高時(shí)打開(kāi)原液閥，此時(shí)離子電極檢測(cè)到的離子濃度都將會(huì)是一個(gè)變化的值，需要我們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)時(shí)，只有當(dāng)液晶顯示的濃度為一個(gè)相對(duì)比較穩(wěn)定的值時(shí)才能進(jìn)行下一步的操作。等到攪拌電機(jī)對(duì)溶液攪拌均勻后，再對(duì)溶液進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到的電壓依然不在設(shè)定閾值范圍內(nèi)，那么執(zhí)行器件將會(huì)一直動(dòng)作下去，直到將溶液 離子濃度調(diào)節(jié)至設(shè)定的閾值附近。從而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行控制的目的。 本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用分模塊設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)功能實(shí)行分模塊設(shè)計(jì)。 溫度采集子程序的讀取流程如下：先對(duì) LCD 的顯示模塊進(jìn)行初始化，讀一個(gè)字節(jié)，寫(xiě)一個(gè)字節(jié)，讀取溫度。 離子濃度采集子程序 離子濃度采集子程序流程如下：初始化 LCD， I2C 初始化設(shè)置，分別顯示離子濃度對(duì)應(yīng)的電壓值的個(gè)位以 及小數(shù)點(diǎn)后一位、后兩位。程序流程圖如下，子程序見(jiàn)附錄。 21 4. 系統(tǒng)測(cè)試 在本系統(tǒng)中 ,由兩路傳感器組成的信號(hào)采集系統(tǒng)分別對(duì)溶液中的溫度以及鉀離子濃度進(jìn)行檢測(cè)。 本系統(tǒng)采用 DS18b20 進(jìn)行溫度采集，將程序中的溫度控制子程序燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)內(nèi)，通過(guò)測(cè)量不同環(huán)境下的溫度，觀察其穩(wěn)定性并與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示數(shù)相比較，通過(guò)測(cè)量多組數(shù)據(jù)取平均值并得到如下表所示數(shù)據(jù)： 標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示數(shù)（ /℃ ） 檢測(cè)溫度（ T/℃ ） 18 20 22 24 26 28 30 表 41 溫度檢測(cè)情況表 通過(guò)上述數(shù)據(jù)，可以看出檢測(cè)到的溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)檢測(cè)的溫度誤差較小 , 22 基本能夠滿足無(wú)土栽培情形下各種蔬菜對(duì)溫度的要求。 圖 41 分別將鉀離子電極放入標(biāo)準(zhǔn)的 mol/L 的 KCl 溶液中，可類似的計(jì)算出各標(biāo)準(zhǔn)濃度下的計(jì)算電勢(shì)，得到如下表所示數(shù)據(jù)： 標(biāo)準(zhǔn)液濃度（ mol/L） 測(cè)量電勢(shì) (E/mV) 計(jì)算電勢(shì) ( /mV) 23 1 1 1 1 1 表 42 各濃度溶液下的測(cè)量電勢(shì)與計(jì)算電勢(shì) 由于溫度以及標(biāo)準(zhǔn)液配制誤差等原因，測(cè)量電勢(shì)與計(jì)算數(shù)據(jù)之間存在一定的誤差， 但誤差在能夠接受的范圍內(nèi)。而且該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性、應(yīng)用性等都較好。且無(wú)土栽培出來(lái)的蔬菜品質(zhì)好，品質(zhì)好的蔬菜市場(chǎng)價(jià)格也好。在畢業(yè)論文即將完成之際，我由衷地感謝我的指導(dǎo)老師，與我共同奮斗的同學(xué)，以及熱心幫助過(guò)我的學(xué)長(zhǎng)。 附錄