【正文】 地植物生長的季節(jié)栽培植物。以蔬菜大棚為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。目前，隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對大棚的自動化程度要求也越來越高?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進行檢測和控制。國外的溫室設施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應的測控軟件?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進行檢測和控制。 目前，隨著蔬菜大棚的迅速增多 ， 人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對 大棚的自動化程度要求也越來越高。 80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。但這種控制方式的勞動生產(chǎn)率較低，不適合工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，而且對種植者的素質要求較高。溫室控制技術沿著手動、自動、智能化控制的發(fā)展進程，向著越來越先進、功能越來越完備的方向發(fā)展。 目的是通過這次畢業(yè)設河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 4 計，讓我們將課本知識與實踐相結合，更加深刻的理解自動控制的運作模式及意義，也能夠將所學知識和技能更多的運用于生活和工作中，學以致用?，F(xiàn)代溫室有內外遮陽系統(tǒng)、加溫系統(tǒng)、自然通風系統(tǒng)、濕簾風機降溫系統(tǒng)、補光系統(tǒng)、補氣系統(tǒng)、環(huán)流風機、灌溉系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等常用的環(huán)境系統(tǒng)，能夠對植物的生長進行合理的 控制 ,而如何才能合理地控制這些配套設備的運作和協(xié)同則需要有一套完善的硬、軟件溫室系統(tǒng)進行控制。 STC89C58RD +單片機最河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 6 高時鐘頻率為 0～ 80MHz,32k 的 Flash 存儲器、 1280 字節(jié)的 RAM、擁有 P4 口適合需要多 I/O 的系統(tǒng)設計、 16k 字節(jié)的 E2PROM 可以提供比其它單片機更多的存儲空間。 圖 集散控制系統(tǒng)實現(xiàn) 溫室大棚的硬件組成 溫室大棚的硬件組成原理如圖 所示： 圖 溫室大棚系統(tǒng)的主要硬件組成原理圖 傳感器 本系統(tǒng)設計了對與作物生長發(fā)育有關的環(huán)境溫度、濕度、光照度、 CO2 含量及土壤水量等參數(shù)進行采集的功能，實現(xiàn)溫室大棚內各種參數(shù)的數(shù)據(jù)采集任務，傳感器負責對溫室環(huán)境因子的采集，將采集信轉換為 05伏的電壓信號，送入 ADC0809, 再經(jīng)過數(shù)模轉換 , 供單片機使用，而使用的各種類型傳感器，分別介紹如下： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 8 1. 溫度傳感器 溫度傳感器的選擇余地較大 可選用集成溫度傳感器 鉑電阻傳感器及數(shù)字式傳感器本系統(tǒng)采用廣州市科技發(fā)展公司自動化研究室生產(chǎn)的“可選通式溫度傳感器” 型號為 KSG。 2%RH， 13%～ 100%RH 非凝結， 25℃（供電電壓=5VDC） RH 互換性 177。傳感器輸出的電壓信號，直接送至 A/D 轉換器，經(jīng) A/D 轉換后由單片機進行相 應的運算、顯示和儲存。室外保溫通風 調光主要采用自動或半自動得外部設備完成。由于傳感器、 ADC0809 的采集、轉換速度快 ，一分鐘內可以采集成千上萬條數(shù)據(jù)，溫室內環(huán)境因子變化沒有這么快 ，在實際應用中，沒有必要對這些數(shù)據(jù)都進行處理， 所以要對采集的周期加以控制 。通訊模塊首先需要初始化設置 ,設置串口的工作方式、波特 率、定時器的工作方式 , 設置串口中斷位和全局中斷位。 MOV SCON, 50H；串行口工作方式設置為方式 1,REN=1。 圖 動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)方框圖 測試系統(tǒng)的設計 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 13 設計的關鍵是傳感器及其整理電路。 圖 溫度傳感器 AD590的檢測電路 （ 2） 濕度測量電路 采用的 HS1100濕度傳感器是 Sensation公司基于獨特工藝設計的電容元件， HS1100 濕度傳感器的原理是由濕度傳感器的干濕介質在外界的相對濕度 變化時 ，吸附 /脫附空氣中的水汽分子 ,使感濕介質的介電常數(shù)發(fā)生變化 ,引起濕度傳感器的電容值改變 .濕度傳感器實際上相當于 1個可變電容 ,其電容的變化值與空氣中河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 14 的相對濕度成一一對應的正比線性關系 ,相對濕度越大 ,濕度傳感器的電容越大 。為使傳感器保持在最敏感的溫度上 ,需要給加熱器提供加熱電壓進行加熱 ,加熱電壓穩(wěn)定在 (5177。在 P0口的 8根數(shù)據(jù)線和段碼管的 8根數(shù)據(jù)線之間接一單向驅動芯片 74LS244,增加 P0口的驅動能力 ,驅動芯片的輸出口又接了 8 個 470Ω的電 阻 RP ,可以作為限流電阻 ,以免段碼管的功耗太大而燒壞管子。 A /D 轉換測量子程序 模 /數(shù)轉換測量子程序用來控制對 ADC0809 三路模擬輸入電壓的 A/D 轉換 ,并將對應的數(shù)值 移入 70H,71H 和 72H內存單元 。上位機由 AT89S51 單片機作 為控制器 ,外加 LCD1602 和若干按鍵構成人機交互界面 ,同時設有報警裝置。它有 20 個引腳 ,其中有 18 個是可編程的 I0 口 ,具有豐富的擴展功能 ,并且內部集成了 RC 振蕩器 ,無需外部晶振。同時還具有報警功能 ,當系統(tǒng)檢測到溫濕度異常時能經(jīng)行聲光報警。采集模塊主要完成溫度河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 20 采集和濕度采集。 （ 3）選擇支持浮點運算的控制器。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 21 第 4 章 溫室大棚的 GPRS 監(jiān)控系統(tǒng) GRPS 的溫室自動控制系統(tǒng) ,是基于目前我國溫室大棚生產(chǎn)的特點 ,既能滿足個體農(nóng)民生產(chǎn)的需要 ,又便于企業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)的需要。本設計采用 Sony／ Ericsson公司工業(yè) GPRS模塊 GR64。 圖 系統(tǒng)結構圖 硬件電路設計 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 22 信號檢測 溫室大棚各點的溫度、濕度及光照等與位置的不同而分布不均勻 ,各點差異較大 ,為提高測量精度 , 對于室內不同位置 ,采用多點檢測和循環(huán) 檢測的方式。 GPRS 無線網(wǎng)的優(yōu)勢在于能提高資源利用率 ,在通信過程中不需要建立保持電路 ,符合數(shù)據(jù)通信突發(fā)性的特點 ,它組網(wǎng)迅速靈活、成本低、覆蓋范圍廣、實時在線、按數(shù)據(jù)流量計費、登錄網(wǎng)絡快捷等。 系統(tǒng)控制器 該設計 AVR 單片機 ATmega16 作為主控器。土壤調濕主要通過澆水來實現(xiàn) ,由自動噴頭來完成。 單片機部分軟件 主要完成的功能是 : 接收溫度、濕度數(shù)據(jù)采集信息 ,與設定值進行比較 , 如果超出設定范圍向 GPRS 模塊發(fā)送告警信息 ,通過 GPRS 網(wǎng)絡向監(jiān)控中心和管理者告警。用戶目前可以使用兩種套接字 ,它們是數(shù)據(jù)報套接字( datagram socket s) 和流式套接字 ( stream socket s)。 系統(tǒng)的總體結構和特點 系統(tǒng)的總體結構 溫室大棚檢測控制系統(tǒng)為滿足室內環(huán)境檢測的實時性要求，應采用多級子系統(tǒng)分布式結構。 3. 信息處理子系統(tǒng) 信息處理子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分，包括環(huán)境參數(shù)預設置、信號處理和控制 3 個部分。 主要特點 信號檢測的多元化 本特點指檢測信號有溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度等多種不同類型的信號，并且同一種類型的信號又有若干多個檢測點。其功能是執(zhí)行相應的控制命令。這樣整個系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)完全可以使用相應的高級程序設計語言通過調用原碼庫來完成，可以方便、靈活地設計出用戶界面良好、質量優(yōu)良的系統(tǒng)軟件。溫度檢測電路將檢測到的溫度轉換成電壓，該模擬電壓經(jīng) ADC0809 轉換后，進入 89C51 單片機，單片機通過比較輸入溫度與設定溫度來控制風扇或電爐驅動電路，當棚內溫度在設定范圍內時，單片機不對風扇或電爐發(fā)出動作 。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 30 參 考 文 獻 [1] 于海業(yè) . 溫室環(huán)境自動檢測系統(tǒng) .農(nóng)業(yè)工程學報 ， 1997 [2] 牛皖閩 ，何立新 .溫室控 制系統(tǒng)試驗裝置與系統(tǒng)分析 .齊齊哈爾輕工學院學報 ， 1995 [3] 韓冰 , 李芬華 . GPRS技術在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中的應用 . 電子技術 , 2021 [4] 周振安 . 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實踐 . 北京 ： 地震出版社 , 2021 [6] 鄭鋒 , 王巧芝 , 孫西瑞 . 溫室大棚自動控制系統(tǒng)的設計 . 農(nóng)機科技與信息 ， 2021 [6] 路康 , 馬斌強 , 劉美琪 , 袁超 . 溫室大棚動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)的設計 . 河南農(nóng)業(yè)大學學報 ,2021 [7] 李敏，孟臣 . 溫室大棚計算機測控系統(tǒng)的研制 .計算機與農(nóng)業(yè)， 2021 [8] 丁鎮(zhèn)生 . 傳感器及傳感器技術應用 .北京： 電子工業(yè)出版社， 1998 [9] 何希才 , 薛永毅 . 傳感器及其應用實例 . 北京 ： 機械工業(yè)出版社 . 2021 [10] 曹柏榮 , 瞿丹晨 . 溫室大棚中 CO2濃度測量儀 .儀表技術與傳感器 , 2021 [11] 彭其圣 , 劉松齡 . 單片機溫室大棚種植參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng) . 中南民族大學學報 :自然科學版 , 2021 [12] 周航慈 . 單片機應用程序技術 . 北京 ： 北京航空航天大學出版社 , 2021 [13] 鄭鋒 , 王巧芝 , 孫西瑞 . 溫室大棚自動控制系統(tǒng)的設計 .農(nóng)機科技與信息 . 2021 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 31 附錄 主程序流程圖 。總結了溫室環(huán)境控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，分析了現(xiàn)有溫室環(huán)境控制系統(tǒng)存在的不足。 第 6章為總結， 這些數(shù)據(jù)都是真實可靠的。從圖中可以看出，整個系統(tǒng)軟件由 3 大部分組成： 1 數(shù)據(jù)采集軟件，包括系統(tǒng)的初始化、數(shù)據(jù)采集卡的初始化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸； 2 信號處理和控制軟件。由于外界氣候環(huán)境的變化具有很大的隨機性，要實時保持溫室內環(huán)境的相對穩(wěn)定，必須對其進行連續(xù)監(jiān)測。另一方面可將作物不同生長期對溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度要求進行設置，進而對其進行數(shù)據(jù)擬合，以確定其在整個生長過程中對上述因素的要求。 1. 傳感器子系統(tǒng) 傳感器子系統(tǒng)是檢測控制系統(tǒng)的主要信息來源，它關系到整個系統(tǒng)檢測，分析加工和控制的可靠性與準確性。由于溫度數(shù)據(jù)的共享是隨機訪問的 ,不需要一直訪問數(shù)據(jù) ,所以本文使用 UDP方式。 AVR 單片機與 GPRS 模塊的通信其實就是單片機通過 AT 指令控制 GPRS 模塊 ,通過向 GPRS 手機模塊寫入