【文章內容簡介】 溫作用 ,根本不能實現(xiàn)對溫度、濕度、光照等環(huán)境因子的調控。 6 機械化水平低 ,調控能力差 ,作業(yè)主要依靠人力。生產管理主要靠經驗和單因子定性調控。 本課題任務 針對我國蔬菜大棚存在的問題 ,通過調查分析 ,確定了設計任務。本系統(tǒng)要能對溫濕度、光照度進行實時采集 ,采集到的數(shù)據(jù)傳入單片機中 ,通過單片機對采集到的數(shù)據(jù)進行處理 ,處理過的數(shù)據(jù)通過單片機接口送達顯示模塊顯示 ,當數(shù)據(jù)超出系統(tǒng)設定的報警值時 ,系統(tǒng)會進行報警 ,要能通過按鍵調整報警上限值。 2 系統(tǒng)總體設計方案 系 統(tǒng)設計的思路 本課題研究的是蔬菜大棚智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計 ,所以必須先對蔬菜的生長進行了解 ,眾所周知 ,蔬菜的生長三要素是溫度、濕度、光照度 ,在設計本系統(tǒng)前必須對三要素進行了解 ,因此我對三要素進行了初步研究 ,了解了他們對蔬菜生長的影響。 (1)光照與溫度對蔬菜的影響 光照和溫度對作物的的影響最大 ,在光照的條件下 ,蔬菜體才能把二氧化碳和水轉化成有機物和氧 ,同時將光能轉化成化學能 在大棚生產的過程中 ,光照和溫度缺一不可 ,溫度的控制至關重要 ,低溫和高溫都會帶來負面影響 持續(xù)的低溫很不利于蔬菜的生長和發(fā)育 ,它會降低光合作用的速度 ,使礦物質的吸收遲緩 ,使得蔬菜的器官代謝活動收到抑制 ,導致生長發(fā)育緩慢 ,甚至在葉面上出現(xiàn)壞死現(xiàn)象 ,所以大多數(shù)蔬菜都有一個臨界溫度 ,如果低于這個溫度 ,蔬菜就會受到損壞同理 ,溫度過高同樣對溫度有著致命的影響 ,特別是在開花的時候 在高溫的驅使下 ,蔬菜的光合作用減弱 ,呼吸作用增強 ,過分的高溫使得蔬菜的兩個過程產生嚴重紊亂 ,使得蔬菜的生長速度加快 ,增加了體內蛋白質的凝聚水平 ,長時間的高溫亦可加速蔬菜的死亡。 (2)濕度影響 濕度對蔬菜的影響同樣不可忽視 ,及時的給蔬菜的體內供應更多的養(yǎng)分 ,加快蔬菜體內水分和無機鹽的運輸 ,保證根莖葉花等各個器官順利生長 ,作用十分重要。蒸騰作用的目的就是通過把水分從蔬菜的葉子中蒸發(fā)出來 ,蒸騰在蒸騰的過程中 ,能增加空氣的濕度 ,所以植被繁茂的地方一般來說對氣候和空氣起著積極的調節(jié)作用 ,但是反過來 ,空氣的濕度同樣影響著蔬菜蒸騰作用是否能順利進行 ,濕度過高 ,使得蒸騰作用減弱 ,蔬菜體內養(yǎng)分供給不足 ,蔬菜體會變得發(fā)黃脆弱 ,缺乏營養(yǎng)。同理 ,蒸騰作用越大 ,使得作物的水分和礦物質蒸發(fā)過快 ,蔬菜易出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象 ,不僅如此 ,光、溫度、風、 C02 濃度同樣會對作物起著不同程度的影響。 系統(tǒng)性能分析 該系統(tǒng)是以太原為地理背景 ,以番茄的生長環(huán)境為設計背景來設計的一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ,所以系統(tǒng)的性能必須符合番茄的生長習性。 番茄的生長習性及特點 番茄 ,別名西紅柿、洋柿子、柿子、番柿 ,起源于南美洲的安第斯山的秘魯、厄瓜多爾、玻利維亞等地。 對溫度的要求 番茄是喜溫性蔬菜 ,在正常條件下 ,同化作用最適宜的溫度為 20~25℃ ,溫度低于 15℃ ,不能開花或授粉受精不良 ,導致落花等生殖生長障礙。溫度降至 10℃時 ,植株停止生長 ,長時間 5℃以下的低溫能引起低溫危害。溫度上升到 30℃ 時 ,同化作用顯著降低 ,升高至 35℃以上時 ,生殖生長受到干擾與破壞 ,即使是短時間的 35℃的高溫 ,也會產生生理性干擾 ,導致落花落果或果實不發(fā)育。 不同生育時期對溫度的要求及反應是有差別的。種子發(fā)芽的適宜溫度為25~30℃ ,最低 12℃。幼苗期的適宜溫度為 20~25℃ ,開花期對溫度比較敏感 ,白天適溫為 20~30℃ ,過低 (15℃以下 )或過高 (35℃以上 )都不利于花器官的正常發(fā)育。結果期適溫為 25~28℃ ,溫度低 ,果實生長速度慢 ,日溫增高到 30~35℃時 ,果實生長速度較快 ,但著果少 ,夜溫過高不利于營養(yǎng)物質積累 ,果實 發(fā)育不良。26~28℃以上的高溫能抑制番茄茄紅素及其它色素的形成 ,影響果實正常轉色。由此可得結論 :番茄最是生長溫度為 20~30℃。上下限分別為 35℃和 15℃。 (2)對光照的要求番茄是喜光性作物 ,在一定范圍內 ,光照越強 ,光合作用越旺盛。 番茄不同生育期對光照的要求不同。發(fā)芽期不需要光照 ,有光反而抑制種子發(fā)芽 ,降低種子的發(fā)芽率 ,延長種子發(fā)芽時間。幼苗期既是營養(yǎng)生長期 ,又是花芽分化和發(fā)育期 ,光照應保持在 20200lx~52020lx 之間 ,光照不足 ,光合作用降低 ,植株營養(yǎng)生長不良 ,將使花芽分化延遲 ,著花節(jié)位上升 ,花數(shù)減少 ,花的素質下降 ,子房變小 ,心室數(shù)減少 ,影響果實發(fā)育。開花期光照不足 ,容易落花落果。結果期在強光下坐果多 ,單果大 ,產量高。反之在弱光下坐果率降低 ,單果重下降 ,產量低 ,還容易產生空洞果和筋腐果。所以可得結論番茄最適生長光照度為20200lx~52020lx。上、下限值分別為 55000lx 和 2020lx。 (3)對濕度的要求 番茄地上部莖葉繁茂 ,蒸騰作用比較強烈 ,但番茄根系比較發(fā)達 ,吸水力較強 ,對水分的要求屬于半耐旱蔬菜。不同生長時期對水分需求不同。番茄第一花序開花結實期 ,為使開花整齊 ,不落花 ,確保前期的產量 ,要控制植株的營養(yǎng)生長 ,調節(jié)好秧與果之間的關系。一方面要降低棚溫 ,白天棚溫保持在20~25℃ ,夜間 13~15℃較為適宜。此時空氣相對濕度控制在 45%~55%,盛果期大棚內空氣濕度保持在 45%~55%最適宜 ,棚內濕度過大 ,易發(fā)生各種病害 ,尤其在每次澆水后或陰雨天 ,必須加大通風量 ,以降低棚內濕度。當外界夜 溫不低于 15℃時 ,可晝夜通風 ,棚溫過高還會使番茄紅素氧化分解 ,影響果實著色?？梢?,對番茄而已 ,最適宜濕度為 45%~55%之間。上、下限值分別為 %32~65%。 本系統(tǒng)功能簡介 本系統(tǒng)的設計是以符合番茄的生長習性為原則 ,針對小型蔬菜大棚而設計的 ,大棚規(guī)格為 667?,每個大棚內放置 5 個本設計成品 ,根據(jù)番茄的生長需要 ,每個成品都要能實現(xiàn)以下功能 : (1)能在番茄最適生長環(huán)境范圍內工作。 (2)實現(xiàn)蔬菜大棚內溫濕度、光照度的采集。 (3)實現(xiàn)采集到的溫濕度、光照的進行顯示。 (4)實現(xiàn)報警功能。 (4)實現(xiàn)對報警上下限值的設置功能。 溫濕度傳感器的選擇 溫濕度傳感器介紹 溫濕度傳感器就是能夠感知和測量環(huán)境中某點溫度和濕度的一種敏感元器件 ,它將環(huán)境中的溫度、濕度或者與其相關的參量的信息轉換成電信號 ,根據(jù)這些電信號的強弱便可獲得被監(jiān)測點在環(huán)境中的溫度、濕度信息從而可以進行檢測、監(jiān)控、報警 。還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、監(jiān)控、報警系統(tǒng)。 溫濕度傳感器分類 根據(jù)輸出信號的模式 ,溫濕度傳感器可以分為以下三類 : (1)模擬輸出型溫濕度傳 感器 該類型傳感器是輸出模擬信號的傳感器 ,他們的輸出信號是微弱的電信號 ,在一些溫濕度范圍內線性不好 ,需要進行各種補償 ,還有熱慣性大 ,響應時間慢。例如 :模擬型溫濕度傳感器 HTG3515CH 以及JWSL3 系列溫濕度傳感器。該類傳感器適用于通訊機房、辦公室、倉庫、醫(yī)院、檔案館良好環(huán)境的溫濕度測量。 (2)邏輯輸出型溫濕度傳感器 邏輯輸出型溫濕度傳感器判斷溫度、濕度是否超出了一個設定范圍 ,一旦溫濕度超出所規(guī)定的范圍 ,則發(fā)出報警信號。 LM56501650 6509/6510 是其典型代表。該類傳感器主要應 用在并不需要嚴格測量溫度值 ,只關心溫度是否超出了一個設定范圍 ,的測很難場合。 (3)數(shù)字輸出型溫濕度傳感器 數(shù)字輸出型溫濕度傳感器輸出的信號直接就是數(shù)字信號 ,他的特點是 :無需 A/D 轉換 ,坑干擾能力強 ,無需外部放大電路 ,外圍電路簡單。例如 :DHT1HTG383X 系列、 SHTII 等 ,該類溫濕度傳感器應用范圍較廣 ,車行業(yè)、樓宇控制、暖通空調、電力機房、農業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等領域。 根據(jù)本系統(tǒng)設計綜合考慮 ,本課題采用數(shù)字輸出型溫濕度傳感器 DHT11采集溫濕度。 數(shù)字型溫濕度傳感器 DHT11 簡介 1)產品概述 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術 ,確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件并與一個高性能 8 位單片機相連接。 圖 BHTII 實物圖 (2)產品亮點 成本低、長期穩(wěn)定、相對濕度和溫度測量、品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、超長的信號傳輸距離、數(shù)字信號輸出、精確校準。 (3)外形尺寸 (單位 :mm)圖 BHT11 外形尺寸 (4)產品特性 : ①濕 度測量范圍 :209