【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數不少于萬字。有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程

　　

【正文】 溫度時，首先向溫度傳感器載入數據信息，完成初始化，再次載入數據，使其開始轉換溫度信息，最后發(fā)出命令，完成溫度讀取。由于溫度傳感器是置于溶液中的，當傳感器不能夠正常工作 19 時，會導致其他裝置誤操作，為避免這種情況，當沒有正常檢測到溫度傳感器時，則不會進行讀寫操作，而是顯示錯誤。其程序流程圖如下，子程序見附錄。 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 初始化設置，分別顯示離子濃度對應的電壓值的個位以 及小數點后一位、后兩位。由于離子濃度信號只能夠轉換成電壓信號，本設計采用 PCF8591 作為 AD轉換芯片，將模擬電壓量轉換成數字量并最終在 LCD 上進行實時顯示。先初始化 LCD，將顯示起始位置設置為第一行的第一個字符并進行顯示，然后對 PCF8591 專用變量進行定義，對 I2C 總線初始化，設置顯示通道之后，對顯示位置進行選擇，然后讀取整數位的數值，此方法依次對小數后一位與后兩位進行顯示，如果有錯誤則重新來，重新對 I2C總線初始化，重新設置顯示位置并讀取數據。最后將數字輸出傳入單片機控制由LCD 對營養(yǎng)液離子濃度轉換而來的電壓信號進行顯示。程序流程圖如下，子程序見附錄。 20 電磁閥控制子程序 在本設計中，我們僅設計兩個溶液罐，一個為濃度較高的營養(yǎng)液罐，另一個為清水罐。當電壓值高于設定的閾值時，則說明營養(yǎng)液中的離子濃度過高，則清水罐的閥門打開一段時間，攪拌均勻后再次測量，若依然高于設定閾值，繼續(xù)加入清水對營養(yǎng)液進行稀釋；若低于閾值，則打開營養(yǎng)液罐，對營養(yǎng)液進行補充，直到營養(yǎng)離子保持在設定的閾值范圍內。 LCD 顯示模塊程序與離子濃度采集和溫度采集互相交叉，在這里就不再贅述。 21 4. 系統(tǒng)測試 在本系統(tǒng)中 ,由兩路傳感器組成的信號采集系統(tǒng)分別對溶液中的溫度以及鉀離子濃度進行檢測。為驗證所檢測信號的準確性，作者設計了兩個實驗分別對溶液溫度以及鉀離子濃度進行測試。經過測試，發(fā)現該系統(tǒng)準確性、穩(wěn)定性都表現得很好。 溫度測試 因為不同溫度下營養(yǎng)液鉀離子的活度不同，故在實際應用中營養(yǎng)液的溫度應根據具體蔬菜品種在不同生長階段的需求進行實時調節(jié)，由于無土栽培下的蔬菜緩沖能力遠低于傳統(tǒng)土壤栽培方式下的緩沖能力，溫度測量的準確性對于溫度調節(jié)系統(tǒng)的重要性顯而易見。 本系統(tǒng)采用 DS18b20 進行溫度采集，將程序中的溫度控制子程序燒寫進單片機內，通過測量不同環(huán)境下的溫度，觀察其穩(wěn)定性并與標準溫度計示數相比較，通過測量多組數據取平均值并得到如下表所示數據： 標準溫度計示數（ /℃ ） 檢測溫度（ T/℃ ） 18 20 22 24 26 28 30 表 41 溫度檢測情況表 通過上述數據，可以看出檢測到的溫度與標準溫度計檢測的溫度誤差較小 , 22 基本能夠滿足無土栽培情形下各種蔬菜對溫度的要求。 離子電極測試 在保持溫度穩(wěn)定的情況下，通過對不同濃度的標準 KCl 溶液進行檢測，得到對應的電勢 ,再帶入能特斯方程中進行驗證。 通過表 21 以及 22，可查得標準 KCl 溶液的活度系數 以及鉀離子電極的標準電極電位 。將鉀離子電極與參比電極同時放入 ，測量電壓 E 為 ，將 各個參數代入能特斯方程中，可由計算得理論的計算電勢 =。 圖 41 分別將鉀離子電極放入標準的 mol/L 的 KCl 溶液中，可類似的計算出各標準濃度下的計算電勢，得到如下表所示數據： 標準液濃度（ mol/L） 測量電勢 (E/mV) 計算電勢 ( /mV) 23 1 1 1 1 1 表 42 各濃度溶液下的測量電勢與計算電勢 由于溫度以及標準液配制誤差等原因，測量電勢與計算數據之間存在一定的誤差， 但誤差在能夠接受的范圍內?？梢宰龀鼋Y論認為鉀離子電極在對 mol/L 的范圍內進行測量時是十分可靠的。 5. 總結 優(yōu)點與缺點 本設計用離子電極進行營養(yǎng)液離子濃度檢測，該濃度傳感器具有檢測范圍寬、響應時間短、檢測可靠性高等特點。而且隨著電化學傳感器的迅速發(fā)展，能夠檢測出蔬菜生長過程中所需的絕大多數離子，其檢測方式也基本與本系統(tǒng)所述方式基本一致。而且該系統(tǒng)結構簡單，穩(wěn)定性、應用性等都較好。但本設計也有 24 其缺陷，一是該系統(tǒng)不能根據作物在不同生長階段的營養(yǎng)需求不同而自動調節(jié)各營養(yǎng)液離子的閾值，設計一個可以進行人工操作進而對閾值進行調節(jié)的界面將會大大提高其應用性；二是 LCD 顯示的是檢測到的電壓值而實際我們所需要的是被檢測離子的濃度，雖然我們濃 度 — 電壓曲線圖，根據電壓可以得到其濃度，但始終缺乏直觀性。 前景與展望 我國的可耕地面積雖然多，但人均耕地面積少，而且隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進耕地面積也正在逐步減少。無土栽培方式不占用耕地，既可以保證糧食生產供應的安全性，又可以助農民增收。且無土栽培出來的蔬菜品質好，品質好的蔬菜市場價格也好。我們有理由相信，在不久的未來，蔬菜種植的重點將會由傳統(tǒng)的土壤種植轉化成新興的無土栽培方式。屆時，無土栽培營養(yǎng)液自動控制技術的應用無疑會達到一個新的高度。 參考文獻 [1] 張亮，毛罕平，馬淑英，陳立東，鄭立新，石磊 ． 國內溫室營養(yǎng)液供給系統(tǒng)的現狀研究[J]. 農機化研究 . 20xx (3) ： [2] 林建涵 ．基于電化學原理的土壤養(yǎng)分快速檢測方法與系統(tǒng)集成研究． 中國農業(yè)大學 ． 20xx [3] 符淼淼，方永鋒，藍霞，何德峰．蔬菜基地重金屬含量檢測系統(tǒng)設計 . 電子設計工程 . 20xx 19(9) [4] 李程 ， 馮志紅 ， 李丁仁 ．蔬菜無土栽培發(fā)展現狀及趨勢． 北方園藝 ． 20xx(02) [5] 杜建福 ， 馬明建 ．營養(yǎng)液檢測與控制技術概況． 山東工程學院學報 ． 20xx(01) [6] 伍德林，毛罕平．基于作物缺素信息的溫室作物灌溉控制系統(tǒng)研究 .20xx(01) [7] 江力．單片機原理與應用技術．北京：清華大學出版社． 20xx [8] 譚浩強． C 程序設計．北京：清華大學出版社， 1988 [9] 約瑟夫 .王，朱永春，張玲．分析電化學 .北京：化學工業(yè)出版社． 20xx(01) [10] 丁緒亮 ． 基礎化學 ． 北京：人民衛(wèi)生出版社 ． 1978(07) [11] 萬江中，陳驥． 一種溫度可控的便攜式食品安全檢測儀的設計 ．傳感器與微系統(tǒng)． 20xx 25 [12] 秦琳琳，王永，孫德敏．營養(yǎng)液組份檢測與控制系統(tǒng)的設計與實現．中國科學技術大學學報． 20xx(02) [13] 陳亞光． 談談無土栽培技術 ．農家顧問． 20xx(05) [14] 袁鋒偉，黃詩榮，黃鑫． 基于 I~2C 總線的 A/D 轉換設計與虛擬仿真 ．南華大學學報． 20xx(06) [15] 閻秉峰．離子選擇性電極的工作原理．內蒙古科技與經濟． 20xx（ 02） [16] 鮑士旦．土壤農化分析．中國農業(yè)出版 社． 20xx（ 01） 致謝 時光飛逝，轉眼間我的大學已經接近尾聲。在畢業(yè)論文即將完成之際，我由衷地感謝我的指導老師，與我共同奮斗的同學，以及熱心幫助過我的學長。 首先，我特別感謝鄒志勇老師給予我悉心的指導，從論文選題、技術實現和論文撰寫等等都給予了我很多幫助，他的工作態(tài)度和樂觀的生活態(tài)度深深地影響著我；我也非常感謝在我完成論文路上幫助過我的同學 ,讓我學到了許多知識。 四年的學習生活，我非常感謝我的專業(yè)老師，您們的諄諄教誨讓我收獲到了非常豐富的課堂知識，也讓我了解到電子世界的神奇，逐漸樹立了走向電子崗位的職業(yè)目標，再次由衷地感謝各位老師。 最后，我由衷地感謝我的父母，您們在我求學的路上默默地付出與支持，我會加倍努力地在接下來三年的學習，實現自己更遠大的目標。 附錄