【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)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(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，首先向溫度傳感器載入數(shù)據(jù)信息，完成初始化，再次載入數(shù)據(jù)，使其開始轉(zhuǎn)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(dāng)傳感器不能夠正常工作 19 時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其他裝置誤操作，為避免這種情況，當(dāng)沒有正常檢測到溫度傳感器時(shí)，則不會(huì)進(jìn)行讀寫操作，而是顯示錯(cuò)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(shè)置，分別顯示離子濃度對應(yīng)的電壓值的個(gè)位以 及小數(shù)點(diǎn)后一位、后兩位。由于離子濃度信號(hào)只能夠轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用 PCF8591 作為 AD轉(zhuǎn)換芯片，將模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并最終在 LCD 上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。先初始化 LCD，將顯示起始位置設(shè)置為第一行的第一個(gè)字符并進(jìn)行顯示，然后對 PCF8591 專用變量進(jìn)行定義，對 I2C 總線初始化，設(shè)置顯示通道之后，對顯示位置進(jìn)行選擇，然后讀取整數(shù)位的數(shù)值，此方法依次對小數(shù)后一位與后兩位進(jìn)行顯示，如果有錯(cuò)誤則重新來，重新對 I2C總線初始化，重新設(shè)置顯示位置并讀取數(shù)據(jù)。最后將數(shù)字輸出傳入單片機(jī)控制由LCD 對營養(yǎng)液離子濃度轉(zhuǎn)換而來的電壓信號(hào)進(jìn)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(shè)計(jì)中，我們僅設(shè)計(jì)兩個(gè)溶液罐，一個(gè)為濃度較高的營養(yǎng)液罐，另一個(gè)為清水罐。當(dāng)電壓值高于設(shè)定的閾值時(shí)，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(shí)間，攪拌均勻后再次測量，若依然高于設(shè)定閾值，繼續(xù)加入清水對營養(yǎng)液進(jìn)行稀釋；若低于閾值，則打開營養(yǎng)液罐，對營養(yǎng)液進(jìn)行補(bǔ)充，直到營養(yǎng)離子保持在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)。 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(hào)采集系統(tǒng)分別對溶液中的溫度以及鉀離子濃度進(jìn)行檢測。為驗(yàn)證所檢測信號(hào)的準(zhǔn)確性，作者設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)分別對溶液溫度以及鉀離子濃度進(jìn)行測試。經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性都表現(xiàn)得很好。 溫度測試 因?yàn)椴煌瑴囟认聽I養(yǎng)液鉀離子的活度不同，故在實(shí)際應(yīng)用中營養(yǎng)液的溫度應(yīng)根據(jù)具體蔬菜品種在不同生長階段的需求進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，由于無土栽培下的蔬菜緩沖能力遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)土壤栽培方式下的緩沖能力，溫度測量的準(zhǔn)確性對于溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性顯而易見。 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進(jìn)單片機(jī)內(nèi)，通過測量不同環(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，通過測量多組數(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)（ /℃ ） 檢測溫度（ T/℃ ） 18 20 22 24 26 28 30 表 41 溫度檢測情況表 通過上述數(shù)據(jù)，可以看出檢測到的溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)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(biāo)準(zhǔn) KCl 溶液進(jìn)行檢測，得到對應(yīng)的電勢 ,再帶入能特斯方程中進(jìn)行驗(yàn)證。 通過表 21 以及 22，可查得標(biāo)準(zhǔn) KCl 溶液的活度系數(shù) 以及鉀離子電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位 。將鉀離子電極與參比電極同時(shí)放入 ，測量電壓 E 為 ，將 各個(gè)參數(shù)代入能特斯方程中，可由計(jì)算得理論的計(jì)算電勢 =。 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，得到如下表所示數(shù)據(jù)： 標(biāo)準(zhǔn)液濃度（ mol/L） 測量電勢 (E/mV) 計(jì)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(jì)算電勢 由于溫度以及標(biāo)準(zhǔn)液配制誤差等原因，測量電勢與計(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)?？梢宰龀鼋Y(jié)論認(rèn)為鉀離子電極在對 mol/L 的范圍內(nèi)進(jìn)行測量時(shí)是十分可靠的。 5. 總結(jié) 優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 本設(shè)計(jì)用離子電極進(jìn)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(yīng)時(shí)間短、檢測可靠性高等特點(diǎn)。而且隨著電化學(xué)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(shù)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(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性、應(yīng)用性等都較好。但本設(shè)計(jì)也有 24 其缺陷，一是該系統(tǒng)不能根據(jù)作物在不同生長階段的營養(yǎng)需求不同而自動(dòng)調(diào)節(jié)各營養(yǎng)液離子的閾值，設(shè)計(jì)一個(gè)可以進(jìn)行人工操作進(jìn)而對閾值進(jìn)行調(diào)節(jié)的界面將會(huì)大大提高其應(yīng)用性；二是 LCD 顯示的是檢測到的電壓值而實(shí)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(jù)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(jìn)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(chǎn)供應(yīng)的安全性，又可以助農(nóng)民增收。且無土栽培出來的蔬菜品質(zhì)好，品質(zhì)好的蔬菜市場價(jià)格也好。我們有理由相信，在不久的未來，蔬菜種植的重點(diǎn)將會(huì)由傳統(tǒng)的土壤種植轉(zhuǎn)化成新興的無土栽培方式。屆時(shí)，無土栽培營養(yǎng)液自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用無疑會(huì)達(dá)到一個(gè)新的高度。 參考文獻(xiàn) [1] 張亮，毛罕平，馬淑英，陳立東，鄭立新，石磊 ． 國內(nèi)溫室營養(yǎng)液供給系統(tǒng)的現(xiàn)狀研究[J]. 農(nóng)機(jī)化研究 . 20xx (3) ： [2] 林建涵 ．基于電化學(xué)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(nóng)業(yè)大學(xué) ． 20xx [3] 符淼淼，方永鋒，藍(lán)霞，何德峰．蔬菜基地重金屬含量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 電子設(shè)計(jì)工程 . 20xx 19(9) [4] 李程 ， 馮志紅 ， 李丁仁 ．蔬菜無土栽培發(fā)展現(xiàn)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(shù)概況． 山東工程學(xué)院學(xué)報(bào) ． 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(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)．北京：清華大學(xué)出版社． 20xx [8] 譚浩強(qiáng)． C 程序設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社， 1988 [9] 約瑟夫 .王，朱永春，張玲．分析電化學(xué) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社． 20xx(01) [10] 丁緒亮 ． 基礎(chǔ)化學(xué) ． 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(shè)計(jì) ．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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)．中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)． 20xx(02) [13] 陳亞光． 談?wù)劅o土栽培技術(shù) ．農(nóng)家顧問． 20xx(05) [14] 袁鋒偉，黃詩榮，黃鑫． 基于 I~2C 總線的 A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)與虛擬仿真 ．南華大學(xué)學(xué)報(bào)． 20xx(06) [15] 閻秉峰．離子選擇性電極的工作原理．內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)． 20xx（ 02） [16] 鮑士旦．土壤農(nóng)化分析．中國農(nóng)業(yè)出版 社． 20xx（ 01） 致謝 時(shí)光飛逝，轉(zhuǎn)眼間我的大學(xué)已經(jīng)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(dǎo)老師，與我共同奮斗的同學(xué)，以及熱心幫助過我的學(xué)長。 首先，我特別感謝鄒志勇老師給予我悉心的指導(dǎo)，從論文選題、技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(xué) ,讓我學(xué)到了許多知識(shí)。 四年的學(xué)習(xí)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(shí)，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(biāo)，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(xué)的路上默默地付出與支持，我會(huì)加倍努力地在接下來三年的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)自己更遠(yuǎn)大的目標(biāo)。 附錄