【正文】 河南機電高等專科學校畢業(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技術在數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)中的應用 . 電子技術 , 2021 [4] 周振安 . 數據采集系統(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)參數測試系統(tǒng)的設計 . 河南農業(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 .農機科技與信息 . 2021 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 31 附錄 主程序流程圖 。近年來隨著傳感器技術、計算機技術、網絡技術、智能控制技術以及生物技術等高新技術和手段的飛速發(fā)展，帶來了溫室環(huán)境控制方面的一場革命。該設計還具有對溫度的實時顯示功能，對棚內環(huán)境溫度的預設功能?？偨Y了溫室環(huán)境控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，分析了現有溫室環(huán)境控制系統(tǒng)存在的不足。溫度檢測電路將檢測到的溫度轉換成電壓，該模擬電壓經 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 。所以對這些參數的控制是至關重要的。溫室控制主要是根據外界環(huán)境的溫度、濕度、 CO2，含量、光照以及風速、風向、雨量等氣候因素，來控制溫室內的溫度、濕度、通風、光照，創(chuàng)造出適合作物生長的最佳環(huán)境，同時還需 對影響作物生長的各種營養(yǎng)元素進行動態(tài)的配方管理。 第 6章為總結， 這些數據都是真實可靠的。這樣整個系統(tǒng)軟件的實現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。 圖 系統(tǒng)軟件結構 軟件的實現 就一般的數據采集卡，一方面隨卡提供的說明書包括了有關該卡的地址及功能說明，編程及硬件說明，并提供了相應的高級語言（常見的有 BASIC、 C 語言）操作例程。數據河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 28 采集和數據處理兩部分是互相聯系的，它們之間用數據緩沖區(qū)作為聯系的紐帶； 3伺服軟件。從圖中可以看出，整個系統(tǒng)軟件由 3 大部分組成： 1 數據采集軟件，包括系統(tǒng)的初始化、數據采集卡的初始化、數據采集和數據傳輸； 2 信號處理和控制軟件。其功能是執(zhí)行相應的控制命令。其功能為通過傳感器拾取溫室大棚內的溫度、濕度、光照度和二氧化碳濃度信號，以滿足數據采集卡對信號的要求； (2)信號采集分析處理和控制部分。 系統(tǒng)功能的易擴充性 系統(tǒng)設計采用面向對象機制和模塊化結構設計，在不需改動系統(tǒng)結構的情況下，容易增加新的模塊，使系統(tǒng)的功能擴充容易、方便。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。 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。照明機構，通過對照明燈的開 或關，以實現對溫室內光照度的調節(jié)。 4. 伺服子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)包括溫度調節(jié)機構，通過對降溫設備（如濕簾風機）、加熱設備（如熱風機）的工作方式及時間的控制以實現對溫度的調節(jié)功能。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，進而對其進行數據擬合，以確定其在整個生長過程中對上述因素的要求。 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)境參數預設置、信號處理和控制 3 個部分。在檢測控制系統(tǒng)中，為滿足實時性要求，一般應選用速度較高，多種采樣觸發(fā)方式，多路采樣保持的多通道數據采集卡。由于溫室大棚一般構造面積較大，傳感器屬定點使用 的一次性儀表，故各類傳感器的使用數量較多。 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。 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。而溫室大棚的檢測控制系統(tǒng)是實現其生產自動化、高效化的最關鍵、最為重要的環(huán)節(jié)。在客戶端也可以隨時請求服務器端的數據 ,以達到溫度數據的共享。由于溫度數據的共享是隨機訪問的 ,不需要一直訪問數據 ,所以本文使用 UDP方式。用戶目前可以使用兩種套接字 ,它們是數據報套接字( datagram socket s) 和流式套接字 ( stream socket s)。 (1)建立一個 TCP 通信 : AT*E2IPO=X,“ XXX. XXX. XXX. XXX” ,PORT 建立 SOCKET 連接 ,XXX. XXX. XXX. XXX 為監(jiān)控中心計算機端 IP 地址 ,PORT 為端口號。同樣是通過 AT 指令完成 ,也就是通過串口向 GPRS 模塊發(fā)送 AT 指令。 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 手機模塊寫入不同的 AT 指令能完成多種功能 ,如網絡登陸、發(fā)送 GPRS 消息、讀取 GPRS 消息等。 單片機部分軟件 主要完成的功能是 : 接收溫度、濕度數據采集信息 ,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 網絡向監(jiān)控中心和管理者告警。在設計中采用模塊化方式 ,主要由主程序 ,溫度、濕度、光照、土壤濕度等參數采集子程序 , 外圍設備控制子程序 , GPRS 模塊控制子程序等模塊組成。 軟件系統(tǒng)設計 系統(tǒng)軟件采用 C51語言設計。當超過報警限時 ,通過語音芯片和發(fā)光二極管進行聲光報警。土壤調濕主要通過澆水來實現 ,由自動噴頭來完成。主控器控制功能主要包括調濕、調溫、調節(jié)光照、自動灌溉等控制。通過 AVR 單片機 ATmega16 控制 SHT15 每 3 s啟動一次轉換。當啟動溫濕度轉換后 , SHT15 開始轉換。 系統(tǒng)控制器 該設計 AVR 單片機 ATmega16 作為主控器。在本系統(tǒng)中 ,它帶有 GSM /GPRS 全套語音和數據功能 ,具有M2M 通信解決方案的全部核心功能。本文采用其串行接口 ,SIM卡接口和電源接口。本系統(tǒng)選用 GPRS 通信取代 GSM 短消息的原因 ,是因為該設計對系統(tǒng)實時性要求較高 ,GPRS 具有覆蓋范圍廣、數據傳輸速度快、通信質量高、永遠在線和按流量計費等優(yōu)點 ,所以無論從性能或是經濟角度 , GPRS 較 GSM 短信 都有很大優(yōu)勢。 GPRS 無線網的優(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 ,符合數據通信突發(fā)性的特點 ,它組網迅速靈活、成本低、覆蓋范圍廣、實時在線、按數據流量計費、登錄網絡快捷等?？梢院芊奖愕貜?LCD 直觀地讀出溫度數據。此外 ,體積微小、響應迅速、低能耗、可浸沒、抗干擾能力強、溫濕一體 ,兼有露點測量 ,性價比高 ,使該產品能夠適于多種場合的 應用。數字傳感技術 ,具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。 圖 系統(tǒng)結構圖 硬件電路設計 河南機電高等?？茖W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。用戶還可以根據需要打印數據表格和圖形。數據庫數據訪問采用 ODBC 方式 ,用 SQL 語句進行數據庫的操作。上位機系統(tǒng)是以 X86 計算機為核心的 C/ S 模型的網絡 ,可以實現對數據的復雜處理和保存。本設計采用 Sony／ Ericsson公司工業(yè) GPRS模塊 GR64。 ATmega16接受多路傳感器模塊信息并 進行處理、判斷 ,控制 LCD 液晶模塊 FYD128640402B實時顯示現場的環(huán)境參數；然后控制溫度、濕度、光照控制器調節(jié)溫室環(huán)境參數 ,最后通過 GPRS 網絡傳輸到監(jiān)控中心；監(jiān)控中心為通過串口與 GPRS 模塊連接的計算機 ,完成各種信息的存儲、統(tǒng)計和控制命令發(fā)送功能。 系統(tǒng)結構 系統(tǒng)主要由兩部分組成 :下位機系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)。并可聯網實時顯示及語音播報 ,進行溫度報警。 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的特點 ,既能滿足個體農民生產的需要 ,又便于企業(yè)規(guī)模的生產的需要。 硬件可靠性設計 單片機硬件系統(tǒng)的抗干擾能力與元器件質量、裝配質量等因素都有關系 , 但其中起決定作用的是設計過程 , 因此在設計中我們采取了以下抗干擾措 施 : (1) 采用光電隔離； (2)采用過壓保護電路； (3)采用抗干擾穩(wěn)壓電源； (4)采用良好的接地系統(tǒng)。 可靠性設計 用于工業(yè)控制場合的系統(tǒng)對可靠性有較高的要求 , 只有具有較高可靠性的系統(tǒng)才具有實用價值。 （ 5）數值處理利用定點算法。 （ 3）選擇支持浮點運算的控制器。 減小誤差的方法有以下幾種 : （ 1）選擇高精度的傳感器。硬件帶來的誤差包括傳感器選型 ,采樣電路器件選型和電路設計等方面?？刂颇K功能是控制調溫裝置和調濕裝置。采集模塊主要完成溫度河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 20 采集和濕度采集。報警模塊 是指溫度或濕度出現異常時 ,發(fā)出警報?？刂茮Q策模塊根據下位機傳輸的數據判斷當前是否需要調溫或調