【正文】 具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器，使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。本文選用 Atmel公司生產的AT89S52作為 CPU。各個系列的單片機各有所長，在處理速度、穩(wěn)定性、 1/0能力、功耗、功能、價格等方面各有優(yōu)劣。 單片機目前己被廣泛地應用于家電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動化、航空航天等領域。它是把中央處理器 (CPU)、隨機存取存儲器 (RAM)、只讀存儲器 (ROM)、輸入 /輸出端口 (1/0) 等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。微控制器 (單片機 )就是在這種情況下誕生的。本章將針對溫室大棚中的溫度、濕度，以及二氧化碳含量的檢測與控制進行深入的研究。因此，溫濕度、二氧化碳含量檢測技術的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進展。這里采用光電隔離器主要是排除外界的干擾。具體的控制過程是：濕度低于某一值即打開滴灌電磁閥進行噴水，當濕度在期望值的范圍內即關閉電磁閥 。本設計采用的是聲光報警，聲光報警主要是控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率和控制指示燈，使其在指定的區(qū)域一亮一滅，從而達到報警的目的。顯示部分由比較廉價的 LED數碼管對溫度、濕度、二氧化碳濃度進行分時顯。單片機通過 ADC0809A/D轉換器和 TLC2543傳感器 把從傳感器輸出的模擬信號轉換成數字信號。系統(tǒng)總體方框圖如圖 21所示。因而本論文設計的溫室環(huán)境 監(jiān)控系統(tǒng)主要功能是實現溫室內溫度、濕度、二氧化碳濃度等因子的監(jiān)測和控制。溫室在結構上是一個半封閉的系統(tǒng)，溫室內部受溫室結構的制約和影響形成了不同于外界環(huán)境的所謂的“溫室小氣候”，主要包括室內的溫度、濕度、二氧化碳等要素。 系統(tǒng)總體方案設計 當前，隨著農業(yè)科技的發(fā)展，高產高效的設施農業(yè)栽培技術在我國得到了廣泛的應用。該法無需二氧化碳發(fā)生裝置，使用較為簡便。該法成本較低，二氧化碳濃度容易控制，目前在我國的設施栽培中運用較多。 2. 化學反應法 即用酸和碳酸鹽類發(fā)生化學反應產生二氧化碳。補充二氧化碳的方法很多，常用的主要有三種： 1. 燃燒法 通過二氧化碳發(fā)生器燃燒液化石油氣、丙烷氣、天然氣、白煤油等產生二氧化碳。 大氣中二氧化碳平均濃度一般為 %，變幅較小。 二氧化碳的調解與控制 二氧化碳是影響植物進行光合作用的重要因子，如果不足會成為影響植物生長發(fā)育的限制因素。 5．本系統(tǒng)濕度控制方案 本系統(tǒng)濕度控制系統(tǒng)由溫度傳感器檢測溫室內溫度，并與設定值比較，決定啟動加、除濕控制裝置。 3．除濕控制 除濕一般是通過天窗、側窗和卷簾的開啟進行自然通風來實現的，也可以通過軸流風機強制通風來增強這種效果；另外，也可以采用化學方法除濕，除濕效果較好，但成本極高，采用的比較少。經常發(fā)生這樣的現象，會給作物帶來危害，因此需要對濕度進行 調節(jié)和控制：濕度控制一般包括低溫、陰雨季節(jié)的除濕和高溫晴朗天氣的加濕。陰天溫室內空氣相對濕度一般在 90％以上。溫室內相對濕度的條件因季節(jié)、作物種類有所不同，一般在 50％～ 85％為宜。空氣濕度大，會減少作物蒸騰量，作物不易缺水，有利于植物的生長發(fā)育，但空 氣濕度過大，則會使作物的莖葉生長過旺，造成瘋長，影響作物的開花結果。降溫控制等級從低到高是：天窗、側窗的開啟，自然通風降溫；強制通風換氣降溫；遮陽網張開 (晴天時遮陽網張開優(yōu)先于強制通風換氣 )；濕簾風機系統(tǒng)降溫。 冬季加溫根據溫差的大小，決定暖風機啟動的時間，溫差越大，開啟時間越長。減少貫流放熱和通風換氣量包括減少向溫室內表表面的對流傳熱核輻射傳熱、減少覆蓋材料自身的熱傳導散熱、減少溫室外表面向大氣的對流和輻射傳熱、減少覆蓋面的漏風而引起的換氣傳熱；增大保溫比是適當的減低溫室的高度，縮小夜間保護設施的散熱面積，有利提高溫室內晝夜的氣溫和低溫：增大地表熱流量可以采用增大保護設施的透光率，且經常保持覆蓋材料干潔，以及設置防寒溝，防止地中熱量橫向流出。蒸發(fā)冷卻法有濕簾 — 風機降溫法、細霧降溫法、屋頂噴霧法。遮光降溫法是一種在室外與溫室屋頂部相距 40cm處張掛遮光幕，對溫室降溫很有效。熱風采暖系統(tǒng)由熱風爐直接加熱空氣及蒸汽熱交換空氣兩種，前者適用于塑料大棚，后者適用于有集中供暖設備的溫室；熱水采暖系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，溫度分布均勻，北方溫室大都采用此種方式；土壤加溫有釀熱物加溫、電熱加溫和水暖加溫。因而本論文設計的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要功能是實現溫室內溫度、濕度和二 氧化碳濃度等因子的監(jiān)測和控制。 溫室大棚內重要參數的調節(jié)與控制 溫室在結構上是一個半封閉的系統(tǒng)，溫室內部受溫室結構的制約和影響形成了不同于外界環(huán)境的所謂的“溫室小氣候”，主要包括室內的溫度、濕度、二氧化碳等要素。 而溫室環(huán)境控制涉及諸多的領域，遠比一般的工業(yè)環(huán)境控制復雜。農作物對環(huán)境的要求隨著品種、生育階段及晝夜生理活動中心的變化而不斷變化。畢業(yè)（設計）論文 溫室大棚控制系統(tǒng)設計 4 水利電力學院 第二章 研究方案的設計 農業(yè)生產力的發(fā)展主要取決于遺傳與環(huán)境兩大因素。 選題的意義 溫室是反季節(jié)蔬菜、觀賞植物栽培生產中必不可少的設施之一，也是實現我國農業(yè)現代化過程中不可全少的措施之一。該設計過程中充分考慮到性價比，選用價格低、性能穩(wěn)定的元器件，可實現對大棚內溫濕度、二氧化碳濃度的在線實時檢測。研究溫室大棚的控制系統(tǒng)的基本運行規(guī)律、分析溫室大棚的控制系統(tǒng)應用過程中存在著一些問題。 課題內容 在查找國內外關于溫室大棚的控制系統(tǒng)的文獻的基礎上，在指導老師的指導下進行結合某一地方的濕度、溫度、二氧化碳等條件對其進行運行狀況的理論研究。而我國綜合環(huán)境測控技術的研究剛剛起步，目前仍然停留在研究單個或少量環(huán)境因子調控技術的階段，而實際上，溫室內的光照度、溫度、濕度、 C02濃度等環(huán)境因素，都是在相互影響、相互制約的狀態(tài)中對作物的生長產生影響的，環(huán)境要素的空間變化、時間變化都很復雜。因此，以上產品的推 廣使用價值仍然不大。以上產品均沒有面向我國廣大農村現有的 100萬畝傳統(tǒng)溫室的改造工程。 隨后在我國出現了一些國外的仿造產品，如江蘇工學院研制的“溫室環(huán)境測控系統(tǒng)”，主要用于無土栽培實驗溫室，造價仍較高，且處于實驗階段 。目前我國引進溫室的測控系統(tǒng)大多投資大、運行費用過高，并且測控系統(tǒng)中所側重考慮的環(huán)境參數與我國的氣候特點存在矛盾。但這些溫室也存在著許多不足之處，主要表現在 : （ 1）價格昂貴，國內農業(yè)生產目前難以接受。與此同時，從 1979年至 1994年，從歐美、日本等國家引進了一系列現代化溫室 (包括加溫系統(tǒng)、濕簾降溫系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、監(jiān)測與集中控制系統(tǒng)及其它附屬設施 )進行實驗研究。計算機對這些系統(tǒng)的控制己經不是簡單的、獨立的、靜態(tài)的直接數字控制，而是基于環(huán)境模型上的監(jiān)督控制，以及基于專家系統(tǒng)上的人工智能控制，一些國家在實現自動化的基礎上正在向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。目前 ,國外現代化溫室的內部設施己經發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準。隨著計算機技術的進步和智能控制理論的發(fā)展，近百年來，溫室大棚作為設施農業(yè)的重要組成部分，其自動控制和管理技術不斷得以提高，在世界各地都得到了長足的發(fā)展 .特別是二十世紀 70年代電子技術的迅猛發(fā)展和微 型計算機的出現，更使溫室大棚環(huán)境控制技術產生了革命性的變化。 1. 國外研究現狀 西方發(fā)達國家在現代溫室測控技術上起步比較早 ,1949年，借助于工程技術的發(fā)展，美國建成了第一個植物人工氣候室，開展了植物對自然環(huán)境的適應性和抗御能力的基礎及應用研究。 因此，要綜合考慮在我國不同地區(qū)，不同溫室形式，進行再創(chuàng)造，開發(fā)出適合國情、面向整套溫室栽培環(huán)境、價格低廉的微機控制系統(tǒng)，是我國當今溫室生產與控制中一項亟待解決的問題。它能夠有效地改善農業(yè)生態(tài)、生產條件，促進農業(yè)資源的合理開發(fā)利用，提高土地利用率、作業(yè)精 度、勞動生產率和社會、經濟效益。完整的環(huán)境控制系統(tǒng)包括控制器 (控制軟件 )、傳感器、和執(zhí)行機構，最簡單的控制系統(tǒng)由單控制器 +單傳感器 +執(zhí)行機構組成。 溫室中的環(huán)境由多個因子組成，諸如光、溫度、空氣相對濕度、 CO2濃度、土壤水分等是其中較為重要的幾個。這些組件在軟、硬件各方面相互配合的優(yōu)劣決定系統(tǒng)的成敗。溫室是一個集結構、機電、生物與環(huán)境為一體的綜合系統(tǒng)。要改變這種狀況，將現代計算機技術引入農業(yè)溫室，實現農業(yè)溫室的自動控制，是最有效的途徑之一。 溫室工程是以綜合國力的強盛為背景，以農用工業(yè)的發(fā)展為基礎，以生物技術、工程技術、信息技術的發(fā)展為依托的高新技術產業(yè)。此外，我國地域遼闊，屬于大陸性季風氣候，與同緯度的國家和地區(qū)相比具有氣溫年差大，極端氣候條件惡劣等特點，對于我國溫室生產極為不利。同時，也要注意到我國的另一現實：我國資源、能源相對匱乏，農民經濟實力有限，但人力資源豐富。解決此問題的關鍵是大力發(fā)展農業(yè)科技，逐步走向農業(yè)現代化。 大力發(fā)展中小型基于單片機控制的溫室大棚是以符合我國現有的基本國情為出發(fā)點，以此為基點在不遠的將來以小變大、以單一變綜合，從而促進我國農業(yè)從傳統(tǒng)農業(yè)方式到自動化方式的實現，以及將來向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。而當今國內常見的智能溫室控制系統(tǒng)都是采用人工控制或者 PLC方案，價格昂貴，較大部分用戶經濟能力承受不起。目前，我國農村使用的簡易溫室大棚絕大部分采用手動控制、生產效率低下、單位產品的生產成本偏高。 附錄 B .............................................................................. 49 第一章 緒論 水利電力學院 1 第一章 緒論 課題背景及研究現狀 我國人多地少，氣候條件惡劣。 致謝 ................................................................................ 39 參考文獻 ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。 When measured values below or above appropriate value, the output switch quantity control。 關鍵詞： 溫室大棚，溫濕度，二氧化碳，測控，單片機 ABSTRACT III ABSTRACT Greenhouse is an important part of facilities agriculture, greenhouse canopy measurement and control system is to achieve greenhouse production management automation, scientific basic guarantee. Based on the analysis of the monitoring data, bined with the crop growth rule, control the environmental condition, make crops in not suitable for growth, available in than antiseason outdoor more optimal environmental conditions growth, thus make crops reach high quality, high yield, high efficient cultivation purpose. This system by using puter automatic control technology, will detect and control process is fully automated and realize in greenhouse temperature, humidity, carbon dioxide concentration of automatic control. System layout has four ponents, namely: data collection part, signal processing parts, control and execution part, serial munication parts. This system can realtime detection and display in greenhouse temperature, humidity, carbon dioxide concentration, based on crop appropriate value issued executive output, in order to provide a good environment crop. System mainly has the following functions: the environmental factor to the current measure and record, adopted four LED display