1. 研究目的与意义
蔬菜的生长对于温湿度具有一定的要求,温湿度太低或太高,不利于蔬菜生长,因此需要对环境的温度和湿度进行监测和控制,使之保持在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在大棚内部悬挂温度计,人工读取调节大棚内的温度,劳动力成本高,容易发生差错。现代化大棚温湿度控制,通过运用传感器技术、微型计算机及单片机技术,自动测控大棚的温度、湿度等,适应蔬菜生长需要,达到早熟、优质、高产的目的。
本课题针对蔬菜大棚温湿度的监测和控制需求,设计一种基于单片机的温湿度检测控制系统。系统采用单片机进行控制,利用温湿度传感器检测温湿度,并在数码管上显示当前温湿度。系统能够自动比较设定参数和检测值,当检测值波动超过系统给定允许值时,自动启动调节措施,直至调整到设定参数时止;系统实时将温湿度数据上传到PC机上,根据蔬菜生长情况,绘制蔬菜生长走势图。
2. 课题关键问题和重难点
1.关键问题:
1)不同种类的蔬菜适合生长的温湿度不一样,可以通过对按键电路修改设定值来设定不同的温湿度,得以满足不同种类的蔬菜的不同的温湿度;
2)如何将蔬菜大棚内的温湿度反馈给用户,可以采用数字温湿度传感器DHT11模块实时采集温室大棚中的温湿度数据,取得数据后在数码管模块上显示给用户;
3. 国内外研究现状(文献综述)
随着经济和社会的快速发展,人们的生活水平也在不断的提高,对农产品的需求量也越来越大,温室种植已在农业生产中占有重要地位。现代传感器技术、计算机技术、自动化技术和通信技术的发展为现代温室控制框架提供了多种方案。在二十一世纪的未来一段时间内,中国人口将持续增长,而可耕地面积却在逐年减少。所以,研究如何用较少的土地去解决相对较多人口的温饱问题。
国外计算机用于大棚环境控制技术研究较早,开始于上世纪70年代末。随着通讯技术及计算机技术的发展,大棚环境调控技术得到了迅速发展。1978年日本学者首先研制出微型计算机大棚综合环境控制系统,随着计算机技术发展,80年代末出现了分布式控制系统,开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。目前发达国家可以根据大棚作物的要求和特点,对大棚内温度、湿度等诸多因子进行自动控制。目前,美国已将全球定位系统、电脑和遥感遥测等高新技术应用于大棚作物生产,有82%的温室使用计算机进行控制,有67%的农户使用计算机,其中27%的农户还运用网络技术。现在国外大棚环境控制技术正朝着高科技方向发展。
国内对大棚控制技术研究起步较晚。近几年来,我国加大了在大棚结构和控制方面的研究力度。大棚设施计算机应用,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。但是,大部分采用的都是简单的直接数字控制方法,即在程序中设定各环境因子的上下限,当测定的环境参数超过上下限时,启动环境控制的硬件系统和机构。这种方法尚不能根据作物对环境的反应进行实时控制。目前国内大棚专家决策系统的研究,针对农业病虫害诊断性方面的较多,而对于大棚环境控制,乃至整个大棚监控管理方面的研究不多。尤其是智能决策系统在大棚应用方面的研究历史相对较短,还处于刚刚起步阶段。将智能决策支持系统运用到大棚环境因子的控制中,正是目前智能大棚发展的趋势。随着科学技术迅猛的发展,我国的温室也必将向大型化、集约化、规模化、产业化方向发展,配套设施向电动和计算机自动监控方向发展。
4. 研究方案
两种常用的蔬菜大棚温湿度控制系统设计与实现方案。
方案一,以工控机为主,以CAN总线连接适配卡连接主机组成温度、湿度自动检测控制系统。主机位于中心控制室内,控制器置于各个库内。此系统控制的范围精确,信号传输的可靠性高,抗干扰的能力很强,但是价格昂贵,开发周期长,安装困难,操作困难、对用户的要求很高,所以很少直接用于大棚的农作物的生产。
方案二,基于单片机蔬菜大棚温湿度控制系统,是利用51单片机作为核心控制模块来控制数字温湿度传感器DHT11模块实时采集温室大棚中的温湿度数据,取得数据后在数码管模块上显示给用户;同时主控制模块将此时的温湿度数据发送给远端的上位PC机上,并绘制蔬菜生长走势图。最后通过大棚内的温湿度控制模块,将自动控制一些设备,达到实时控制温室大棚内温湿度的目的。
5. 工作计划
第1周:接受任务书,领会课题含义,查找和阅读相关资料,理解课题,掌握51单片机的工作原理;
第2周:继续查阅相关资料,并翻译不少于3000字的外文文献,论证设计的可行性,研究设计方案和设计思路;
第3周:确定设计方案和关键技术,拟定采取的解决措施,撰写毕业设计开题报告;
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