温室大棚环境参数自动控制系统设计
毕业设计论文中文毕业设计论文中文温室大棚是一种新型农业形式,随着科技的发展对其自动化的要求也越来越高。温室大棚里的主要环境参数包括温度、湿度、二氧化碳浓度，本文以AT89S52单片机为核心,选用适当的环境参数传感器设计出一套温室大棚环境参数自动控制系统，此系统性价比和可靠性高，具有很好的发展前景。关键词 温室大棚、温湿度、二氧化碳、单片机目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景及研究意义 1
1.2 国内外研究动态 1
1.3 课题的主要内容及研究意义 3
2 系统总体设计 3
2.1总体设计方案 3
3 硬件设计 5
3.1单片机概述 5
3.2 温度数据的采集与处理 6
3.3 湿度数据的采集与处理 7
3.4 二氧化碳数据的采集与处理 9
3.5 A/D转换器与其接口电路 10
3.6串行通信接口设计 11
3.7 键盘显示电路设计 11
3.8报警电路 13
3.9 执行机构电路 13
4 软件设计 14
4.1主程序模块 14
4.2 各功能子程序模块 15
5 系统调试 17
结 论 19
参考文献 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A 硬件原理图 22
附录B 硬件实物图 23
附录C 仿真图 24
附录D 主程序代码 25 1 绪论
中国农业生产中重要的一项内容就是温室大棚,本文主要研究的环境参数是大棚内的温湿度和二氧化碳浓度,要求设计开发出一种温室大棚环境参数自动控制系统。用AT89S52单片机作为控制枢纽,选用相对应的传感器,结合缜密的软硬件设计,实现对环境参数的监控，具有很好的发展前景。
1.1 选题的背景及研究意义
本次设计涉及主要的环境参数是温度、湿度、二氧化碳浓度，要想实现温室大棚自动化控制,必须对环境参数进行检测，分析得到的参数数值，再结合农业知识进行控制,进而让大棚内的作物处于最佳的生长环境。温室
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室大棚环境参数自动控制系统。用AT89S52单片机作为控制枢纽,选用相对应的传感器,结合缜密的软硬件设计,实现对环境参数的监控，具有很好的发展前景。
1.1 选题的背景及研究意义
本次设计涉及主要的环境参数是温度、湿度、二氧化碳浓度，要想实现温室大棚自动化控制,必须对环境参数进行检测，分析得到的参数数值，再结合农业知识进行控制,进而让大棚内的作物处于最佳的生长环境。温室大棚在目前的现代化农业生产中属于一个新生力量，它的成功将会对中国农业产生推动作用,随着科技的进步，农业发展逐渐趋向现代化，温室大棚对自动化的要求也越来越高，因此需要我们设计出一套实现对参数进行测控的自动控制系统,来对大棚内的各项参数自动实施控制。
决定作物生长的因素是温湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土地含水浓度等，实现最适宜的生长环境需要在将这些环境参数控制在最佳范围内，传统的控制方法是采用人工操作，这种方式有很大的不足之处,例如效率低、成本高等，效果很差。所以，我们选择现代化自动技术生产取代传统的人工生产，必须大力发展此类自动化农业技术。本文运用单片机自动控制技术，严格控制大棚内的温湿度以及二氧化碳浓度，为农作物形成最佳的生长环境，高性能单片机控制技术的迅速发展为自动化农业技术打下了坚实的基础。伴随着现在农村里温室大棚产业的日益发展,人们对温室大棚生产的自动化程度要求也越来越高[1]。
本文设计出的这种温室大棚环境参数自动控制系统测量准确快速、性价比高、自动化水平高，对温湿度、二氧化碳浓度进行实时准确的测量和控制。本次设计可以被广泛应用于温室大棚农业生产,具有良好的发展前景。
1. 2 国内外研究动态
1.2.1 国外研究动态
国外于70年代开始进行相关研究，早期一般选用模拟式仪表,来对温室大棚进行环境参数的测量与控制，后来慢慢演化成计算机网络控制系统。随着不断的发展,国外温室大棚自动控制系统逐渐趋于全自动化。
荷兰和日本分别在1974年和1978年研制出计算机温室控制系统,让温室大棚首次实现了极高程度的自动化。英国也紧跟其后，大力研究发展计算机自动遥控技术,几十公里外就能对温室大棚内的各项环境参数进行检测。美国也在这方面取得了不错的成就，实现对温室大棚的无人化自动化管理。
以色列的农业自动化技术最近几年也发生了质的改变,成功开发出一系列温室光照控制系统,通过自然条件的改变来调节天窗、遮阳网等进行控制,易于操作和控制。如今国外的温室已经达到较高水平,采用计算机智能手段进行监测温室环境参数,实现了真正意义上的自动化。
图1.2.1荷兰温室花卉
1.2.2 国内研究现状:
不得不说，与发达国家相比较而言，我国对温室大棚自动化技术的研究显得很落后，最开始的自动化控制系统也是从国外进口回来的。因为我国气候地理条件复杂多变,引进的系统真正实施起来比较困难 ,更重要的是价格很高，所以不易推广。虽然目前国内也研发出一些温室自动化研究成果,但是在自动化程度、精确度、稳定性等方面还不完善，大多数只是能对部分环境参数进行检测,不够完整 ,并且需要人工控制。改变传统的控制方式,开发出一种高自动化的温室大棚环境参数自动控制系统是非常必要的, 自动化水平的高低决定着温室大棚产业的发展，所以本文对中国的农业发展有深远的意义。
国内从80年代开始进行相关研究，技术人员在国外先进的基础上,开始了我们的自主研究,也取得了细微的研究成果。90年代中期,在科研人员的努力下, 我国终于实现了一次真正意义上的突破，成功研制出了一套用于温室大棚的小型分布式测控系统。在1996年,江苏理工大学成功研制出一个先进的智能型温室智能系统，使用工控机来对多个环境参数实现综合控制[2]。总体上来说我国在农业科技方面落后于发达水平国家,研发出来的系统还不能达到预计理想的效果。
1. 3 课题的主要内容及研究意义
1.3.1 主要内容
本文设计了以单片机为核心的温室大棚环境参数自动控制系统,实现温湿度，二氧化碳浓度的在线实时检测，同时作出相应的控制系统,当实时检测到环境参数超过范围时，作出相应的调整，实现各参数的的自动化监控，为温室内农作物形成最佳的生长环境,进而提高生产效率。
本系统的研究内容如下所示：
选取比较合适的环境参数传感器,设计出系统电路图；
实现温室大棚内相关环境参数的数据存储和转换；
实现各环境参数的自动监控,发出声光报警；
设计出系统的抗干扰电路。
1.3.2 本课题的研究意义
本系统结合了目前世界上先进的科学技术，利用单片机独具的优点，来对温室大棚内环境参数作出自动控制。该系统能够实现温室大棚的自动化管理，大大减少了人力，为加快我国农业的现代化起到了很大的作用。
2 系统总体设计
2.1总体设计方案
本系统的上位机选用的是PC机,将数据进行集中的存储和处理;下位机选用的是单片机,对数据进行实时控制。单片机是该自动控制系统的最核心部分,其余的有主功能模块、测量模块、数据处理模块、数据
1 绪论 1
1.1 选题的背景及研究意义 1
1.2 国内外研究动态 1
1.3 课题的主要内容及研究意义 3
2 系统总体设计 3
2.1总体设计方案 3
3 硬件设计 5
3.1单片机概述 5
3.2 温度数据的采集与处理 6
3.3 湿度数据的采集与处理 7
3.4 二氧化碳数据的采集与处理 9
3.5 A/D转换器与其接口电路 10
3.6串行通信接口设计 11
3.7 键盘显示电路设计 11
3.8报警电路 13
3.9 执行机构电路 13
4 软件设计 14
4.1主程序模块 14
4.2 各功能子程序模块 15
5 系统调试 17
结 论 19
参考文献 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A 硬件原理图 22
附录B 硬件实物图 23
附录C 仿真图 24
附录D 主程序代码 25 1 绪论
中国农业生产中重要的一项内容就是温室大棚,本文主要研究的环境参数是大棚内的温湿度和二氧化碳浓度,要求设计开发出一种温室大棚环境参数自动控制系统。用AT89S52单片机作为控制枢纽,选用相对应的传感器,结合缜密的软硬件设计,实现对环境参数的监控，具有很好的发展前景。
1.1 选题的背景及研究意义
本次设计涉及主要的环境参数是温度、湿度、二氧化碳浓度，要想实现温室大棚自动化控制,必须对环境参数进行检测，分析得到的参数数值，再结合农业知识进行控制,进而让大棚内的作物处于最佳的生长环境。温室
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室大棚环境参数自动控制系统。用AT89S52单片机作为控制枢纽,选用相对应的传感器,结合缜密的软硬件设计,实现对环境参数的监控，具有很好的发展前景。
1.1 选题的背景及研究意义
本次设计涉及主要的环境参数是温度、湿度、二氧化碳浓度，要想实现温室大棚自动化控制,必须对环境参数进行检测，分析得到的参数数值，再结合农业知识进行控制,进而让大棚内的作物处于最佳的生长环境。温室大棚在目前的现代化农业生产中属于一个新生力量，它的成功将会对中国农业产生推动作用,随着科技的进步，农业发展逐渐趋向现代化，温室大棚对自动化的要求也越来越高，因此需要我们设计出一套实现对参数进行测控的自动控制系统,来对大棚内的各项参数自动实施控制。
决定作物生长的因素是温湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土地含水浓度等，实现最适宜的生长环境需要在将这些环境参数控制在最佳范围内，传统的控制方法是采用人工操作，这种方式有很大的不足之处,例如效率低、成本高等，效果很差。所以，我们选择现代化自动技术生产取代传统的人工生产，必须大力发展此类自动化农业技术。本文运用单片机自动控制技术，严格控制大棚内的温湿度以及二氧化碳浓度，为农作物形成最佳的生长环境，高性能单片机控制技术的迅速发展为自动化农业技术打下了坚实的基础。伴随着现在农村里温室大棚产业的日益发展,人们对温室大棚生产的自动化程度要求也越来越高[1]。
本文设计出的这种温室大棚环境参数自动控制系统测量准确快速、性价比高、自动化水平高，对温湿度、二氧化碳浓度进行实时准确的测量和控制。本次设计可以被广泛应用于温室大棚农业生产,具有良好的发展前景。
1. 2 国内外研究动态
1.2.1 国外研究动态
国外于70年代开始进行相关研究，早期一般选用模拟式仪表,来对温室大棚进行环境参数的测量与控制，后来慢慢演化成计算机网络控制系统。随着不断的发展,国外温室大棚自动控制系统逐渐趋于全自动化。
荷兰和日本分别在1974年和1978年研制出计算机温室控制系统,让温室大棚首次实现了极高程度的自动化。英国也紧跟其后，大力研究发展计算机自动遥控技术,几十公里外就能对温室大棚内的各项环境参数进行检测。美国也在这方面取得了不错的成就，实现对温室大棚的无人化自动化管理。
以色列的农业自动化技术最近几年也发生了质的改变,成功开发出一系列温室光照控制系统,通过自然条件的改变来调节天窗、遮阳网等进行控制,易于操作和控制。如今国外的温室已经达到较高水平,采用计算机智能手段进行监测温室环境参数,实现了真正意义上的自动化。
图1.2.1荷兰温室花卉
1.2.2 国内研究现状:
不得不说，与发达国家相比较而言，我国对温室大棚自动化技术的研究显得很落后，最开始的自动化控制系统也是从国外进口回来的。因为我国气候地理条件复杂多变,引进的系统真正实施起来比较困难 ,更重要的是价格很高，所以不易推广。虽然目前国内也研发出一些温室自动化研究成果,但是在自动化程度、精确度、稳定性等方面还不完善，大多数只是能对部分环境参数进行检测,不够完整 ,并且需要人工控制。改变传统的控制方式,开发出一种高自动化的温室大棚环境参数自动控制系统是非常必要的, 自动化水平的高低决定着温室大棚产业的发展，所以本文对中国的农业发展有深远的意义。
国内从80年代开始进行相关研究，技术人员在国外先进的基础上,开始了我们的自主研究,也取得了细微的研究成果。90年代中期,在科研人员的努力下, 我国终于实现了一次真正意义上的突破，成功研制出了一套用于温室大棚的小型分布式测控系统。在1996年,江苏理工大学成功研制出一个先进的智能型温室智能系统，使用工控机来对多个环境参数实现综合控制[2]。总体上来说我国在农业科技方面落后于发达水平国家,研发出来的系统还不能达到预计理想的效果。
1. 3 课题的主要内容及研究意义
1.3.1 主要内容
本文设计了以单片机为核心的温室大棚环境参数自动控制系统,实现温湿度，二氧化碳浓度的在线实时检测，同时作出相应的控制系统,当实时检测到环境参数超过范围时，作出相应的调整，实现各参数的的自动化监控，为温室内农作物形成最佳的生长环境,进而提高生产效率。
本系统的研究内容如下所示：
选取比较合适的环境参数传感器,设计出系统电路图；
实现温室大棚内相关环境参数的数据存储和转换；
实现各环境参数的自动监控,发出声光报警；
设计出系统的抗干扰电路。
1.3.2 本课题的研究意义
本系统结合了目前世界上先进的科学技术，利用单片机独具的优点，来对温室大棚内环境参数作出自动控制。该系统能够实现温室大棚的自动化管理，大大减少了人力，为加快我国农业的现代化起到了很大的作用。
2 系统总体设计
2.1总体设计方案
本系统的上位机选用的是PC机,将数据进行集中的存储和处理;下位机选用的是单片机,对数据进行实时控制。单片机是该自动控制系统的最核心部分,其余的有主功能模块、测量模块、数据处理模块、数据
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