温室环境多参数智能控制器的设计
摘 要温室环境多参数智能控制器综合应用了电路与系统、模拟电子技术、数字电子技术、现代传感器以及智能控制等相关知识。完成了系统对温室环境的空气温度、空气湿度和土壤湿度等参数的数据采集、传输、监测和报警。研究了单传感器多数据和多传感器多数据的数据融合技术的融合算法等问题。该系统软件部分采用Keil C51编写，实现了系统对温室环境内相关各参数的实时测量，当测量值高于或者低于设置值时，系统会控制报警执行电路进行报警，提示人们作相应的处理。以此来促进植物的反季节生长，从而提高了温室的产量，为人们带来可观的社会效益和经济效益。经过调试与试验表明，该系统能够满足目前对温室环境里的温度、湿度及土壤湿度的实际监测与上下限报警要求。
目 录
摘 要 II
Abstract II
目 录 III
1 绪 论 1
1.1课题背景和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国内外研究现状 1
1.2.2国内外研究趋势概述 1
1.3本课题主要研究内容 2
1.4本课题研究组织机构 3
2 硬件电路设计及元器件选择 4
2.1 硬件电路总体设计 4
2.1.1 系统功能设计 4
2.1.2电路设计原则 4
2.1.3电路组成及工作原理 4
2.2 控制电路的设计 5
2.2.1 STC89C52单片机介绍 5
2.2.2 STC89C52单片机的管脚说明 6
2.3 传感器的设计 6
2.3.1 温湿度传感器的选择与使用 6
2.3.2 土壤湿度传感器的选择与使用 7
2.4显示模块的设计 8
2.4.1 液晶显示器介绍 8
2.4.2 1602液晶显示器工作原理 8
2.5 报警电路的设计 9
2.6 本章小结 10
3 程序设计 11
3.1 Keil 软件介绍 11
3.1.1系统概述 11
3.1.2使用独立的Keil仿真器时，注意事项 12
/> 3.2 初始化模块 12
3.3 传感器数据监测模块 13
3.3.1 温湿度检测模块 13
3.3.2土壤湿度检测模块 13
3.4 LCD1602液晶显示模块 13
3.5报警模块 14
3.6系统主程序 14
3.7本章小结 16
4 数据融合技术 17
4.1 温室环境多参数智能控制器测量的主要参数 17
4.1.1 温度参数 17
4.1.2 湿度参数 17
4.1.3 土壤湿度参数 18
4.2数据融合技术的定义及发展历史 18
4.2.1 数据融合技术的定义及基本原理 18
4.2.2 数据融合技术的发展历史 19
4.3 数据融合技术的研究方法及应用 19
4.3.1自适应加权融合算法 20
4.3.2改进型自适应加权融合算法 21
4.4 数据融合技术的发展前景展望 23
4.5 本章小结 23
5 电路调试 24
5.1 硬件模块调试 24
5.2 软件模块调试 24
5.3 液晶显示模块调试 25
5.4 报警电路调试 25
6 总 结 26
致 谢 27
参考文献 28
附 录 29
附录一 系统整体电路图 29
附录二 软件程序 30
1 绪 论
1.1课题背景和意义
跟着社会快速发展的步伐，农业技术领域的问题被更多的人来研究。尤其是温室的智能多参数控制器的设计，明显已经成为当今高效农业发展的重要重要部分。利用温室可对蔬菜和花卉植物的生长环境，提供一个可靠的状态。人们可以改变温室的温度，湿度，光照强度和二氧化碳和其他温室植物生长周期的变化，控制他们的早期或延迟开花，可得到的不同季节生长，为人类带来可观的经济效益。在农业种植问题中，植物的生长、发育以及与阳光的光合作用都与温室环境有着直接的关系。人们通过测控技术实现温室植物生长管理的自动化和科学化。通过检测数据分析和植物的生长方式，以实现高品质，高产量和栽培目的的环境条件控制[1]。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内外研究现状
早在几十年前，温室环境的控制系统就被国外一些发达国家所研究。开始是组合仪表的模拟使用，收集信息和指示，记录和控制。上世纪的八十年代末期开始出现了分布式控制系统。目前，发展中国家和发达国家正在积极研究计算机多因子数据采集和控制系统。
我国的温室控制系统虽然起步较晚，但是发展迅速，目前也正想做逐步实现自动化的方向迈进[2]。
1.2.2国内外研究趋势概述
美国人发明了第一台电脑并且用于温室控制和管理。经过几十年的发展，因此它在温室环境控制技术这一方面拥有很高的水平。环境控制计算机主要用于温室中的气象环境和栽培环境进行监测和控制。以花卉温室为例，监测项目包括温室里的空气温度，锅炉温度，出水温度，土壤温湿度，管道温度，空气相对湿度，保温层的状态，水泵运行工况，CO2浓度，pH调节装置和回水管的数值；在温室的外部可以监控空气中的温度、湿度和太阳的光照度等等。这种控制系统能大大的提高人们的工作效率，很大的程度上减少了人工去管理温室的时间。不仅提高了人们的决策水平，还为农作物和植物的培养带来了方便。
在荷兰，从上个世纪80年取得了更全面的计算机温室控制系统，而且还不断更新系统软件和硬件设备。目前荷兰的玻璃温室控制系统在世界范围内都是出于领先地位，其拥有的玻璃温室占世界总数量的四分之一以上，达到12000平方米以上，而且85％温室环境是通过计算机来控制的。通过设置控制系统的参数可以达到人机交互的效果，而且还可以显示其监控的信息。而且在荷兰开发的温室控制系统中，还可以绘各个个参数在不同时间段的变化曲线，以供人们决策参考。可以从实时数据库的参数范围内规定的期限内被调用等等。同时有必要的数据查询，并能直接操作计算机的串口来完成PC和执行器之间的通信问题。PC软件具有设计控制器的参数和显示参数信息的功能，同时还能为整个系统起到了很好的控制作用[3]。
以此同时，世界上发达国家的温室正向前迅速发展。温室的控制与管理正在逐步地使用远距离遥测和网络技术等。它能够在远离计算机控制室也能完成相应的控制要求，这就是所谓的远程控制。
温室控制系统中的网络系统还可以和其它的通讯平台链接，人们可以在很遥远的地方便可以对它实行控制与操作，如同人在现场操作一样[4]。
1.3本课题主要研究内容
1．检测参数：
选择对温度和湿度等环境参数进行监控。
2．硬件电路设计：
（1）硬件电路的总体设计。
（2）单片机控制模块。
目 录
摘 要 II
Abstract II
目 录 III
1 绪 论 1
1.1课题背景和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国内外研究现状 1
1.2.2国内外研究趋势概述 1
1.3本课题主要研究内容 2
1.4本课题研究组织机构 3
2 硬件电路设计及元器件选择 4
2.1 硬件电路总体设计 4
2.1.1 系统功能设计 4
2.1.2电路设计原则 4
2.1.3电路组成及工作原理 4
2.2 控制电路的设计 5
2.2.1 STC89C52单片机介绍 5
2.2.2 STC89C52单片机的管脚说明 6
2.3 传感器的设计 6
2.3.1 温湿度传感器的选择与使用 6
2.3.2 土壤湿度传感器的选择与使用 7
2.4显示模块的设计 8
2.4.1 液晶显示器介绍 8
2.4.2 1602液晶显示器工作原理 8
2.5 报警电路的设计 9
2.6 本章小结 10
3 程序设计 11
3.1 Keil 软件介绍 11
3.1.1系统概述 11
3.1.2使用独立的Keil仿真器时，注意事项 12
/> 3.2 初始化模块 12
3.3 传感器数据监测模块 13
3.3.1 温湿度检测模块 13
3.3.2土壤湿度检测模块 13
3.4 LCD1602液晶显示模块 13
3.5报警模块 14
3.6系统主程序 14
3.7本章小结 16
4 数据融合技术 17
4.1 温室环境多参数智能控制器测量的主要参数 17
4.1.1 温度参数 17
4.1.2 湿度参数 17
4.1.3 土壤湿度参数 18
4.2数据融合技术的定义及发展历史 18
4.2.1 数据融合技术的定义及基本原理 18
4.2.2 数据融合技术的发展历史 19
4.3 数据融合技术的研究方法及应用 19
4.3.1自适应加权融合算法 20
4.3.2改进型自适应加权融合算法 21
4.4 数据融合技术的发展前景展望 23
4.5 本章小结 23
5 电路调试 24
5.1 硬件模块调试 24
5.2 软件模块调试 24
5.3 液晶显示模块调试 25
5.4 报警电路调试 25
6 总 结 26
致 谢 27
参考文献 28
附 录 29
附录一 系统整体电路图 29
附录二 软件程序 30
1 绪 论
1.1课题背景和意义
跟着社会快速发展的步伐，农业技术领域的问题被更多的人来研究。尤其是温室的智能多参数控制器的设计，明显已经成为当今高效农业发展的重要重要部分。利用温室可对蔬菜和花卉植物的生长环境，提供一个可靠的状态。人们可以改变温室的温度，湿度，光照强度和二氧化碳和其他温室植物生长周期的变化，控制他们的早期或延迟开花，可得到的不同季节生长，为人类带来可观的经济效益。在农业种植问题中，植物的生长、发育以及与阳光的光合作用都与温室环境有着直接的关系。人们通过测控技术实现温室植物生长管理的自动化和科学化。通过检测数据分析和植物的生长方式，以实现高品质，高产量和栽培目的的环境条件控制[1]。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内外研究现状
早在几十年前，温室环境的控制系统就被国外一些发达国家所研究。开始是组合仪表的模拟使用，收集信息和指示，记录和控制。上世纪的八十年代末期开始出现了分布式控制系统。目前，发展中国家和发达国家正在积极研究计算机多因子数据采集和控制系统。
我国的温室控制系统虽然起步较晚，但是发展迅速，目前也正想做逐步实现自动化的方向迈进[2]。
1.2.2国内外研究趋势概述
美国人发明了第一台电脑并且用于温室控制和管理。经过几十年的发展，因此它在温室环境控制技术这一方面拥有很高的水平。环境控制计算机主要用于温室中的气象环境和栽培环境进行监测和控制。以花卉温室为例，监测项目包括温室里的空气温度，锅炉温度，出水温度，土壤温湿度，管道温度，空气相对湿度，保温层的状态，水泵运行工况，CO2浓度，pH调节装置和回水管的数值；在温室的外部可以监控空气中的温度、湿度和太阳的光照度等等。这种控制系统能大大的提高人们的工作效率，很大的程度上减少了人工去管理温室的时间。不仅提高了人们的决策水平，还为农作物和植物的培养带来了方便。
在荷兰，从上个世纪80年取得了更全面的计算机温室控制系统，而且还不断更新系统软件和硬件设备。目前荷兰的玻璃温室控制系统在世界范围内都是出于领先地位，其拥有的玻璃温室占世界总数量的四分之一以上，达到12000平方米以上，而且85％温室环境是通过计算机来控制的。通过设置控制系统的参数可以达到人机交互的效果，而且还可以显示其监控的信息。而且在荷兰开发的温室控制系统中，还可以绘各个个参数在不同时间段的变化曲线，以供人们决策参考。可以从实时数据库的参数范围内规定的期限内被调用等等。同时有必要的数据查询，并能直接操作计算机的串口来完成PC和执行器之间的通信问题。PC软件具有设计控制器的参数和显示参数信息的功能，同时还能为整个系统起到了很好的控制作用[3]。
以此同时，世界上发达国家的温室正向前迅速发展。温室的控制与管理正在逐步地使用远距离遥测和网络技术等。它能够在远离计算机控制室也能完成相应的控制要求，这就是所谓的远程控制。
温室控制系统中的网络系统还可以和其它的通讯平台链接，人们可以在很遥远的地方便可以对它实行控制与操作，如同人在现场操作一样[4]。
1.3本课题主要研究内容
1．检测参数：
选择对温度和湿度等环境参数进行监控。
2．硬件电路设计：
（1）硬件电路的总体设计。
（2）单片机控制模块。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3134.html
