溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計學(xué)位論文 .doc

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1、摘要隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提高，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。為此，在現(xiàn)代化的蔬菜大棚管理中通常有溫濕度自動控制系統(tǒng)，以控制蔬菜大棚溫濕度，適應(yīng)生產(chǎn)需要。本論文主要闡述了基于P89LPC938單片機(jī)的溫室大棚溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原理，主要電路設(shè)計及軟件設(shè)計等。該系統(tǒng)采用LPC938單片機(jī)作為控制器，DHT11進(jìn)行溫濕度采集，并通過無線模塊NRF24L01進(jìn)行主機(jī)與從機(jī)的無線通信，利用其I2C總線技術(shù)控制SRL_11280W_LCD液晶實時顯示。使用戶在控制室即可監(jiān)測溫室大棚內(nèi)的實時溫濕度，從而方便用戶對溫室大棚的管理。關(guān)鍵詞:單片機(jī)P89LPC93

2、8;傳感器DHT11；液晶SRL_11280W_LCD;無線模塊NRF24L01I東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文第一章緒論1.1課題研究背景目前，我國農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向以優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)為目標(biāo)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化新階段。而大棚作為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施的重要產(chǎn)物，在國內(nèi)多數(shù)地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。大棚可以避開外界種種不利因素的影響，人為控制或創(chuàng)造適宜農(nóng)作物生長的氣候環(huán)境，可以看成是一個半封閉式的人工生態(tài)環(huán)境。由于大棚中各種環(huán)境因素是可以人為控制的，因此控制技術(shù)直接決定著大棚中農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。大棚監(jiān)測系統(tǒng)一般包括三個模塊：環(huán)境參數(shù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和執(zhí)行模塊。在目前的監(jiān)測系統(tǒng)中，需采

3、集的環(huán)境參數(shù)主要包括溫度、濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度、土壤濕度等。在實際設(shè)計中還需根據(jù)大棚的規(guī)模及所在區(qū)域設(shè)定不同的采集方式，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。例如我國北方地區(qū)，冬季寒冷而漫長，大棚監(jiān)測最主要的一部分就是溫度的調(diào)節(jié)。這時可將一天分為午前、午后、前半夜和后半夜4個時段來進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。午前以增加同化量為主，一般應(yīng)將棚溫保持在25～30℃為宜；午后光合作用呈下降趨勢，以20～25℃為好,避免高溫下養(yǎng)分消耗過多；日落后4～5h內(nèi),要將棚內(nèi)溫度從20℃逐漸降到15℃上下，以促進(jìn)體內(nèi)同化物的運(yùn)轉(zhuǎn)。此后,再將夜溫降到10～12℃，以抑制呼吸、減少消耗、增加積累，但也不能降得過低,以

4、免凍傷植物。考慮外界環(huán)境因素的同時也不能忽略植物本身的生理過程，比如植物的蒸騰作用、光合作用等，事實上大棚內(nèi)的水分養(yǎng)料供給可以通過蒸騰這樣的實測數(shù)據(jù)來決定；而CO2濃度則可根據(jù)光合作用的情況來決定，這一系列監(jiān)測過程都可通過單片機(jī)系統(tǒng)來實現(xiàn)。1.2國內(nèi)外研究概況1.2.1國外研究概況美國是最早發(fā)明計算機(jī)的國家，也是將計算機(jī)應(yīng)用于大棚控制和管理最早、最多的國家之一。美國開發(fā)的大棚計算機(jī)控制與管理系統(tǒng)可以根據(jù)作物的特點(diǎn)和生長發(fā)育所需要的條件，對大棚內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進(jìn)行自動調(diào)控，還可利用溫差管理技術(shù)實現(xiàn)對花卉、果蔬等產(chǎn)品的開花和成熟期進(jìn)行控制。在日本，作為設(shè)施農(nóng)

5、業(yè)主要內(nèi)容的設(shè)施園藝相當(dāng)發(fā)達(dá)，塑料大棚和其它人工栽培設(shè)施達(dá)到普遍應(yīng)用，設(shè)施栽培面積位居世界前列，蔬菜、花卉、水果等普遍實行設(shè)施栽培生產(chǎn)。針對種苗生產(chǎn)設(shè)施的高溫、多濕等不良環(huán)境，日本進(jìn)行了幾種設(shè)施項目的研究,主要有設(shè)施內(nèi)播種裝置、苗接觸刺激裝置、苗灌水裝置、換氣扇的旋轉(zhuǎn)和遮光裝置的開閉裝置(溫度、濕度及光照控制)、缺苗不良苗的監(jiān)測及去除和補(bǔ)栽裝置、CO2施肥裝置等方面的自動化研究。2002年，英國倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院利用計算機(jī)遙控技術(shù)，可以觀測50km以外大棚內(nèi)的溫度、濕度等環(huán)境狀況并進(jìn)行遙控。為保證CO2氣體在大棚分布均勻,大棚中通常安裝通風(fēng)機(jī),攪動空氣使大棚中的CO2濃度一致

6、。荷蘭的園藝大棚也發(fā)展較早，由于地處高緯度地區(qū),日照短,全年平均氣溫較低,因此,集中較大力量發(fā)展經(jīng)濟(jì)價值高的鮮花和蔬菜,大規(guī)模地發(fā)展玻璃大棚和配套的工程設(shè)施，全部采用計算機(jī)控制。41東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文另外,國外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展。遙測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理與控制中，隨著工業(yè)制造工藝的不斷發(fā)展，越來越多高精度、低價格的傳感器件也在溫室大棚中廣泛應(yīng)用，并且近幾年各國溫濕度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也使得大棚行業(yè)朝著網(wǎng)絡(luò)化，大規(guī)模，無人化的方向發(fā)展。1.2.2國內(nèi)研究概況國內(nèi)的計算機(jī)應(yīng)用開始于上世紀(jì)70年代中期，當(dāng)時主要用于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分

7、析和計算。70年代末起，我國陸續(xù)從以色列、美國、日本、荷蘭等國引進(jìn)了許多先進(jìn)的現(xiàn)代化大棚，在吸收國外發(fā)達(dá)國家高科技大棚生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國農(nóng)業(yè)科研工作人員進(jìn)行了大棚內(nèi)部溫度、濕度、光照、CO2濃度等環(huán)境參數(shù)控制技術(shù)的綜合研究。1987年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)了FELIXC512系統(tǒng),并建立了全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的第一個計算機(jī)應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)。到了90年代初期,計算機(jī)開始用于大棚的管理和控制領(lǐng)域。2000年，金鈺研究了工業(yè)控制機(jī)IPC在自動化大棚控制中的應(yīng)用。該研究是以工業(yè)控制機(jī)為核心采集環(huán)境信息，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。實現(xiàn)了大棚的封閉環(huán)境控制，但該