溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)題報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 題 目： 溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 開(kāi)題時(shí)間： 1、 文獻(xiàn)綜述1.課題研究的目的和意義隨著改革開(kāi)放，特別是90年代以來(lái)，我國(guó)的溫室大棚產(chǎn)業(yè)得到迅猛的發(fā)展，以蔬菜大棚、花卉為主植物栽培設(shè)施栽培在大江南北遍地開(kāi)花，隨著政府對(duì)城市蔬菜產(chǎn)業(yè)的不斷投入，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)蔬菜大棚產(chǎn)業(yè)被看作是21世紀(jì)最具活力的新產(chǎn)業(yè)之一。溫室是蔬菜等植物在栽培生產(chǎn)中必不可少的設(shè)施之一，不同種類(lèi)的蔬菜對(duì)溫度及濕度等生長(zhǎng)所需條件的要求也不盡相同，為他們提供一個(gè)更適宜其生長(zhǎng)的封閉的、良好的生存環(huán)境，從而可以通過(guò)提早或延遲花期，最終將會(huì)給我們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)

2、效益。溫室是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣天氣對(duì)其影響的場(chǎng)所，它以采光覆蓋材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度。國(guó)外對(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。顯示采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開(kāi)發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國(guó)的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上

3、的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，也就是說(shuō)一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。單片機(jī)雖小，但它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線(xiàn)系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。同時(shí)它也被稱(chēng)為微控制器（Microcontroller）,是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，

4、使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成在復(fù)雜的，而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)比專(zhuān)用處理器最合適應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代人類(lèi)生活中所有的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話(huà)、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。我國(guó)北方冬季寒冷而漫長(zhǎng)，大力推廣蔬菜大棚種植蔬菜能更好的滿(mǎn)足人民生活水平日益提高的需求。冬季蔬菜大棚管理最重要的一個(gè)因素是溫度的控制。溫度管理一般把一天分為午前、午后、前半夜和后半夜4個(gè)時(shí)段來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。午前以促進(jìn)光合作用，增加同

5、化量為主，一般將棚溫保持在25-30為宜；午后光合作用呈下降趨勢(shì)，應(yīng)將溫度比午前降低5左右，以20-25為好，避免高溫下養(yǎng)分消耗過(guò)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。但不可把溫度降得過(guò)低，以免發(fā)生低溫危害。另外，陰雨天光照不足，光合作用不能正常進(jìn)行，棚內(nèi)溫度也應(yīng)比晴天低5左右，以降低呼吸消耗。隨著單片機(jī)的飛速發(fā)展，通過(guò)單片機(jī)對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制日益廣泛，其具有體積小、功能強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，把單片機(jī)應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中可以起到更好的控溫作用，可完成對(duì)溫度采集和控制等要求。2.國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

6、國(guó)內(nèi)外溫室控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，溫室環(huán)境控制技術(shù)大致經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：（1）手動(dòng)控制：這是在溫室控制技術(shù)發(fā)展初期所采取的控制手段，其實(shí)并沒(méi)有真正意義上的控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。生產(chǎn)一線(xiàn)的種植者既是溫室環(huán)境的傳感器，又是對(duì)溫室作物進(jìn)行管理的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。他們是溫室環(huán)境控制的核心。通過(guò)對(duì)溫室內(nèi)外的氣候的狀況和對(duì)作物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行觀測(cè)，憑借長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)推測(cè)及判斷，手動(dòng)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境。種植者采用手動(dòng)控制方式，對(duì)于作物生長(zhǎng)狀況的反應(yīng)是最直接，最迅速且最有效的，它符合傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)規(guī)律。但這種控制方式的勞動(dòng)生產(chǎn)率較低，不適合工業(yè)化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)需要，而且對(duì)種植者的素質(zhì)要求較高。（2）自動(dòng)控制：這種控制系統(tǒng)需

7、要種植者輸入溫室作物生長(zhǎng)所需環(huán)境的目標(biāo)參數(shù)，計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感器實(shí)際的測(cè)量值與事先設(shè)定的目標(biāo)進(jìn)行比較，以決定溫室環(huán)境因子的控制過(guò)程，控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加熱、降溫和通風(fēng)等動(dòng)作。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的溫室控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化，適合規(guī)?；a(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率得到了提高。通過(guò)改變溫室環(huán)境設(shè)定目標(biāo)值，可以自動(dòng)的進(jìn)行溫室內(nèi)環(huán)境氣候調(diào)節(jié)，但是這種控制方式對(duì)作物生產(chǎn)狀況的改變難以及時(shí)做出反應(yīng)，難以介入作物生長(zhǎng)的內(nèi)在規(guī)律。目前我國(guó)絕大部分自主開(kāi)發(fā)的大型現(xiàn)代化溫室及引進(jìn)的國(guó)外設(shè)備都屬于這種控制方式。（3）智能化控制：這是溫度自動(dòng)控制技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，通過(guò)總結(jié)，收集農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)、技術(shù)和各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建專(zhuān)家系統(tǒng)，以建立作

8、物生長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型為理論依據(jù)，研究開(kāi)發(fā)出的一種適合不同作物生長(zhǎng)的溫室專(zhuān)家控制系統(tǒng)技術(shù)。溫室控制技術(shù)沿著手動(dòng)、自動(dòng)、自動(dòng)化控制的生產(chǎn)進(jìn)程，向著越來(lái)越先進(jìn)的，功能越來(lái)越完備的方向發(fā)展。由此可見(jiàn)，溫室環(huán)境控制朝著基于作物生長(zhǎng)模型，溫室綜合環(huán)境因子分析模型和農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)的溫室信息自動(dòng)采集及智能控制趨勢(shì)發(fā)展。參考文獻(xiàn)1張友德等.單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M.第一版.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2000:63-802陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其應(yīng)用M.第二版.清華大學(xué)出版社，1999:26-333楊恢先，黃輝先.單片機(jī)原理及其應(yīng)用M.第一版.國(guó)防科技大學(xué)出版社，2003:60-734李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.第二版.

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11、& Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ. TQM Journal.2008:7-1015Behzad Razavi.Design of Analog CMOS Integrated CircuitsM.2001:8-122、 課題的主要研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案1.溫度控制系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)的硬件部分包括 溫度檢測(cè)系統(tǒng)（采用高精度熱敏電阻）、信號(hào)放大系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、I/O設(shè)備、控制執(zhí)行系統(tǒng)等。由于熱敏電阻具有負(fù)的電阻溫度特性，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻值減小，它的阻值溫度特性曲線(xiàn)是一條指數(shù)曲線(xiàn)，非線(xiàn)性較大。而對(duì)

12、溫度要求不高，是在室溫環(huán)境下熱敏電阻的阻值與環(huán)境溫度基本呈線(xiàn)性關(guān)系，這樣可以通過(guò)電阻分壓簡(jiǎn)單地將溫度值轉(zhuǎn)化為電壓值。根據(jù)上式，可以把電阻值歲溫度的變化關(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓隨溫度變化的關(guān)系，由于熱敏電阻的電信號(hào)一般都是毫伏級(jí)，必須經(jīng)過(guò)放大嗎，才能在單片機(jī)中使用。溫度傳感器將溫度信息變換為模擬電壓信號(hào)后，將電壓信號(hào)放大到單片機(jī)可以處理的范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)低通濾波，濾掉干擾信號(hào)送入單片機(jī)，由于傳感器輸出微弱的模擬信號(hào)，當(dāng)信號(hào)中存在環(huán)境干擾時(shí)，干擾信號(hào)也被同時(shí)放大，影響檢測(cè)精度，所以需要濾波電路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理，以提高信號(hào)的抗干擾能力。2.濕度控制系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)的硬件部分包括濕度檢測(cè)電路、單片機(jī)、LED顯示

13、電路電源恒壓電路。濕度傳感器為高濕度開(kāi)關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ-1KHZ，測(cè)量濕度范圍為0-100%RH，工作溫度范圍為0-50，阻抗在75%RH（25）時(shí)為1M。這種傳感器只限于在一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線(xiàn)性，有效地利用其線(xiàn)性特性。3.光照控制系統(tǒng)光照度的控制主要靠遮陽(yáng)幕的開(kāi)關(guān)，光照度過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)關(guān)閉大棚頂部的遮陽(yáng)幕，避免陽(yáng)光直射作物，減小光照度，及減少?gòu)?qiáng)光對(duì)作物生長(zhǎng)的影響。當(dāng)光照度過(guò)低時(shí)，就打開(kāi)遮陽(yáng)幕，增加光照度。如果檢測(cè)的光照度在適宜范圍，單片機(jī)將維持現(xiàn)狀。 4.設(shè)計(jì)主要思想通過(guò)熱電偶加溫度傳感器的形式，利用A/D轉(zhuǎn)換將單片機(jī)無(wú)法測(cè)量的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為可測(cè)

14、量的電信號(hào)，然后在將溫度值在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)，溫度傳感器將溫度信號(hào)變換為模擬電壓信號(hào)后，將電壓信號(hào)放大到單片機(jī)可以處理的范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)低通濾波，濾掉干擾信號(hào)送入單片機(jī)。在單片機(jī)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，為進(jìn)一步提高測(cè)量精度，采樣后對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波單片機(jī)將檢測(cè)到的溫度信息與設(shè)定值進(jìn)行比較，如果不相符，數(shù)字調(diào)節(jié)程序根據(jù)給定值與測(cè)得值的差值按PID控制法設(shè)計(jì)控制量，觸發(fā)程序根據(jù)控制量控制執(zhí)行單元。5.溫室大棚溫度控制硬件原理圖如下所示：LED顯示屏STC89C52溫室大棚溫度傳感器 濕度傳感器 鍵盤(pán) 遮陽(yáng)幕控制電路執(zhí)行部分排氣扇及噴霧滴灌設(shè)備光照傳感器 A/D圖1-1 溫室大棚溫度控制系統(tǒng)硬件原理圖三、研究計(jì)劃 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師： 20 年 月 日審查意見(jiàn)：通過(guò)對(duì)該學(xué)生畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告的審查我們認(rèn)為： 畢業(yè)論文題目：合適