基于单片机的温室大棚温度控制系统毕业设计.doc
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基于单片机的温室大棚温度控制系统毕业设计.doc
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基于单片机的温室大棚温度控制系统
学院:
电子与控制工程学院
专业:
自动化
姓名:
摘要
中国农业的发展必须走现代化农业这条道路,随着国民经济的迅速增长,农业的研究和应用技术越来越受到重视,特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。
现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。
本系统以STC12C5A60S2单片机为控制核心,利用温度传感器DS18B20对蔬菜大棚内的温度进行实时采集与控制,实现温室温度的自动控制。
本系统由单片机系统模块、温度采集模块、加热模块、降温模块、按键以及显示模块六个部分组成。
可以通过按键设定温室的温度值,采集的温度和设定的温度通过LCD显示。
当所设定的温度值比采集的温度大时,通过加热器加热,以达到设定值;反之,开启降温风扇,以快速达到降温效果。
通过该系统,对蔬菜大棚内的温度进行有效、可靠地检测与控制,从而保证大棚内作物在最佳的温度条件下生长,提高质量和产量。
关键词:
单片机;温度传感器;温度显示;键盘输入;温室
ABSTRACT
DevelopmentofChina'sagriculturalmusttakethispathofmodernagriculture,withtherapidgrowthofthenationaleconomy,agriculturaltechnologyofresearchandapplicationtakesmoreandmoreattention,especiallyingreenhouseswhichhavebecomeanimportantpartofeffectiveagriculture.Oneoftheimportantpartsofmodernagriculturalproductionissomeimportantparametersfordetectionandcontrol.ThissystemtakestheSTC12C5A60S2singlechipasthecontrolcore,usingthetemperaturesensorDS18B20tocarryonreal-timegatheringandcontrollingtothegreenhouseofvegetables,soitcanrealizesauto-controltothegreenhouse’stemperature.Thissystemcontainstheminiaturesinglechipsystemmodule,thetemperaturegatheringmodule,theheatermodule,thedrop-temperaturemodule,thekeypressedmoduleandthedisplaymodule.ThegatheringtemperatureorthesettingtemperatureisdisplayedthroughtheLCD.Itcanbeestablishednewtemperaturevalueinthegreenhousethroughpressingbuttons,whenthistemperaturevalueishigherthanthegatheringtemperaturevalue,thenmakestheheaterworkinordertoachievethedefinedvalue;Otherwise,theheaterknocksoff,andopenstheventilatorasfastastoachievethesupposedtemperature.Itwillbeeffectiveandreliabletoexamandcontrolthetemperatureofthegreenhousebyusingthissystem,thusguaranteethecropgrowingfineunderthebesttemperaturecondition,andenhancesthecrops’qualityandoutput.
KEYWORDS:
Singlechip,Temperaturesensor,Temperaturecontrol,Temperaturedisplay,Keyboardentry,Greenhouse
目录
第一章 绪论 3
1.1项目背景 3
1.2国外塑料大棚技术的发展 1
1.3我国的塑料大棚技术 1
1.4塑料大棚温度控制系统设计要求 3
第二章控制系统的设计 3
2.1温度的调节与控制 3
2.2控制系统总体方案设计与选择 4
第三章温度控制系统硬件设计 6
3.1单片机的选择 6
3.2温度传感器设计与选择 9
3.3报警电路的设计 13
3.4按键电路的设计 14
3.5液晶显示电路 15
第四章控制系统程序设计 17
4.1数据处理主程序设计 17
4.2多个DS18B20共同并联测温的工作流程图 19
4.3塑料大棚温度控制器程序设计 20
4.4经济分析 20
全文总结 21
致谢 22
参考文献 23
附录 25
37
第一章绪论
1.1项目背景
我国人多地少,人均占有耕地面积更少。
因此,要改变这种局面,只靠增加耕地面积是不可能实现的,因此我们要另辟蹊径,想办法来提高单位亩产量。
塑料大棚技术就是其中一个好方法。
塑料大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件,创造一个人工气象环境,来消除温度对作物生长的约束。
塑料大棚能克服环境对作物生长的限制,能使不同的农作物在不适合生长的季节产出,使季节对农作物的生长影响不大,部分或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。
由于塑料大棚能带来可观的经济效益,所以塑料大棚技术越来越普及,并且已成为农民增收的主要手段。
随着大棚技术的普及,塑料大棚的数量不断增多,塑料大棚的温度控制便成为一个十分重要的课题。
传统的温度控制是在塑料大棚内部悬挂温度计,通过读取温度值来知道大棚内的实际温度,然后根据现有温度与额定温度进行比较,看温度是否过高或过低。
如果过高,就对大棚进行降温处理;如果过低,就对大棚进行升温处理。
这些操作都是在人工情况下进行的,耗费了大量的人力及物力。
现在,随着经济的快速发展,农业产业规模的不断提高,农产品在大棚中培育的品种越来越多,对于数量较多的大棚,传统的温度控制措施就显现出很大的局限性,大型塑料大棚的建设对温度检测技术也提出了越来越高的要求。
1.2国外塑料大棚技术的发展
西方发达国家在现代温室测控技术上起步比较早。
1949年,借助于工程技术的发展,美国建成了第一个植物人工气候室,开展了植物对自然环境的适应性和抗御能力的基础及应用研究。
20世纪60年代,生产型的高级温室开始应用于农业生产,奥地利首先建成了番茄生产工厂,70年代后荷兰、日本、美国、英国、以色列等国家的温室园艺迅猛发展,温室设施广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养殖业。
随着计算机技术的进步和智能控制理论的发展,近几十年来,温室大棚作为设施农业的重要组成部分,其自动控制和管理技术不断得以提高,在世界各地都得到了长足的发展,特别是二十世纪70年代电子技术的迅猛发展和微型计算机的出现,更使温室大棚环境控制技术产生了革命性的变化。
80年代,随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降,以及对温室控制要求的提高,以微机为核心的温室综合环境控制系统,在欧美得到了长足的发展,迈入了网络化,智能化阶段。
目前,国外现代化温室的内部设施己经发展到比较完备的程度,并形了一定的标准。
温室内的各环境因子大多由计算机集中控制,检测传感器也较为齐全,如温室内外的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液浓度等,由传感器的检测基本上可以实现对各个执行机构的自动控制,如无级调节的天窗通风系统,湿帘与风扇配套的降温系统,由热水锅炉或热风机组成的升温系统,可定时喷灌或滴灌的灌溉系统,二氧化碳施肥系统,以及适用于温室作业的农业机械等。
计算机对这些系统的控制己经不是简单的、独立的、静态的直接数字控制,而是基于环境模型上的监督控制,以及基于专家系统上的人工智能控制,一些国家在实现自动化的基础上正在向着完全自动化、无人化的方向发展。
1.3我国的塑料大棚技术
我国现代塑料大棚技术起步较晚,70年代以来,政府大力发展以塑料大棚、节能日光温室为主的设施农业,促进了农村经济的发展和缓和了蔬菜季节性短缺矛盾。
与此同时,从1979年至1994年,从欧美、日本等国家引进了一系列现代化温室(包括升温系统、湿帘降温系统、灌溉系统、监测与集中控制系统及其它附属设施)进行实验研究。
引进的温室与我国传统温室相比,其空间大,便于进行机械作业,生产率与资源利用率比较高,为我国塑料大棚的发展提供了借鉴作用。
我国现有的塑料大棚温度控制系统存在的不足之处主要表现在以下几个方面。
1)价格昂贵,国内农业生产目前难以接受。
2)缺乏与我国气候特点相适应的塑料大棚温度自动控制系统。
目前我国引进塑料大棚温度自动控制系统大多投资大、运行费用过高,并且控制系统中所侧重考虑的环境参数与我国的气候特点存在矛盾。
3)控制方式比较简单,软件实现模式固定,不能进行功能扩展。
随后在我国出现了一些国外的仿造产品,如江苏工学院研制的“温室环境测控系统”,主要用于无土栽培实验温室,造价仍较高,且处于实验阶段;吉林工业大学研制的“温室环境自动检测系统”,仅实现了温湿度的自动测试,“智能型温室环境控制器”仅实现了温室内的喷水自动控制等。
以上产品均没有面向我国广大农村现有的100万亩传统塑料大棚的改造工程。
所以,人们主要还是采用传统的方法,利用温度计来采集温度值,通过人工操作加热、降温来控制温度。
因此,以上产品的推广用价值仍然不大。
总体上说,我国自行开发的塑料大棚自动控制系统其技术水平和调控能力与发达国家还有一定的差距。
而我国综合环境测控技术的研究刚刚起步,目前仍然停留在研究单个或少量环境因子调控技术的阶段,而实际上,塑料大棚内的光照度、温度、湿度、C02浓度等环境因素,都是在相互影响、相互制约的状态中对作物的生长产生影响的,环境要素的空间变化、时间变化都很复杂。
因此,我们应该根据我国的国情研制出适合我国农业的发展的仪器仪表,并在农业设施中广泛推广。
国外的塑料大棚设施己经发展到比较完备的程度,并形成了一定的标准,但是价格非常昂贵,缺乏与我国气候特点相适应的控制软件。
而当今国内大多数对塑料大棚温度的检测与控制都采用人工管理,这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端而造成不可弥补的损失,不但大大增加了成本,浪费了人力资源,而且很难达到预期的效果。
1.4塑料大棚温度控制系统设计要求
随着社会的发展,市场上急需一套系统,它可以自动控制塑料大棚内的温度环境,使作物始终处于利于其生长的温度环境中,系统的主要性能应包括:
(1)温度设定范围为20℃~70℃,最小区分度为1℃;
(2)LCD显示屏第一行显示设定温度(十进制显示);
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- 基于 单片机 温室 大棚 温度 控制系统 毕业设计