学 生 毕 业设 计（论 文第二稿）
课题名称
温室自动监控与低温预警系统设计 姓 名
李鑫 学 号 061220232 院、系、部
物理与电信工程系 专 业
电子信息工程 指导教师
叶勇 讲师
2010年4月6日
※※※※※※※※※
※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※ 2010届学生
毕业设计(论文)材料
（四）
湖南城市学院本科毕业设计（论文）诚信声明
本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本科毕业设计（论文）作者签名：
二○一○年月日（打印）
温室自动监控与低温预警系统设计
李鑫
（湖南城市学院物理与电信工程系湖南益阳413000）
摘要：以AT89C51单片机为核心，采用相应的传感器设计了一种温室大棚种植参数采集控制系统，该系统可实现温室大棚光照度、温度、湿度和CO2浓度等环境因子的自动监控。给出了系统的软硬件设计框图和详细工作原理。另外，还增加了低温预警系统。实验结果表明:该系统的设计方案是合理的，系统具有性价比高，结构简单，实用性强等优点。
关键词：单片机；环境因子；监控系统；低温预警。
Design of Automatic Monitoring and Controlling Greenhouse and Low Temperature Warning System
Li Xin
( Department of Physics and Telecommunication ,Hunan City University,Yiyang,Hunan, 413000,
China,2010)
Abstract:The development of the glasshouse big shed farming factors to mutuality sensors collected and supervisand control system automatically,based on single-chip processor AT89C51,the system can realize the monitorinand controlling of the glasshouse big shed-light intensity,temperature,humidity and CO2density.The hardwararchitecture,as well as the software flow chart and its principle were described in detail respectively.The experimental results denoted that the design scheme was rational,and the system had a lot of advantages including simple,reliable,practical,and so on.
Keywords:single-chip processor；environmental factors；automatic monitoring and control system；temperature alarming apparatus.
1 文献综述
1.1前言
随着计算机技术的发展，计算机数据采集技术与控制系统在生产过程自动化中获得了广泛的应用，它综合了计算机、数据采集、过程控制、网络通讯和图形显示等技术，以信息的获取、处理、监控和优化生产过程为目的，具有功能强、应用灵活、操作方便等特点，从而具有广泛的应用前景。近十多年来，它己开始向农业科研、生产领域渗透，促进了传统农业生产管理模式向计算机模拟、自动控制模式转变。特别是设施农业的兴起和温室栽培技术的推广，加速了计算机在农业上的应用步伐。同时控制理论也随着工业和现代科学技术以及计算机的飞速发展而经历了从“经典控制理论”→“现代控制理论”→“大系统理论”和“智能控制理论”→“模糊控制理论”的几个阶段。模糊控制理论随着计算机技术的进步和自身理论的不断发展，在非线性的、复杂的难以建立精确数学模型的系统中得到了广泛的应用。
1.2国内外发展概况
从目前的研究情况来看，我国的温室控制系统科研水平跟国外仍有较大差距，主要表现在以下几个方面:
一是尚未建立温室结构的国家标准，研究者给出的控制系统大都有较强针对性。由于温室结构千差万别，执行机构各不相同，对于控制系统的优劣缺乏横向可比性。
二是缺乏与我国气候特点相适应的温室控制软件。目前我国引进温室的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，如荷兰由于温度变化很小，故降温、通风问题考虑很少，而采光问题考虑得较多，如果将这种温室应用于我国新疆地区，肯定是不合适的，因为新疆的温差变化大。
三是我国综合环境控制技术的研究刚刚起步，目前仍然停留在研究单个环境因子调控技术的阶段，而实际上，气温、地温、空气湿度、土壤湿度、C02浓度等环境因素，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。此外，优化值的设定是一项复杂的工作，
作物生长是多因素综合作用的结果，当我们改变某一环境因子时，常会把其它环境因子变到一个不适宜的水平上，因此，将温室内的物理模型、作物的生长模型、温室生产的经济模型结合起来，进行作物生长环境参数的优化研究，开发出一套跟我国温室生产现状相适应的环境控制软件是非常重要的。
1.3课题的提出
我国农业正处在从传统农业向以优质、高效、高产为目的的现代化农业转化的新阶段。农业环境控制工程作为农业生物速生、优质、高产手段是农业现代化的重要标志，农业设施的自动检测与控制是我国急待发展的项目。我国目前大多数温室内的环境仍靠人工根据经验来管理，从某种程度上也影响了其效益和发展。同时微型计算机强大的软、硬件逻辑功能、高性能价格比、高可靠性，为温室自动管理提供了强有力的手段，也为实现温室的标准化、自动化奠定了基础环境控制对作物生产的重要作用己为国内外大量的科学实验和生产实践所证实。只有在适宜的环境条件下，作物才能充分发挥其高产潜力。几十年来，有关作物生理和其生长环境的研究，不仅指导了农业生产，而且为温室环境工程及控制的研究提供了依据和参数。但如何把这类系统用计算机来实现监控，从而为作物提供最佳的生长环境，一直是研究者面临的一项重要的任务。
鉴于上述，本文提出了温室自动控制系统的设计。系统以8098单片机和IBM-PC微机为中心，以先进的的模糊控制理论为指导，编制出一套温室自动控制系统软件，该软件具有较好的通用性和较强的适应性，并运用一定的实验方法对该系统软件的正确性和实用性进行了验证。同时还为系统功能的扩充和进一步开发留下接口。
2.温室自动监控系统的设计
2.1研究方案
作者在现有设备条件下，提出了系统研究的方案:
一，用下级机8098单片机和上级机IBM-PC微机组成温室自动控制系统中的硬件部分即两级微型计算机数据采集系统，它们能进行数据采集、通讯和监控。二，开发温室自动控制系统软件，包括上级机系统软件和下级机系统软件，它们构成温室自动控制系统中的软件部分。为尽可能满足操作简单、界面友好、通用
性和适应性强的原则，在上级机系统软件中，能够进行传感器标定曲线、模糊控制总表的确定、控制参数和系统参数的设定、数据采集监控功能和温室数据的历史再现功能等技术。在下级机系统软件中，能够进行数据采集、数据预处理、数据通讯和监控执行机构的功能。同时上下级机之间的数据传输通过两者的通信功能来实现。三，在温室自动控制系统软件的开发过程中，根据我国监控软件中存在的通用性、适应性差，针对性强的特点出发，尽量使软件具有较强的通用性和适应性。传感器标定曲线模块可根据标定数据求任何一种传感器的标定曲线;模糊控制总表确定模块可对任一种单输入-单输出或双输入-单输出的结构求其模糊控制总表;控制参数设定模块可对任一种参数进行各种时间段的各种设定;数据实时监控模块中只要是发送到串行口COM1或COM2的数据都可接收到并用动态数据或动态曲线的方式实时显示出来，同时把数据保存在数据库中为用户以后进一步的分析、统计、比较作准备;历史数据再现模块可以把以前采集到的数据以表格、曲线、直方图的形式重新显示出来:帮助文件模块是用网页制作软件开发出来的，采用图文并茂和超链接的方式尽可能给用户更生动灵活的讲解和示例。
2.2作物生长发育与环境参数
2.2.1 环境条件的内容及相互作用
作物的生长发育及产品器官的形成，一方面取决于作物本身的遗传特性，另一方面取决于外界环境条件。在生产上，要通过育种技术来获得具有新的遗传性状的新品种，同时，也要通过优良的栽培技术及适宜的环境条件来控制生长和发育。影响作物生长发育的主要环境条件包括:温度(空气温度及土壤温度)，光照(光强度和光周期)，水分(空气湿度和土壤湿度)，空气(CO2的含量，)。所有这些条件之间是相互作用、相互联系、相互祸合的，作物的生长发育是这些条件综合作用的结果。下面就这些参数对温室环境的影响进行一定的说明.
1.温度
植物在生命周期中的一切生物化学作用，都必须在一定的温度条件下进行，温度在空间上随着纬度和海拔的升高而降低，在时间上随四季及昼夜而周期性变化，因此影响作物生长发育的环境条件中，以温度最为敏感，也最为重要.作物
的种类不同对温度的要求有所不同，作物的不同发育期对温度亦有不同的要求，而且在同一发育期间内对温度的要求也会随着昼夜变化而周期性地发生变化。此外温室内的气温主要受太阳辐射强度的影响，且其变化趋势滞后于太阳辐射强度的变化约1~2h，室外气温的变化对室内气温也有一定影响，但阴天日出后的室外气温保持基本不变，而室内气温却能稳定上升。在温室环境的自动控制系统中应该考虑到温室的这种变化情况。
2.湿度
温室内作物对水分的要求也就是对空气湿度和土壤湿度的要求。空气相对湿度的大小直接影响到植物的光合作用，因为光合作用强，需要更多的水分。土壤湿度对植物的影响也很大，如果温室中排水不良，或者灌水不当，土壤渗水性不好，造成土壤水分过剩，湿度过高，使土壤中的氧气减少，植物根部呼吸困难，从而危害作物的生长发育。但是，当土壤含水量逐渐减少时，植物根部呼吸的水分减少，从而影响植物的水分代谢，阻滞植物的生长或者使植物出现严重的萎蔫。所以不同的植物对湿度的要求不同，即使是同一植物在不同发育期的不同阶段对湿度的要求也不同。因此在温室中应该考虑到湿度的管理问题。
3. CO2浓度
CO2是作物进行光合作用的主要原料，蔬菜作物的产量90%-95%靠光合作用制造。在露天大田生产条件下，空气中的CO2浓度为30OPPm即0.03%，一般能满足光合作用的需要，但是在密闭的温室中栽培蔬菜却常显得严重不足，如二氧化碳不足，尽管光照好，水肥足，植物仍不能进行旺盛的光合作用，使营养物质积累少，作物生长衰弱，难以早熟高产。CO2施肥在国外己由试验发展到实际应用阶段。因此，人工补充CO2己成为发展高产、优质、高效农业的重要措施之一，这也就涉及到温室中的CO2管理问题。
2.2.2温室环境的综合控制
温室作物是在环境参数的综合影响中成长的。温度、湿度、CO2浓度等环境因子共同对产量和质量起作用，而不是单个要素个别地调整所能奏效;另一方面，环境参数对温室作物的作用不是累加的。同时在温室环境的控制中，各控制变量之间是相互影响、相互联系、相互偶合的。如阴雨天需要补光又会带来温度上升和相对湿度下降，但相对湿度的下降直接导致了植物光合作用产物形成的减弱，
因而温度较高、光照较强时，只有相对湿度增加才有利于光合作用产物的形成。但在影响作物生长发育的环境因素中，必有一二项主导因子起优势作用.如对二氧化碳的控制设定在温度、湿度和光照度控制满足之后进行。综上所述，在温室自动控制系统中应优先考虑温度、湿度，其次是光照、CO2浓度等。温室中各环境因素之间的影响、联系非常复杂，很难用确切的数学公式来表达。就目前而言，只有温度和湿度之间的关系可以用数学公式来表达，其它的目前还在研究之中。
温度和湿度的关系如下所述:
空气的绝对湿度指1m3的湿空气中所含水蒸气的质量，它就是在水蒸气分压力P v只和温度T状态下水蒸气的密度p v，即
式中：R v为水蒸气的气体常数，P v为水蒸气的分压力。
湿空气的绝对湿度p v，与同温度下湿空气的最大绝对湿度，即饱和湿空气的绝对湿度p s之比称为湿空气的相对湿度，用表示，即
式中p s为湿空气的饱和压力。
温室中由于温度的变化范围不大，在这种条件下湿空气的绝对湿度p v(不是饱和湿空气的绝对湿度p s)变化不大，基本上可以视为不变。如空气温度从20℃下降到12℃，相对湿度变化很大(从60%增加到100%)，而绝对湿度变化很小(从10.49/m3变到10.79/m3)。因此，在不同的温度条件下空气湿度之比就变为相应的饱和湿空气的绝对湿度p s之比，即T1和T2温度下的相对湿度之比为:
不同温度之下的湿空气的饱和压力可以由表2.1查得：
表2.1不同温度之下的饱和压力表
在温室监控软件的设计中要考虑到温度与湿度之间的这种比例关系。
2.3温室自动控制系统的硬件设计
本系统的硬件由数据采集工作站即下级机MCS-8098单片机系统和中心计算机即上级机IBM-PC微机组成。数据采集工作站主要完成数据的采集、数/模和模/数转换、预处理和控制执行机构;中心计算机主要完成系统参数和控制参数的设定，传感器标定曲线和模糊控制总表的确定以及数据的处理、分析、存储、显示、打印等任务。
2.3.1 系统选型
本系统采用两级微型计算机控制系统的结构。该系统以微型计算机技术为核心，与数据通讯技术，CRT显示，人机接口技术，I/0接口技术相结合，并用于生产管理、数据采集和各种过程控制的处于新技术前沿的新型控制系统。其优点是将操作监视部分集中，下级机执行，上级机集中操作。同时这种系统还具有速度快，设计、开发、维护方便，价格便宜等特点。
2.3.2系统的组成及工作原理
本系统是一个小型的分布式数据采集与控制系统，是由数据采集工作站即下级机和中心计算机即上级机组成的控制系统。其中数据采集工作站又由相应的传感器(如温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器)、8098单片机实验系统、模拟量输入输出通道、开关量输出通道所组成。工作站既可以独立完成各种信息的采集、预处理及存储任务，又可接受从中心计算机送来的控制参数设置，启动增温、降温、加湿、除湿等调控调备，从而按不同要求调控温室的微气候环境。赛扬系统机将工作站送来的数据，及时在线的用动态数据、曲线的方式显示起来，并储存在相应的数据库中，一般可以保存一个生长季节的数据，对存储起来的数据，按研究需要，进行分析、统计，可显示、打印成表格或曲线或直方图，同时
系统机也向下级机传递控制参数的设定值。
监控系统工作过程如下:中心计算机经过一定程序后就向单片机发出启动信号，启动单片机及其被控的机构，同时准备接收下级机即单片机发送来的信号和数据。被启动的下级机，一方面定时启动温度传感器、湿度传感器、C02传感器等来测量温室环境，将采集到的信号经放大器放大，送入A/D转换电路换成相应的数字量后，送入单片机进行数据预处理、判断分析，另一方面把上次采集到的数据向中心计算机发送，同时根据中心计算机发出的控制信号去控制执行机构以达到温室作物所需的环境。当数据发送完毕，且中心计算机亦接收完毕后，中心计算机便把接受到的数据进行存储、显示、打印，并与参数的设定值进行比较得出偏差及偏差变化率，按模糊控制理论进行运算，然后把运算结果送入单片机得出控制信号，并以此模拟量控制执行机构的动作。如果接收和处理工作完成后还不到规定的时间(即下级机采样周期)，则自动踏步等待下一个时钟中断信号的到来然后又向上级发送数据，如此不断循环，以保证温室作物所需的生长环境。
2.3.3系统硬件介绍
系统硬件是由下级机8098单片机和上级机PC微机组成。PC微机就是一般的微型计算机。下面就下级机中的核心部件8098单片机的特点进行一定的说明。
2.4 控制系统的软件结构和程序框图
整个控制系统软件采用结构化和模块化设计方法。其程序分为下级机程序即单片机系统程序和上级机程序即PC机系统程序两部分。单片机系统程序采用MCS-8098汇编语言进行开发的，并把汇编语言程序储存在PC机即上位机中，当需要时直接从PC机调入单片机运行即可，PC机系统程序使用VisualBas此6.0进行开发的。
2.4.1单片机系统软件结构和程序框图
整个单片机系统的程序共分为六个模块，即主程序模块、发送中断服务程序模块、接收中断服务程序模块、采样周期确定模块、数据采集程序模块、数据处理程序模块。每个模块都具有一定的功能，其中有的模块还包含一些子模块，既相互独立又相互联系，低级模块可以被高级模块调用。
主程序流程图如图2.1所示:
在主程序中首先要设置堆栈指针SP的初始值(即栈底)，用DI命令禁止中断请求，其次对中断屏蔽寄存器INT-MASK的D6位置1，采用串口中断来进行请求中断，然后通过对串行口状态寄存器SP_CON的设置来确定串行口的接收方
开始
设堆栈指针SP
关中断
置INT_PENDING、
INT_MASK参数
设置中断服务程序入口地址CLRB INT_PENDING;清楚中
断登记寄存器
ORB INT_MASK,#40H；允许
串行口中断
设置波特率值
设置串口的接受方式
清零有关寄存器
开中断
等待串口
中断
LD AX,#SPINT;SPINT为串行
口中断服务程序入口地址
ST AX,INVEC;INVEC为串行
口溢出中断矢量
图2.1下级机主程序流程图
式，确定中断服务程序入口地址，最后用EI命令开放中断系统，等待串行中断的到来。当中断到来之后，即进入下面的接收中断服务程序模块。
当运行单片机程序后，此时单片机处于循环状态，等待接收上级机发送来的联络信号，一旦接收缓冲器SBUF(Rx)中接收到联络信号之后，接收中断标志R1被置1，就进入下面的接收中断服务程序，并把接收到的联络信号向上级机发送以确保上下级机之间的通信正确。如果上级机接收到的联络信号与其发送的联络信号相同，表明上下级机之间的通信没有问题，否则重新发送，直到正确为止，一旦正确之后就进入定时器中断服务程序模块，等待采样周期的到来。
接收中断服务程序主要用来接收上级机发送过来的数据并把数据保存在接收数据区，以便后面的程序调用。发送中断服务程序主要用来向上级机发送数据，以便上级机程序进行相应的处理。
接收中断服务程序模块如图2.2所示。
开始
设接受数据区首地址
调接受子程序是联络信号？是停止命令
停机调发送中断服务程序流程图调接受子程序流程图接受上级
机发送来的系统参数
保存系统参数
调采样周期确定程
序接受上位机发送来
的联络信号
把接收到的上级机信号发送给主机以确保通信正确
是
否
是
图2.2接收中断服务程序流程图
根据系统参数设定模块的分析可知，定时器溢出中断几次之后才能到达规定的采样周期时间，因此定时器第一次中断之后即进入循环阶段等待下一个时钟信号的到来，循环等待直到延时时间等于采样周期。数据采集程序模块主要用来进行数据采集，在进行A/D 转换时，A/D 转换器的启动可通过向高速输出命令寄存器HS 几CO 珊从ND 写入OFH 命令或将A/D 转换器的命令寄存器AD_CO 魂心以D 的D3位(GO)置“l ”来实现。若使用对A/D 命令寄存器中的D3置“l ”
的方式来启动，则在A/D转换器在执行命令后的3个状态周期内开始转换，其间有0.75us的滞后(采用12MHz晶振)。A/D转换结果存放在内部SFR区，即地址为0002H和0003H的结果寄存器AD_RESULT中。该寄存器是16位寄存器，它不能按字读取，必须按每2个字节分别读取。AD-ESULT寄存器除了存放转换结果外，还包含有通道号及A/D转换器的状态信息。
发送中断服务程序流程图见图2.3所示。
保护现场
串口方式1发送串口状态暂存TI置1
置发送数据首址
R1=0?
取发送数据首址取发送数据调发送子程序是结束符吗？调清零子程序
恢复现场
返回
返回否
是
否
是
图2.3发送中断服务程序流程图
当A/D转换器被启动后，需要88个状态周期才能得到转换结果。读A/D转换结果可用查询法，也可用中断法。查询法就是在启动A/D转换后，等待大约88个状态周期再去读取AD_REsuLT(LO)转换结果寄存器的D3位，若D3=1表示转换正在进行，D3=0表示转换结束。中断法就是利用A/D转换器的中断功能，即
在转换结束时，该通道会自动发出中断请求，其中断向量为2002H，然后进入中断服务程序。在温室系统中用中断法来读取A/D转换结果寄存器的值。
在数据采集程序中，置A/D转换次数是为数据处理作准备的，是为了让采集到的数据能更精确地反映实际情况。为了控制程序的流向，在中断服务程序返回时，有时并不需要使程序返回到原来的断点，而是希望转到所指定的任意地址中去，这可以通过修改堆栈中返回地址的内容来实现，即在中断返回指令RET 执行之前，将希望返回的新地址放到堆栈的顶部，从而代替了原来的中断返回地址。在数据采集程序流程图的返回处，利用了这一思想，修改堆栈返回到接收中断服务程序流程图的调用采样周期确定程序处。
在数据处理程序模块中，有必要对结果寄存器的原理了解一下。AD_RESULT(HI)、AD_RESULT(LO)结果寄存器在特殊寄存器内，地址为O3H、02H，只读。
在A/D中断服务程序中采集到的数据还不是输入信号转换过来的数字量，而是包含了A/D转换的状态位以及本次转换结果的通道号，它的选定方式与AD-CO从ND命令寄存器中的低3位选定方式相同。所以必须对转换结果移位才能得到A/D转换的真正结果并存入相应的指定单元中。同时在采集到的数据中，一般都含有各种噪音和干扰，它们主要来自被测信号本身、传感器或者外界的干扰。为了提高信号的可靠性，减少虚假信息的影响，在测量出数字量后，用软件进行数字滤波。数字滤波的方法很多，如程序判断法、中值法、算术平均值法等，对于温室系统，由于温室环境参数是缓慢变化的信号，在测量中较易给系统造成较大的尖蜂波干扰。因此选择去极值平均滤波法，它能够较好地消除系统中的大的尖峰波干扰。其思想如下:连续采样n次后累加求和，同时找出其中的最大值与最小值，再从累加和中减去最大值和最小值，按n-2个采样值求平均值即得有效采样值。其去极值平均滤波法的数据处理程序流程图如图2.4所示。
开始
将保存在制定位置的A/D
转换结果进行右移6位
（即采样的真正值）并
把其存入制定单元
取A/D 值送
meditemp
累加计算：
addcount+medit
emp 至addcount
输入值meditemp 大于
maxtemp ？
送meditemp 至maxtemp
送meditemp 至
mintemp
Count-1=0？
累加和addcount 中减去最大值
和最小值除以（ro-2）得平均
值即有效采样值
返回数据采样程序的
断点处
输入值meditemp 小于
maxtemp ？
否否否是
是
是
图2.4数据处理程序流程图
3 低温预警系统
3.1系统硬件设置
本系统以AT89C51为中央处理单元,利用DS18B20数字温度传感器对温度信号进行采集,采集到的信号被送到AT89C51中,每隔一段时间进行温度刷新并利用ZY1420秒高保真语音录放模块进行报温,将采集到的温度值与初始设定好的最高温度和最低温度进行比较,如果小于最低温度或大于最高温度则利用ZY1420进行报警。系统的操作与温度值都能够在LCD上显示出来。设计如图3.1-1和图3.1-2所示。
图3.1系统硬件设计图
报警灯
传感器
EEPROM
显
示
图3.2系统原理图
3.2中央处理单元AT89C51的介绍
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Eras-able Read Only Memory）的低电压,高性能CMOS8位微
处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件
采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集
和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片
中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为嵌入式控制系统
提供了一种灵活性高且价廉的方案。
3.3 DSI8B20数值温度传感器的介绍
DSI8B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器,它体积小、经济。是
世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特
点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。它的测量
温度范围为-55～+125℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提
高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量,如环境控制、设备或过
程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同,新的产品支持3～5．5 V
的电压范围,使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜,体积更小。DSI8B20可以程序设定9～12位的分辨率,精度为±0．5℃。可以选择更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定及用户设定的报警温度存储在EPROM中,掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的,性能价格比也非常出色,继“一线总线”的早期产品后,DSI8B20开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS18B22使电压特性及封装有更多的选择,让用户可以构建适合自己的经济的测温系统。S18B20内部结构主要由4部分组成:64位光刻R O M,温度传感器、非挥发的温度报警触发器T H和TL,配置寄存器。DSI8B20的管脚排列如图3.3-1所示。
图3.3-1 DSI8B20的管脚排列图
本次设计智能温度报警系统的温度采集就由DSI8B20完成。将DSI8B20的GND 脚接地,VDD脚接高电平,而单总线DQ脚接单片机的外部中断1脚,具体的采集电路如图3.3-2所示。
图3.3-2温度采集电路
温室大棚湿度控制系统 ——加湿设备及除湿设备的选择依据及应用领域 1、前言 1.1、课题背景 设施农业是外来词汇，在我国也称“工厂化农业”，目前学术界和经济界还没有一个统一和权威的定义。一般来说，所谓设施农业是具有一定的设施、能在局部范围改善或创造出适宜的气象环境因素、为动植物生长发育提供良好的环境条件而进行有效生产的农业。具体地说，设施农业是指利用人工建造的设施，通过调节和控制局部范围内环境、气象因素，为作物生长提供最适宜的温度、湿度、光照、水和肥等环境条件，使作物处于最佳生长状态，从而获得高产优质的农产品。但随着经济的发展和科技的进步，高新技术在设施农业中的应用的趋势日趋明显。 1.2、国内外温室控制技术发展概况 1.2.1我国温室产业发展现状与发展趋势 我国是温室栽培起源最早的国家，在2000多年前就已经能利用保护设施(温室的雏形)栽培多种蔬菜，至20世纪60年代，中国的设施农业始终徘徊在小规模、低水平、发展速度缓慢的状态，70年代初期地膜覆盖技术引入中国，对保温保墒起到一定的作用。随着经济的发展和科技的进步，70～80年代，相继出现了塑料大棚和日光温室。90年代开始，中国设施农业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展，技术水平有了大幅度提高。随着近年来国家相关科研项目的启动，在学习借鉴、吸收消化国外先进技术成果的基础上，中国的设施农业有了较快发展，设施面积和设施水平不断提高。近代温室的发展经历了改良型日光温室、大型玻璃温室和现代化温室三个阶段，但由于各地区生产状况、经济条件和利用目的的差异，至今各阶段不同类型的温室依然并存。 我国在“九五”、“十五”期间，在科技部领导和组织下，实施了“工厂化高效农业研究与示范”项目，利用引进的现代化温室设备及配套技术，通过消化吸收与技术创新，进行了品 CO等环境因素综合调控技术的研究与种选育、设施栽培、配套设备及温室中温度、湿度和 2
郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告
年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代代末开始出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化无人化的方向发展。 目前，一些经济发达的国家和地区已经研制并实现计算机自动化控制的现代高科技温室，并形成了令人惊险的植物工厂。而我国的温室系统属于半开放系统，温室内环境控制水平较低，仍靠人工根据经验来管理。而且，国内的控制系统主要用于单因子控制，因而设施现代化水平低，对温室环境的调控能力差，产品的质量难以得到保证。正是这些塑料大棚和日光温室对于解决城乡人民的蔬菜供应发挥着主力军的作用。 3.温室控制系统研制与开发的意义 温室是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温度是影响植物生长发育最重要的因子之一。它的作用是用来改变植物的生长环境,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响,为植物生长创造适宜的良好条件。 虽然有些温室也安装有各种加热、通风和降温的设备,但其主要操作大多仍是由人工来完成的当温室面积较大或数量较多时,操作人员的劳动强度很大,而且也无法达到对温湿度的准确控制。本文介绍一种基于PLC和数字式温度传感器的温室控制系统。该系统实现了室内温度的自动测量和调节,大大降低了操作人员的劳动强度。 二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程 1.研究内容： 温室的作用是用来改变植物的生长环境,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响,为植物生长创造适宜的良好条件。温室一般以采光和覆盖材料作为主要结构材料,它可以在冬季或其他不适宜植物露地生长的季节栽培植物,从而达到对农作物调节产期、促进生长发育、防治病虫害及提高产量的目的。温室环境指的是作物在地面上的生长空间,它是由光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等因素构成的。温室控制主要是控制温室内的温度、湿度、通风与光照。
为什么要做温室自动控制系统？ 温室大棚种植大家都知道吧，可以说是常见的一种种植方式了，主要是因为随着社会的不断发展，人们生活水平普遍提高，对生活的品质的追求越来越高，反季节蔬菜、花卉种植等需求量也在不断地上升，因此也促进了温室大棚的广泛应用。而且随着这几年农业种植的快速发展，慢慢的自动化控制系统，受到越来越多种植者的关注，其中温室自动控制系统比较具有大棚种植自动化的代表性。 那么，在温室大棚中为什么要做温室自动控制系统呢？ 传统的温室大棚种植模式已经不能满足现代化的需求，尤其是对温室大棚内环境监测时，农业工作人员不可能24小时时时刻刻的坚守在岗位上。为此，温室自动控制系统的应用，有效的解决了这一难题，温室中细微参数变化情况，农业工作人员通过电脑或者手机端都可以看得到，不用再天天钻棚就能了解大棚内的实时情况，既提高了生产效益，也提高温室大棚的种植效益。 温室自动控制系统是由浙江托普物联网专门研发的一种温室环境智能监测控制系统。温室自动控制系统可在线实时采集和记录监测点的温度、湿度、土壤酸碱度、二氧化碳浓度、光照度等各项参数情况，以数字、图形和图像等多种方式进行实时显示和记录存储，监测点可扩充多达几千个。并且当可设定各监控点的参数报警限值，当出现被监控点位数据异常时，温室自动控制系统可以自动发出报警信号。报警方式主要有现场多媒体声光报警、网络客户端报警、电话语音报警、手机短信息报警等。上传报警信息并进行本地及远程监测，系统可在不同的时刻通知不同的农业工作人员。 利用智慧和科技，提高农业种植效益一直以来是很多种植人员的一个目标和愿望，而温室自动控制系统在现代温室大棚种植中的应用，可以实现智能化的高效栽培，提高温室大棚的种植效益，帮助人们达成这种目标和愿望。托普的智能温室物联网系统，配备智慧云管理平台，从而实现了温室种植的综合化整体管理，不止提高了种植效益，还减少了人工成本。如今温室自动控制系统广泛应用于农业、园艺、畜牧业等领域。
摘要 温室是现代农业生产所必需的基本设备，用它有效地控制温度、光照、湿度、二氧化碳浓度等是改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的前提。本设计以STC89C52单片机为核心完成了对空气温度、土壤湿度、光照度进行数据的采集、处理、显示等系统的基本框图、工作原理和继电器控制的设计的工作。主要内容有：（1）通过单片双端集成温度传感器AD590采集实时温度。（2）通过湿度传感器HS1100采集实时湿度。（3）通过固态电化学性二氧化碳传感器TGS4160采集二氧化碳浓度。（4）判断采集到的参数值与设置值是否一致，并进行继电器控制。 通过以上设计可以对植物生长过程中的土壤湿度、环境温度、光照度以及二氧化碳浓度进行了实时地、连续地检测、直观地显示并进行自动地控制。克服了传统的人工测量方法不能进行连续测量的弊端，节省了工作量，并避免了人为的疏漏或错误造成的不必要的损失。 关键词：单片机温度传感器湿度传感器二氧化碳传感器
In this paper Greenhouse is essential for modern agriculture basic equipment, use it to effectively control, such as temperature, light, humidity, carbon dioxide concentration is to change the plant growth environment, create the best condition for plant growth, avoid the seasons change and the influence of bad weather. This design to STC89C52 single-chip microcomputer as the core to complete the air temperature, soil moisture, and light for data acquisition, processing and display system of the basic block diagram, working principle and the design of relay control work. Main contents are: (1) by monolithic integrated temperature sensor AD590 to collect real-time temperature. (2) by the humidity sensor HS1100 gathering real-time humidity. (3) through solid electric chemical carbon dioxide sensor TGS4160 collecting carbon dioxide concentrations. (4) determine whether collected parameter value and set value, and relay control. Through the above can be designed for plants to grow in the process of soil humidity, environment temperature, light and co2 concentration in real time, continuous detection, display visually and automatically control. Overcomes the traditional continuous measurement of the shortcomings of manual measurement method does not, and save the workload, and avoid the unnecessary loss caused by the omission or human error. Key words：SCM temperature sensor humidity sensor carbon dioxide sensor
本设计为一闭环控制系统,由89C51单片机,A/D转换电路,温度检测电路,湿度检测电路、控制系统组成。温度检测电路将检测到的温度转换成电压,该模拟电压经ADC0809转换后,进入89C51单片机,单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路,当棚内温度在设定范围内时,单片机不对风扇或电炉发出动作。实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测,监控,并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理,使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度的实时显示功能,对棚内环境温度的预设功能。 第一章概述 大棚、中棚及日光温室为我国主要的设施结构类型。其主要功能是采用电路来自动控制室内的温度,以利于植物的生长。温室的性能指标: 1.温室的透光性能 温室是采光建筑,因而透光率是评价温室透光性能的一项最基本指标。透光率是指透进温室内的光照量与室外光照量的百分比。温室透光率受温室透光覆盖材料透光性能和温室骨架阴影率的影响,而且随着不同季节太阳辐射角度的不同,温室的透光率也在随时变化。温室透光率的高低就成为作物生长和选择种植作物品种的直接影响因素。一般,连栋塑料温室在 50%~60%,玻璃温室的透光率在60%~70%,日光温室可达到70%以上。 2.温室的保温性能 加温耗能是温室冬季运行的主要障碍。提高温室的保温性能,降低能耗,是提高温室生产效益的最直接手段。温室的保温比是衡量温室保温性能的一项基本指标。温室保温比是指热阻较小的温室透光材料覆盖面积与热阻较大的温室围护结构覆盖面积同地面积之和的比。保温比越大,说明温室的保温性能越好。 3.温室的耐久性
温室建设必须要考虑其耐久性。温室耐久性受温室材料耐老化性能、温室主体结构的承载能力等因素的影响。透光材料的耐久性除了自身的强度外,还表现在材料透光率随着时间的延长而不断衰减,而透光率的衰减程度是影响透光材料使用寿命的决定性因素。一般钢结构温室使用寿命在15年以上。要求设计风、雪荷载用25年一遇最大荷载;竹木结构简易温室使用寿命5~10年,设计风、雪荷载用15年一遇最大荷载。 由于温室运行长期处于高温、高湿环境下,构件的表面防腐就成为影响温室使用寿命的重要因素之一。钢结构温室,受力主体结构一般采用薄壁型钢,自身抗腐蚀能力较差,在温室中采用必须用热浸镀锌表面防腐处 理,镀层厚度达到150~200微米以上,可保证15年的使用寿命。对于木结构或钢筋焊接桁架结构温室,必须保证每年作一次表面防腐处理。 第二章比例微积分控制原理 3.1 比例积分调节器(PD 比例调节器具有误差,为解决此问题,可引入积分(Inte6raI环节,其方块图见图4—33l 比例微分调节器对误差的任何变化,都产生一个控制作用比,阻止误差的变化。c变化越快,pd越大,输出校正量也越大。它有助于减少超调,克服振荡,使系统趋于稳定;同时加快系统的响应速度,减小调整时间,从而改善了系统的动态特性。它的缺点是抗干扰能力变差。 3.2 PID调节器 积分器能消除镕差,提高精度,但使系统的响应速度变慢、稳定性变环。微分器能增加稳定性,加快响应速度。比例器为基本环节。三者合用,选择适当的参数,可实现稳定的控制。 图4—37为PID调节器的方块图。 第三章自动控制系统的设计
滨州学院 毕业设计（论文）开题报告题目基于PLC温室大棚控制系统设计 系（院）自动化系年级2010级 专业电气自动化技术班级4班 学生姓名石瑞学号1023091219 指导教师王国明职称助教 滨州学院教务处 二〇一三年三月 开题报告填表说明 1.开题报告是毕业设计（论文）过程规范管理的重要环节，是培养学生严谨务实工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业设计（论文）工作的依据。 2.学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行充分讨论协商，对题意进行较为深入的了解，基本确定工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料，进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。 3.课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。 4.文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后，对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提出自己对一些问题的看法。 5.研究的内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。 6.在开始工作前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。 7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用
的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。 8.课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等，以便于有计划地开展工作。 9.开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。 10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下
温室环境控制系统 【摘要】针对传统温室有线数据采集系统存在着成本较高、可靠性和移动性较差等问题，提出了一种应用无线技术组建温室数据采集系统的设计和应用方案。通过无线收发模块实现温室内各种生长环境检测传感器无线化，从而实现温室内作物生长环境的无线智能调控，为解决传统温室有线系统的局限性提供了技术措施；该系统操作简单，具有人性化。为提高温室环境信息管理自动化程度和设施农业种植决策提供依据，从而提高了温室生产的技术水平，减轻了劳动强度，提高了劳动效率。众所周知，光、温度、湿度是农业生产不可缺少的因素，所以本设计将其作为重点数据来处理。首先，对温度、湿度、二氧化碳浓度传感器的发展现状、发展趋势做了简单综述；然后，介绍了系统的工作原理和设计方法，对在控制过程中主要应用的DS18B20、TGS4160、SHT11、LCD显示器及C8051F020、PTR2000、MAX232、MAX692等的结构特点进行了简单的介绍；最后，从硬件和软件两方面详细讲述了对温室各项指标控制的过程。 【关键词】温室；数据采集系统；无线收发模块 1.绪论 1.1 引言 随着社会的进步和工农业生产技术的发展，许多产品对生产和使用环境的要求越来越严，人们对温度、湿度、光强、二氧化碳浓度等环境因素的影响越来越重视了。为此，本文以农业技术发展为目的开发了一种智能控制系统。 众所周知温度、湿度、二氧化碳浓度是农业生产不可缺少的因素，所以本设计将其作为重点数据来处理。在现代检测技术中，传感器技术和计算机技术是必不可少的两个方面。计算机对数据有很强的处理能力，但对非电量和模拟信号是无能为力的。如果没有各种精确可靠的传感器去检测非电量和模拟信号并提供真实的信息，那么微型计算机就无法发挥其应有的作用。传感器把非电量转换为电量，经过放大处理后，转换为数字量输入微型计算机，由微型计算机对信号进行分析处理。从而传感器处理技术与微型计算机技术结合起来，对自动化、信息化和智能化起到重要作用。 本设计以C8051F020单片机为核心来对多点温度、湿度、二氧化碳浓度进行实时检测。各检测单元能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温度、湿度、二氧化碳浓度进行采集。测量结果不仅能在本地显示，而且可以由C8051F020单片机将采集的数据传送到主控机，以进行进一步的处理。主控机负责控制指令的发送，以控制各个从机的温度、湿度、二氧化碳浓度采集，收集测量数据。主控机与各从机之间也能够通过无线收发模块进行相互联系、相互协调，从而达到系统整体统一、和谐的效果。 1.2 课题研究背景
哈尔滨师范大学 物联网感知综合课程设计报告 题目：温室大棚控制系统 年级： 2013级专业：物联网工程姓名：高英亮袁昊慈指导教师：李世明杜军
温室大棚控制系统 高英亮、袁昊慈 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。利用物联网的传感器技术实时采集温室环境的空气温湿度、土壤水分和光照度等因素，单片机将数据进行分析处理做出合理的控制决策，控制执行器进行自动喷灌，实现了计算机自动控制，按需、按期和按量喷灌。系统主要由温室环境信息采集模块、单片机模块和控制模块组成，采集模块包括光照度传感器和空气温湿度传感器。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机( 都用单片机实现) 构成，采用接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。本系统环保节能、节水、省力，具有很好的实用性和推广性。 1 引言 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。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室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测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量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，容易造成不可弥补的损失，结果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。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。 目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。
清华大学 毕业设计（论文） 题目基于PLC的大棚温度自动控制 系统设计 系（院）自动化系 专业电气工程与自动化班级2009级3班 学生姓名雷大锋 学号2009022321 指导教师王晓峰 职称副教授 二〇一三年六月二十日
独创声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年月日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 年月日
基于PLC的大棚温度自动控制系统设计 摘要 大棚温度自动控制系统是一种为作物提供最好环境、避免各种棚内外环境变化对其影响的控制系统。该系统采用FX2N系列PLC作为下位机，PC机作为上位机，采用三菱D-720通用变频器,采用温度、湿度、光照传感器采集现场信号，这些模拟量经PLC转化为数字信号，把转化来的数据与设定值比较，PLC经处理后给出相应的控制信号使环流风机、遮阴帘、微雾加湿机等设备动作，大棚温度就能实现自动控制。这种技术不但实现了生产自动化，而且非常适合规模化生产，劳动生产率也得到了相应的提高，通过种植者对设定值的改变，可以实现对大棚内温度的自动调节。 关键词：大棚，温度控制，PLC
温室大棚中温室自动化控制系统解决方案设计 温室自动化控制系统简介 温室自动控制系统是专门为农业温室、农业环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。可测量风向、风速、温度、湿度、光照、气压、雨量、太阳辐射量、太阳紫外线、土壤温湿度等农业环境要素，根据温室植物生长要求，自动控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备，自动调控温室内环境，达到适宜植物生长的范围，为植物生长提供最佳环境。 智能温室自动化控制系统是根据温室大棚内的温湿度、土壤水分、土壤温度等传感器采集到的信息，接到上位计算机上进行显示，报警，查询。监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储，然后将其与设定的报警值相比较，若实测值超出设定范围，则通过屏幕显示报警或语音报警，并打印记录。 系统组网络以及通讯协议 （1）系统组网络组成 根据工艺运行的需求，我们做如下的网络系统设计：网络采用以太网络设计。每个站作为一个网络节点。这个网络采用性能可靠的工业以太网。可以将办公网络、自动控制网络无缝结合到该网络环境，实现“多网合一”。 整个系统可承载的数据分成如下的几个部分： 1：工业控制数据 2：采集数据 3：工业标准的MODBUS总线通讯 （2）组网特点 自动化控制系统是开放的控制系统，除了具有良好的网络通讯能力外，还具有与其它控制系统通讯功能和标准的对外通讯接口，以后可以任意扩展控制系统。 整个系统采用多级网络结构，即生产管理网和生产控制网，将过程实时数据、运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息分开，分别使用不同的网络。有效地提高了通讯的效率，降低了通讯负荷。 （3）采用的通讯协议
Modbus协议是应用于自动控制器上的一种通用协议。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业标准。 现代农业大棚控制系统 （1）控制系统概述 随着社会经济的发展，设施农业作为农业可持续发展的一个重要途径，已经越来越受到世界各国的重视，而设施农业中问世工程的建设与发展是都市型发展的重要组成部分，是设施农业发展的高级阶段。希望通过改变植物生长的自然环境、．创造适合植物最佳的生长条件，避免外界恶劣的气候，达到调节产期，促进生长发育、防治病虫害等目的。 远程大棚监控系统是一种用于家庭、仓库(厂房、花棚和塑料薄膜大棚)内环境温湿度监控及控制的全自动远程智能调节系统。它通过控制加热器及制冷器(通风)对温度进行自动调节，同时通过控制加湿机及除湿机的工作自动调节环境的相对湿度，使环境的温度和湿度达到适宜的范围。 （2）大棚环境特点与调控 大棚因有塑料薄膜覆盖，形成了相对封闭与露地不同的特殊小气候。进行蔬菜大棚栽培，必须掌握大棚内环境的特点，并采取相应的调控措施，满足蔬菜生长发育的条件，从而获得优质高产。 大棚内环境条件： 1、光照 2、温度： 3、空气湿度 4、空气二氧化碳浓度 5、土壤湿度： （3）现代化大棚远程控制工艺 本方案使用腾控系列系列高速32位控制器、高性能温度湿度以及氧气传感器、视频设备等硬件通过目前的高速光纤网络建造一个现代化农业用温室大棚环境监控系统。本系统可自动监测调节农作物环境的温湿度、光照、O2浓度、通风、卷帘升降、滴灌控制、门禁、巡更等参数，通过HMI输出帮助种植者作全面
温室环境控制技术的现状及发展趋势 摘要：温室环境控制技术在世界得到广泛的应用，现代温室及配套设施已采用专业化、集约化和规模化生产，规范有序的市场经营和国际化的市场体系运作，成为当今世界最具活力的新兴产业之一。本文介绍了国内外温室环境控制技术的发展现状以及今后的发展趋势。 关键词：温室；温室环境控制技术；发展现状；发展趋势 一、温室环境控制技术的应用现状 1.国外发展状况 荷兰是土地资源非常紧缺的国家，靠围海、围湖造田等手段扩大耕地，其依靠现代农业，成为仅次于美国、法国的世界第三大农业出口大国。荷兰是设施农业最发达的国家，目前有现代温室 1.1 万hm?，全部为玻璃温室，占世界玻璃温室的1/4，主要用于种植蔬菜和花卉。温室及配套设施的生产完全靠一种高度社会化专业化和国际化的市场体系。日本于20 世纪60年代快速发展现代设施园艺业，温室由单栋向连栋大型化结构金属化发展，到70年代为高速发展期。美国总的指导思想是搞适地栽培，温室面积约1.9万hm?，多数玻璃温室，少数是双层充气塑料薄膜温室，近几年也建造了少量聚碳酸脂板温室。以色列的现代设施园艺更具鲜明的特点，其采用大型塑料薄膜连栋温室，充分利用光热资源的优势和先进的节水灌溉技术，主要生产花卉和高档蔬菜。 现代温室及配套设施已采用专业化、集约化和规模化生产，规范有序的市场经营和国际化的市场体系运作，成为当今世界最具活力的新兴产业之一和现代农业的亮点。在今后一个时期，随着科学技术的发展、全球经济的一体化和社会的进步，现代温室及配套设施，将以节能、环保和改善工作条件为核心，深入广泛采用高新技术，向实质意义上的“ 工厂化”方向稳步持续快速地发展，前景十分广阔。 2.国内应用状况 我国的近代温室开始于本世纪30年代，大规模的温室生产在20世纪70 年代末和80 年代初开始。通过第一次大规模的温室引进，揭开了我国现代化温室生产、研究和普及的序幕。经过20年的发展，我国温室的建造面积（包括大棚）已达120万hm?，跃居世界第一。在温室及配套设施的生产、科研和普及方面得
摘要 本课题运用STC89C52单片机、DS-18B20 数字温度传感器、继电器和M4QA045电动机、ULN-2003A集成芯片、湿敏电阻，以及四位八段数码管等元器件，设计了温湿度报警电路、M4QA045电机驱动电路、电热器驱动电路，实现了温室大棚中温度和湿度的控制和报警系统，解决了温室大棚人工控制测试的温度及湿度误差大，且费时费力、效率低等问题。该系统运行可靠，成本低。系统通过对温室内的温度与湿度参量的采集，并根据获得参数实现对温度和湿度的自动调节，达到了温室大棚自动控制的目的。促进了农作物的生长，从而提高温室大棚的产量，带来很好的经济效益和社会效益。 关键词:STC89C52单片机、DS-18B20 数字温度传感器、ULN-2003A集成芯片、温室、自动控制、自动检测
目录第1章绪论 §1.1选题背景 §1.2选题的现实意义 第2章系统硬件电路的设计 §2.1系统硬件电路构成系统整体框图 §2.1.2系统整体电路图 §2.1.3系统工作原理 §2.2温度传感器的选择 §2.2.1 DS18B20简介 §2.2.2 DS18B20的性能特点 §2.3单片机的选择 §2.3.1单片机概述 §2.3.2 AT89C2051芯片的主要性能 §2.4 RS-485通信设计 §2.5小结 第3章系统软件的设计 §3.1系统主程序 §3.2系统部分子程序 §3.2.1 DS18B20初始化子程序 §3.2.2 DS18B20读子程序 第4章总结 参考文献 附录
第一章绪论 1.1选题背景 在人类的生活环境中，温湿度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度和湿度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温湿度有着密切的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温湿度的因素。温湿度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。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。温室大棚技术就是其中一个好的方法。温室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，来消除温度对生物生长的约束。而且，温室大棚能克服环境对生物生长的限制，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不再产生过度影响，部分或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。由于温室大棚能带来可观的经济效益，所以温室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，温室大棚数量不断增多，温室大棚的温湿度控制便成为一个十分重要的课题。传统的温湿度控制是在温室大棚内部悬挂温度计和湿度计，通过读取温度值和湿度值了解实际温湿度，然后根据现有温湿度与额定温湿度进行比较，看温湿度是否过高或过低，然后进行相应的通风或者洒水。这些操作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力物力。现在，随着国家经济的快速发展，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。温室大棚的建设对温湿度检测与控制技术也提出了越来越高的要求。 今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化已成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。采用单片机来对温湿度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温湿度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。因此，单片机对温湿度的控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。因此，本课题围绕基于单片机的温室大棚控制系统展开了应用研究工作。
农业智能大棚控制溯源系统设计方案
生态农业智能温室大棚监测、溯源及控制系统 设 计 方 案xxxxxxxx有限公司
目录 背景......................................................................错误!未定义书签。一：客户需求 ......................................................错误!未定义书签。二：系统结构及控制模式 ..................................错误!未定义书签。三：现场数据采集与控制功能...........................错误!未定义书签。四：监测软件数据平台 ......................................错误!未定义书签。五：功能应用 ......................................................错误!未定义书签。六：农产品溯源系统 ..........................................错误!未定义书签。 七、条码仓储管理系统(WMS) ...........................错误!未定义书签。 八、商品盘点 ......................................................错误!未定义书签。
背景 温室智能控制系统是利用环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。物联网温室环境监测系统可广泛应用于农业、园艺、畜牧业等领域，在需要特殊环境要求的场所实施监控和管理，为实现对生态作物的健康成长和及时调整栽培、管理等措施提供及时的科学的依据，同时实现监管自动化。 近年来，随着温室大棚化种植、工厂化育秧和设施栽培等农业生产技术的广泛应用，快速准确地环境参数的收集和分析就成为现实的需求，利用计算机技术对相应的农业气象参数进行采集，则一方面可及时了解作物生长的环境参数，另一方面也可根据采集的参数控制大棚环境的调节从而为农作物的生长提供适宜的生长环境。由于温室内的湿度、温度等环境条件不适合于普通PC 机工作，故这里选用单片机进行数据采集，而采集的数据可经过串口发射接收设备传送给上位PC 机进行分析处理。 一：客户需求 （1）智能温室大棚控制系统 随着国民经济的迅速发展，现代农业得到了长足的进步，全国各地根据需要普遍建设了日光温室、塑料大棚等为农作物创造出良好的生长环境。温室工程成为高效农业的重要组成。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 参赛题目：温室自动控制系统 队长：朱继田 队员：杨建成 陶文波
温室自动控制系统 摘要:（300字以内） 温度是一种环境参数，温度自动控制在工农业生产中具有非常重要的作用。半导体制冷器(TEC)是一种比较先进的制冷装置，因为其小型化、无噪声、无污染的特点，在各种温度控制领域得到了广泛的应用，因此研究半导体制冷器温度的测量方法和设计灵活精确的温度自动控制系统具有重要的意义。 文章介绍了一种温度自动控制系统，该系统采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，AT89C52低电压、高性能半导体制冷器等元件。单片机通过温度传感器获取当前温度，进而控制半导体制冷器工作。 一、方案设计和论证 本系统由四大部分组成：1、温度检测装置；2、控制系统；3、执行机构； 4、显示同步。在其中2部分控制系统中，由于ATMEL公司的AT89C52单片机具有高密度、非易失性、低电压、高性能等优点，且满足本系统和电子设计大赛的两方面要求，因此采用AT89C52作为微控制器，该部分方案设计将在文章第三、四部分详细介绍。以下主要针对温度检测系统及执行机构两方面的内容进行方案设计和论证。 模块1 温度检测装置方案设计 对于温度的自动控制系统而言，温度检测是整个系统设计的第一步。如何选择温度传感器是这块电路的关键，它是直接影响整个系统的性能与效果的关键因素之一。 方案：选用数字式温度传感器DS18B20 论证： 数字温度传感器DS18B20最大特点之一是采用了单总线的数据传输，直接输出数字信号。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。因此便于单片机处理及控制，节省硬件电路。该系统可以由数字温度计DS18B20和 AT89C52单片机直接构成的温度测量装置。不仅如此，DS18B20最小分辨率为0.0625℃，满足该题温度分辨率为0.1℃的要求，因此温度传感器选用DS18B20。 模块2 执行机构 对于温度的自动控制系统而言，温度执行机构是整个系统设计最核心的一步。温度执行机构的构建直接影响整个控制模块的工作方式和效率。 方案一：可控硅调功器电路 论证 可控硅调控器电路是利用双向可控硅管和加热丝串接在交流220V、50Hz回路。在给定周期T内，AT89C52只要改变可控硅管的接通时间便可改变加热丝功率，以达到调节温度的目的。显然可控硅在给定周期T的100%时间内接通时间的功率最大。显然，对功率的调节从而调节温度达不到制冷效果，即使是通过外加风扇来带走外部热量也达不到，故不用此方案。
蔬菜大棚智能控制系统 点击数：[129]更新时间：[2010-3-30] 蔬菜种植大棚智能控制系统是针对蔬菜大棚的控制要求配置的远程监控与管理系统，采用无线传感器技术，基于传统的蔬菜大棚生产工艺，提供一套更适合蔬菜大棚的，具有高可靠性、安全性、灵活性、可扩展性、易操作性的一套软硬件系统。时实监测蔬菜大棚内的温度、湿度、水槽水位、电动卷帘状态、水泵状态的采集（还可以采集土壤墒情、二氧化碳浓度等详细信息），以及对水泵、阀门的启停、电动卷帘、通风窗的开闭等控制，通过无线通讯方式与蔬菜大棚管理中心计算机联网，实时对各蔬菜大棚单位进行监管和控制。 系统结构 系统工程设备组成 计量仪表
测量温度、湿度、设备状态等数据，并把数据通过数据线传送给RTU。 RTU设备 数据的采集、运算、控制、存储、发送功能，温度、湿度的限值控制，异常报警等。 无线网络 GPRS/CDMA网络，实现数据的无线传输功能。 管理中心服务器 远程数据的接收、显示、查询、统计，报表打印，发布远程控制命令，日常业务和办公管理。 用户手机终端 用户通过自己的手机可以实时掌握蔬菜大棚的工作状态及下发命令控制设备。 农业自动化
农业自动化不仅包括计算机技术，还包括微电子技术、通信技术、光电技术等。自动化技术在现代农业中的应用主要有以下几个方面： ※在农业灌溉中的应用 我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。 ◆系统组成 农业灌溉自动化系统包括水源工程（渠道，水库，井等），首部枢纽（水泵，动力机，肥料注入设备，过滤设备，智能灌溉系统等），输水管道及配套管件，灌水器（微喷头，滴灌头）等。 智能灌溉系统是农业灌溉自动化系统的核心部分。系统由中央监控级、首部控制级、灌溉控制级、控制模块、执行单元组成。 ◆系统功能 ﹡土壤湿度控制﹡灌溉水泵自动控制 ﹡田间气象监测﹡自动施肥功能 ﹡灌溉数据统计功能﹡设备故障保护和报警〕 ※在农产品保鲜库中的应用 将自动化控制系统应用于现代农产品保鲜库中，主要用于对温室环境的调控，包括通风控制、温度控制、湿度控制、气体成分控制等。 ◆系统组成 控制计算机、触摸屏：用于各种采集数据的显示、各现场设备（风机、加湿、加热电磁阀等）的远程控制、各数据报表的打印等。
农业大棚远程智能监控与PLC自动化控制系统解决方案 目录 1 前言 (2) 1.1 智能农业远程智能监控系统的概念 (2) 1.2 实施农业远程智能监控系统的必要性 (2) 2 背景分析 (3) 3 大棚温湿度光照采集与自动化控制设计 (5) 3.1 系统设备组成 (9) 3.2 网络架构 (10) 3.3 采集原理 (11) 3.4 数据架构 (13) 3.5 设计原则 (14) 4 系统功能 (16) 4.1 功能架构 (16) 4.2 功能特点 (17) 4.2.1 数据采集 (17) 4.2.2 数据查询 (18) 4.2.3 数据分析与诊断 (18) 4.2.4 数据报警 (18) 4.2.5 视频监控 (19) 4.3 设备参数 (19) 4.3.1 数据采集与传输设备 (19) 4.3.2 温/湿度测试仪昆仑海岸 (20) 4.3.3 光照测试仪昆仑海岸 (25) 5 施工组织方案 (25) 5.1 施工方案介绍 (25) 5.2 施工计划安排 (26) 5.3 资源准备 (27) 5.4 施工内容 (27) 6 售后服务及承诺 (28) 7施工与验收时间表 (28)
1前言 1.1智能农业远程智能监控系统的概念 智能农业是采用比较先进、系统的人工设施，改善农作物生产环境，进行优质高效生产的一种农业生产方式，20世纪80年代以来，智能农业发展很快，特别是欧美、日本等一些发达国家，目前已经普遍采用计算机控制的大型工厂化设施，进行恒定条件下全年候生产，效益大为提高；在社会主义市场经济条件下，我国的智能农业以其较高的科技含量、市场取向的新机制、短平快的产销特点、效益显著的竞争力，取得了快速发展，改善了传统农业的生产方式、组织方式和运行机制，提高了农业科技含量和物质装备水平，成为现代农业重要的生产方式。 深圳市信立科技有限公司智能农业远程智能监控系统是指利用现代电子技术、移动网络通信技术、计算机及网络技术相结合，将农业生产最密切相关的空气的温度、湿度及土壤水分等数据通过各种传感器以无线ZigBee技术动态采集，并利用中国电信的4G，4G CDMA网络通讯技术，将数据及时传送到智能专家平台，使智能农业管理人员、农业专家通过手机或手持终端就可以及时掌握农作物的生长环境，及时发现农作物生长症结，及时采取控制措施，及时调度指挥，及时操作，达到最大限度的提高农作物生长环境，降低运营成本，提高生产产量，降低劳动量，增加收益。 1.2实施农业远程智能监控系统的必要性 江苏智能农业发展，已经初步形成了政府引导、社会支持、市场推动和农民
分布式温室控制系统 摘要 针对农业环境自动化控制的需要，研制了“分布式智能型温室计算机控制系统”。该系统体系结构为中心计算机和单片机智能控制仪的主从式结构，系统采用实时多任务操作系统和农业温室专家系统的人工智能技术，对温室内外环境因子进行实时监测和智能化决策调节，为农作物创造最优化的生长条件。实时多任务系统使系统的通信，环境参数采集，控制可以同时进行：由于现场情况的复杂性和多变性，依靠精确数学模型的传统控制已经无法很好地解决问题，因此，本系统采用存储大量现场经验和知识的专家系统来达到控制的目的。采用专家系统从理论上去验证和分析系统，保证了系统运行的稳定性和可扩展性，降低了开发难度。系统硬件主要由环境因子实时监测模块、智能决策模块组成。软件部分采用组态方式实现，包括数据库管理模块、人工控制模块等几部分构成，具有操作简便，可靠性高，便于升级扩充等特点，已实现产品化。本系统软件采用组态方式实现，文中介绍了如何利用来实现用于工业控制系统的组态软件。传统的面向对象的设计思想已经难以适应现在的分布式软件模型的要求，组件化的程序设计思想是为了提高软件的可重用洼，可扩展性而出现的。组态软件则是为了满足控制系统现场情况的多变性而出现的。为了提高软件的可重用性．减少控制软件设计中的重复劳动，所以控制软件设计成为组态方式成为一种趋势。利用的思想，采取模块包装的方式来实
现组态软件使得这样的软件能够直用于不同的控制系统。 关键词：温室专家系统人工智能组态软件单片机 １绪论 二十一世纪是生命科学的世纪。加强以现代农业生物技术为主体的农业高科技的研究与开发，是下个世纪我国农业领域能否掌握科技进步主动权的关键。发展农业高科技产业是促进我国农业高科技研究开发及其与经济建设紧密结合的重要途径。温室设旌的自动检测和控制技术能为作物创造良好的生长环境，同时温室内的高温、高湿作业环境，又需要作业的自动化技术。随着温室面积的扩大以及自动化装备的应用，如何进行温室的群管理，以降低运行成本、提高效率、实现环境的精确控制成为目前研究的关键问题。针对温室环境的自动控制技术、智能管理技术、温室群管理技术正在逐步得到应用，并正向无人化方向发展。．从计算机局域网到互联网，已形成了世界X围的计算机网络。由于信启．资源量大、更新传递速度快、遍及世界各地等特点，近年来它的应用取得了飞速的进展，同时在农业领域的应用也越来越广泛。近几年来，随着低价格、高性能计算机的普及应用以及计算机网络的低价格和高速度，人们在寻求将温室的计算机检测控制信息形成网络化，利用网络的优势来实现温室群的高效率栽培管理，环境控制的精确化、节能化以及设备成本的降低。本文主要介绍并分析远程分布式控制系统设计技术在温室环境控制上的应用。 国外研究现状 温室设施使用基于internet的远程控制技术可实现设施环境检测