设施环境自动调控系统共21页文档

基于单片机的温室大棚环境参数自动控制系统一、本文概述随着科技的发展和现代化农业的需求增长，温室大棚环境参数的自动控制已成为提高农业生产效率、保证农产品质量的重要手段。

本文将介绍一种基于单片机的温室大棚环境参数自动控制系统，该系统能够实时监测并调控温室内的温度、湿度、光照等关键环境参数，以实现最优化的作物生长环境。

本文将首先概述系统的整体架构和工作原理，然后详细介绍各个组成部分的设计和实现，包括传感器选择、单片机编程、执行机构控制等。

还将讨论系统的优点、实际应用情况以及可能存在的问题和改进方向。

通过本文的阐述，旨在为相关领域的研究人员和从业者提供有益的参考，推动温室大棚环境参数自动控制系统的发展和应用。

二、单片机技术概述单片机，全称为单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点。

单片机技术自20世纪70年代诞生以来，经历了从4位、8位、16位到32位等几大阶段的发展。

随着微处理器、半导体及超大规模集成电路技术的迅猛发展，单片机的技术也在不断进步。

目前，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。

在温室大棚环境参数自动控制系统中，单片机作为核心控制单元，负责接收各种传感器采集的数据，并根据预设的控制算法对这些数据进行处理，从而控制温室内的环境参数，如温度、湿度、光照等。

单片机通过其强大的数据处理能力和灵活的I/O控制能力，实现了对温室环境的精确控制，提高了温室大棚的生产效率和产品品质。

单片机还具有高度的集成性和扩展性，可以通过添加不同的外设模块，实现对温室大棚内其他环境参数的监控和控制，如土壤湿度、二氧化碳浓度等。

设施农业中的智能环境控制系统设施农业是现代农业的重要发展方向，它通过采用各种人工设施来改善农业生产环境，从而提高农作物的产量和质量。

在设施农业的众多技术要素中，智能环境控制系统起着至关重要的作用。

一、智能环境控制系统的基本构成智能环境控制系统主要由传感器、控制器、执行器等部分组成。

传感器就像是设施农业环境的“触角”，能够精准感知环境中的各种参数。

例如温度传感器，它可以实时检测设施内的温度状况。

无论是白天阳光直射下温度的急剧上升，还是夜晚温度的自然下降，温度传感器都能准确捕捉。

湿度传感器同样不可或缺，它能监测到空气中水汽的含量，这对于许多对湿度要求严格的农作物来说意义非凡。

还有光照传感器，它可以判断光照的强度、时长以及光谱分布等信息。

在一些高档的设施农业中，还会配备二氧化碳传感器，因为二氧化碳浓度对植物的光合作用有着直接的影响。

控制器则是整个系统的“大脑”。

它接收来自传感器的各种数据，并根据预设的程序和算法进行分析处理。

例如，当温度传感器传来的数据显示设施内温度过高时，控制器会迅速做出反应。

控制器内部储存着不同农作物在不同生长阶段适宜的温度范围等相关信息，这使得它能够准确判断当前温度是否对农作物生长不利。

执行器是系统的“手脚”，负责根据控制器的指令来对环境进行调节。

常见的执行器有通风设备、加热设备、灌溉设备和遮阳设备等。

当控制器判定温度过高时，通风设备可能会被启动，让新鲜的空气进入设施内，起到降温的作用；如果温度过低，加热设备则会开始工作，提高设施内的温度。

灌溉设备在湿度传感器的数据支持下，可以精确地控制浇水量，保证土壤湿度处于合适的水平。

遮阳设备则能够根据光照传感器的信号，在光照过强时自动展开，避免农作物受到过度光照的伤害。

二、智能环境控制系统对作物生长的影响智能环境控制系统为作物生长创造了近乎理想的环境条件。

在温度方面，它能够确保作物始终处于适宜的温度区间。

以草莓种植为例，草莓在开花期适宜的温度在15-20摄氏度之间。

设施环境调控技术摘要在设施环境栽培中,温度、光照、水分、气体和土壤起到非常重要的作用。

分别论述了温度、光照、水分、气体、土壤等环境调控技术,以期在作物的不同生长阶段、时段,科学调控每个环境因子的参数指标,达到设施栽培的高产、高效、高创收的目标。

关键词设施环境调控;温度;光照;水分;气体;土壤设施园艺实现了可调控内部环境因子量值、改善内部作物生长环境的小型人造“温室效应”,打破地域、气候、环境差异,创造作物正常生长的环境载体。

通过配套设备或设施分别调控与控制各个环境因子(温度、光照、水分、气体、土壤、生物)的量值幅度与状态,给作物提供最佳的适宜生存环境,以达到市场供求及个别需求,实现经济收益。

1温度环境调控温度是影响作物生存和生长发育的主要环境因子之一。

作物从萌芽到成熟的各个生长发育阶段,体内一切生理生化过程,都有一定的“三基点”温度要求。

根据作物对温度的不同要求,分为耐寒性、半耐寒性、不耐寒性等3类作为温度管理的主要依据。

在设施栽培中,目前主要推广的是棚室四段变温管理,即把一昼夜24h分成4个阶段,上午、下午、前半夜和后半夜。

上午以促进作物的光合作用为目标,进行高温管理;下午和前半夜温度逐渐降低,以便把光合产物运送到各个器官;后半夜在保证作物正常生长的前提下,进行低温管理,防止消耗更多的养分。

1.1温室加温冬季,温室内部温度受到室外自然环境的影响而降低,可能降至作物生长温度最低基点以下,若不及时采取加温措施,将很难维持作物正常生长所要求的温度环境,因此需要加温。

一是空气加温。

常用的主要有热水供暖系统和热风供暖系统。

前者主要热媒为水,介质热容量较大,系统热稳定性较高,适应范围较广;后者热媒为空气,介质热容量较小,热稳定性较低,适用于短时间补充热量,用以短期维持室内空气温度保持相对稳定或提高。

二是土壤加温。

多采用土壤下埋入电热线和埋设酿热物。

前者又称电热温床,使电能转化成热能,实现土壤温度的自动调节,保温效果好,设备简单,用途广泛。

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education 毕业设计专业：应用电子技术教育班级学号: 应电0914 – 31学生姓名：曹烨玲指导教师：高凤友副教授二〇一四年六月天津职业技术师范大学本科生毕业论文养鸡场智能控制系统设计Design of Farms Intelligent Control System专业班级：应用电子技术教育学生姓名：曹烨玲指导教师：高凤友副教授学院：电子工程学院2014 年 6 月摘要随着社会的不断进步，科学技术的不断提高，智能化已经逐渐占领市场，比如智能家居、智能温室大棚、智能机器人等，自动化、机械化、智能化的设备已逐渐代替了传统的体力劳作成为新型的劳动力,这种劳动力使人们的生活更加便利,也在一定程度上减少了人们的工作量，节约了大量时间.所以养鸡场的智能控制就体现了智能化的优势，它通过控制、监测鸡场内环境的温湿度、明亮程度、以及水和料的有无，来帮助我们更好的管理鸡场,提高了生产效率,均衡了市场禽类的销售。

本设计以ARM芯片STM32作为系统的主控芯片，外围电路有包块温室度检测模块、AD采光模块、红外检测模块、报警模块、料袋检测模块、换气模块。

主要功能是通过检测场内的温湿度，看看是不是适合鸡成长,温度以及湿度过高时可以开通风口（打开换气风扇）对其进行降温排湿；养鸡场喂食和添水是一个量很大的工作，所以针对这种情况添加了半自动喂食饮水功能，水盆的水没有满时会自动加满，当料袋子没有料时报警提示，让主人换料袋(这种喂料方式不是适合所有形式的鸡场)；当然，小鸡作为一个活的动物,难以避免会飞出或者跳出所呆区域,当出现这种情况时，红外报警防护就开启了，提醒主人有鸡飞出，及时抓取放回原处.关键词：STM32；采光温湿度；红外检测；报警系统ABSTRACTWith the continuous progress of society，science and technology, continuous improvement and intelligent has gradually dominate the market, such as smart home , smart greenhouse, intelligent robots , automation, mechanization ， intelligent devices has gradually replaced the traditional manual labor to become the new labor ， this labor force to make people's lives more convenient ， but also reduces the workload of the people to some extent , saving a lot of time . So intelligent control chicken farm embodies an intelligent advantage by controlling ， monitoring the temperature and humidity within the farm environment , bright degree ， as well as the presence or absence of water and materials , to help us better manage farms to improve production efficiency ， balancing the sales market poultry 。

室内环境实时监测调控系统设计目录一、内容概要 (4)1.1 研究背景 (4)1.2 研究目的和意义 (5)1.3 系统设计原则 (6)二、系统需求分析 (7)2.1 功能需求 (8)2.1.1 室内环境参数监测 (10)2.1.2 实时数据展示 (11)2.1.3 数据分析与处理 (12)2.1.4 自动调节与控制 (13)2.2 性能需求 (14)2.3 界面需求 (15)2.3.1 用户界面设计 (16)2.3.2 设备操作便捷性 (17)三、系统架构设计 (18)3.1 系统总体架构 (20)3.1.1 硬件架构 (20)3.1.2 软件架构 (21)3.2 硬件选型与配置 (23)3.2.1 数据采集模块 (24)3.2.2 控制执行模块 (25)3.2.3 通信模块 (26)3.2.4 显示模块 (27)3.3 软件模块设计 (28)3.3.1 数据采集模块 (29)3.3.2 数据处理模块 (30)3.3.3 控制算法模块 (31)3.3.4 用户界面模块 (32)四、关键技术实现 (33)4.1 数据采集与传输技术 (35)4.1.1 传感器选型 (36)4.1.2 通信协议 (37)4.2 数据处理与分析技术 (39)4.2.1 数据滤波 (40)4.2.2 数据可视化 (41)4.3 控制算法研究 (42)4.3.1 控制策略 (43)4.3.2 控制算法优化 (45)五、系统实现与测试 (46)5.1 系统实现步骤 (47)5.1.1 硬件搭建 (48)5.1.2 软件开发 (49)5.1.3 系统集成 (51)5.2 系统测试 (52)5.2.1 单元测试 (53)5.2.2 系统测试 (54)5.2.3 性能测试 (56)六、系统应用与推广 (57)6.1 应用场景分析 (58)6.1.1 家庭环境 (59)6.1.2 商业环境 (60)6.1.3 工业环境 (61)6.2 推广策略 (63)6.2.1 市场分析 (64)6.2.2 营销策略 (66)七、结论 (66)7.1 研究成果总结 (67)7.2 研究不足与展望 (68)一、内容概要本文档旨在详细阐述室内环境实时监测调控系统的设计方案，首先，对室内环境实时监测调控系统的背景及意义进行阐述，分析当前室内环境监测调控技术的研究现状和发展趋势。