溫室環境監控系統設計

電氣自動化論文編號:ZD1139    論文字數:24577,頁數:62

 目 錄
摘要.i
Abstract..ii
目錄iv
第一章     緒論..1
 1.1  研究背景..1
 1.2  國內外研究現狀..2
 1.3  溫室測控裝置的類型和發展趨勢3
 1.3.1  目前采用的控制裝置3
 1.3.2  控制裝置的發展趨勢5
 1.4  研究的目的與內容6
第二章      系統方案設計..7
 2.1  系統方案設計.7
 2.1.1  監控系統設計所要達到的技術指標7
 2.1.2  監控系統設計原則..7
 2.1.3  系統總體設計方案..7
 2.2  系統功能設計.8
 2.2.1  上位機8
 2.2.2  智能監控點..8
     2.3  小結9
第三章     系統硬件電路設計.10
 3.1  控制中心模塊的設計10
 3.1.1  單片機的選型..10
 3.1.2  電源電路12
 3.1.3  時鐘電路的設計13
 3.1.4  復位電路13
 3.2   RS-485通訊電路 ..14
 3.3  數據采集模塊的設計15
 3.3.1  傳感器的選型..16
 3.3.2  傳感器測量電路17
 3.4  驅動執行機構的設計20
 3.4.1  側窗/天窗開閉裝置設計..20
 3.4.2  暖風機加溫.21
 3.4.3  濕簾風機降溫..21
 3.4.4  噴霧加濕系統..22
 3.4.5  遮陽網系統.22
 3.4.6  照明補光系統..23
 3.4.7  繼電器輸出電路23
 3.5  人機對話模塊26
 3.5.1  鍵盤輸入26
 3.5.2  液晶顯示26
 3.6  其他電路.27
 3.6.1  去耦電路27
 3.6.2  聲光報警28
 3.7  小結..28
第四章     控制算法研究..30
 4.1  PID控制算法 30
 4.1.1  模擬PID控制器.. 30
 4.1.2  數字PID控制算法.31
 4.2  小結..34
第五章     軟件設計35
 5.1  主程序設計..35
 5.2  采集子程序設計.36
 5.2.1  溫度測量軟件設計.36
 5.2.2  濕度測量軟件設計.37
 5.2.3  光照強度測量軟件設計38
 5.3  串行通信軟件設計..39
 5.4  本章小結.40
第六章     結論與展望.42
參考文獻..43
致謝45
附錄46

摘     要
 溫室是設施農業的重要組成部分，國內外溫室種植業的實踐經驗表明，提高溫室的自動控制和管理水平可充分發揮溫室農業的高效性。隨著傳感技術，計算機技術及通訊技術的迅猛發展，現代化溫室信息自動采集及智能控制系統的開發已成為目前設施農業的一個研究熱點。
 本文在查閱大量國內外參考文獻的基礎上，概述了溫室在國內外的發展歷史以及發展現狀。介紹了國內外溫室測控裝置的發展動態和發展方向，并且根據溫室內影響作物生長的環境因子，即溫度、濕度、光照等環境的條件、控制特點和控制方法，提出了適合本系統的環境因子控制方案。
 本文以PHILIPS公司32位ARM微控制器LPC2132為核心，設計了溫度、濕度、光照強傳感器，傳感器檢測出來的信號傳輸給LPC2132進行數據處理，從而實現對環境因子的測量與控制。本文重點介紹了溫室環境監控系統的硬件。
 硬件方面，介紹了各部分的設計思想、原理電路以及抗干擾方法，并且給出了系統總硬件原理圖；另外，在滿足系統設計要求的前提下，盡可能選用價格低、功耗低的元器件，達到降低系統成本的目的。
 軟件方面將嵌入式實時操作系統C/OS-Ⅱ移植到LPC2132，采用基于嵌入式實時操作系統的軟件開發模式，設計了控制器的各個任務流程圖。
 系統采用PID控制算法對溫度、濕度、光照強度等環境因子進行控制。本文簡單介紹了PID控制算法的原理。
 最后，對設計進行了總結，介紹了本文完成的主要工作，說明了本文的特點和意義，同時，指出了系統設計的不足和改進思路，為今后課題的進一步研究打下了基礎。
關鍵詞：溫室環境  監控系統  LPC2132  傳感器  RS-485通信

Abstract
 Greenhouse is the important part of installation agriculture.Crop production in domestic and overseas greenhouses shows that advanced automation and management system for greenhouse will improve the efficiency of agriculture production.With the rapid development of sensor,comp-
-uter and communications technologies,the design of monitoring&controlling systems for greenh-
-ouse environmental has become one of the R&D focuses in the field of structured agriculture.The paper is dedicated to the research.
 On the basis of domestic and foreign references, this paper does not only generally state the history and reality of the greenhouse’s development both at home and abroad, but also introduce the tendency and direction of the monitor and control system for the greenhouse environment and therefore raises a suitable control programme for the system, according to the conditions, controlling characteristics and methods of the environment factors such as temperature, humidity and light.
 This article take micro controller LPC2132 of PHILIPS Corporation as a core, this dissertation designs the sensor of temperature,humidity and light, whose signals are transmitted to LPC2132 for data precessing and as a result, environment factors’ measurement and control is realized.
As for hardware, this paper introduces each part’s  design idea, principle and anti-jamming method and provides with drawings of the system’s hardware. In addition, in the premise of meeting system’s design requirements, choose components of low price and low power consumption as far as possible, to reduce the costs of the system.
 In the aspect software，This article has inserted embedded  Operation system UC/OS-Ⅱto transplant LPC2132, on the basis of which the processing charts of the controller are designed.
 PID control algorithms is adopted to control the environment factors such as temperature, humidity and light. The principle of this algorithms is also introduced in the paper.
 In the end, my paper summarizes the whole design, the major tasks of this dissertation and the characteristics and significance of this paper, as well as pointing out the deficiencies and improving methods of the system, which lay a solid foundation for further research.
 
 KEYWORDS: greenhouse environmental; the supervisory system; LPC2132; Sensors;  RS-485communication