蔬菜大棚环境监模拟装置的设计毕业设计(论文)开题报告.doc

中原工学院本科生毕业设计（论文）开题报告学生姓名仝燕学 号201200484304专业电子信息工程 课题名称蔬菜大棚环境监模拟装置的设计阅读文献情 况国内文献 10 篇开题日期2016.3.7国外文献 2 篇开题地点一 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）1.现状及发展趋势 随着农业生产现代化的不断发展, 农业生产中的计算机控制技术越来越受重视。在现代化农业生产中, 以蔬菜大棚为代表的现代农业设施发挥着巨大的作用。 大棚内的温度、湿度等参数直接关系到蔬菜和水果的生长, 温室环境与农作物的生长、发育、能量交换密切相关。因此, 对大棚内环境温度、湿度等参数进行检测和控制, 是实现优质、高产、高效地进行作物栽培的重要保证 1。 目前我国大多数农业大棚对温度、湿度的检测与控制采用人工管理, 控制精度低且不及时, 容易造成农作物损失, 而且工人劳动强度大, 既增加了生产成本, 浪费了人力资源, 又很难达到较好的控制效果 2。 在温室系统中，环境因子直接影响作物的生长和发育。其中，温度和湿度的变化是最基本的因子，对作物影响最为显著3。本文以温、湿度作监测对象，设计实现了基于AT89C51 单片机的温、湿度实时测控系统，测量准确、调试方便，具有很好的移植性。通过使用该系统，技术人员可以不受地点和气候影响，对粮食储备仓库、大棚蔬菜瓜果种植基地、禽兽养殖厂等场景的温、湿度环境进行实时自动监测并依此实现相应的控制，促进农业经济的进一步发展。中心控制部分采用AT89C51 单片机，它是一种带4 节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能MOS8 位微处理器。该器件采用ATME 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5。温度测量采用美国DALLAS 半导体公司推出的DS18B20 温度传感器3。与传统的热敏电阻相比，DS18B20 能够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 位的数字读取方式。从DS18B20 读出的信息或写入DS18B20 的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电,而无需额外电源。因而使用DS18B20 可使系统结构更趋简单，可靠性更高。 湿度测量选用Al2O3 型湿度传感器。Al2O3 型湿度传感器属于电容型的高分子材料制成的湿敏元件，它的传感功能是通过高分子聚合物在吸湿后而引起介电常数的变化来完成的。它具有线形度好、滞后性小、响应快以及能在较寒冷的环境中使用等优点，其主要的特性参数为：工作环境温度：-30-+80；相对湿度测量范围：0-100%RH；测湿精度：4%RH。 A/D 转换部分采用ADC0809 集成电路芯片，它是逐次逼近式A/D转换器。ADC0809 由一个8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个8 位A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。可以和单片机直接接口。ADC0809 的主要技术指标为：分辨率：8 位；单电源供电：+5V；转换时间为100s（时钟频率为640KHz）；模拟输入范围：单极性05V；功耗15Mw；2、意义与价值 本系统综合运用单片机技术、通信技术、传感器技术、电子技术等专业知识,对温室大棚测控系统进行了研究。在设计和开发的过程中, 紧密结合温室大棚的实际情况,综合目前一些较先进的检测技术。完成了对大棚温度、湿度、的检测功能和分析功能( 对所测数据进行自动分析处理), 装置可以根据不同农作物的不同需要, 通过键盘设定温度、湿度下限值, 报警功能和远程数据传输功能和集中式管理功能。最后, 由于条件的限制, 本系统只是在实验室环境下模拟运行的原理性, 通过适当改造具有一定的应用前景。因此此课题不论是对自己的就业还是对我国农业的发展都有非常现实与积极的意义。3、 参考文献1 库志强, 张锡兵, 杨扬. 基于单片机的温湿度控制系统 J. 机电息,2006(12): 24- 26.2 郑忠俊, 邓金权, 甘辉. 一种温湿度计算机自动控制系统 J. 计算机用,2002, 22( 1): 76- 773蔡象元,主编.现代蔬菜温室设施和管理M. 上海：上海科技技术出版社，1999.4张毅钢，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用.高等教育出版社2012.115 邝孔武， 王晓敏. 信息系统分析与设计： 第2 版. 北京: 清华大学出版社，2002，96顾晖，梁惺彦.微机原理与接口技术.电子工业出版社。2011.二 本课题的基本内容，预计解决的难题1、 基本内容 本课题使用数字温湿度传感器对大棚内温湿度进行实时测量，将测量的数据传输到AT89C51单片机进行判断和处理，实现温湿度键盘设定、显示、报警等功能。主要内容有：设计监控系统硬件电路；编写监控软件程序，进行软硬件调试。 温湿度传感器可以将环境中的温湿度非电量参数转化成电量信号, 再将这些信号进行处理后送至下位机中的单片机, 单片机读取数据后将数据送到缓冲区内, 通过LED 数码管进行实时显示。同时与原先内部设定的参数值进行比较处理; 单片机可以根据比较的结果对执行机构发出相应的信号, 并通过继电器的控制对相应的设备如喷水器、吹风机、加热器、降温泵等进行操作, 调节大棚内温湿度状态。用户直接通过键盘对温湿度的上下限值和预置值进行设置后, 如果环境的实时参数超越上下限值, 系统自动启动执行机构调节大棚内湿度和温度状态, 直到温湿度状态处于上下限值以内为止。如果有预置初值,且与当前状态不相等时, 系统也会启动执行机构动态调节温湿度状态, 直到所处的平衡状态与预置值相等为止。2、 需解决的难题温度监测子系统,设计湿度监测子系统设计,系统控制模块设计.以及软件部分都是需要解决的问题。三 课题的研究方法、技术路线研究方法：1.文献调研法：通过网络、书籍和数字图书馆查找搜集与基于单片机大棚环境监控系统设计相关的文献资料，对研究课题的现状有一定的了解。2、理论分析法：通过对资料的分析与整理，根据单片机、A/D转换、传感器等的理论知识，分析本课题研究的可行性。3、实践验证法：系统整体电路设计与软件编程相结合，先做出整个系统的电路，然后做出实物，对硬件和软件进行整体调试。技术路线：1、 系统硬件 系统主要由温湿度信号采集电路、核心控制电路、A/D 转换电路、数据显示、用户设置等模块组成。系统设计方框图如图1 所示。图1 系统设计方框图2、 系统软件系统软件设计部分将接收到的数据进行处理，并比较、反馈、输出到温、湿度调节执行装置，以实现温、湿度的控制。系统软件采用模块化设计，主要有主程序模块、中断处理模块、数据采集与显示模块、温湿度参数设置模块、执行机构控制模块、报警模块等。主程序模块主要完成系统初始化、温湿度采集、设备的启/ 停控制和温、湿度显示等功能，其流程框图如图2所示。 系统初始化阶段，令单片机的定时器T1 工作于定时方式2，用于产生串行通信所需的波特率。串行口工作在方式1，为10 位异步通信方式，即每帧数据由1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位构成。单片机定时器T0 工作于定时器模式，用于产生指定的控制周期。为了提高控制的抗干扰性能，考虑到实际的温度和湿度变化是连续、平缓的，采用分段定值平滑滤波算法6处理每次测得的温度和湿度值，以防止突发干扰使测量值波动很大，从而频繁关启加热和加湿电路至使系统工作不稳定。图2 系统主程序流程框图四 研究工作条件和基础Proteus软件；DS18B20 温度传感器；Al2O3 型湿度传感器；ADC0809 集成电路芯片五、进度计划起讫日期工作内容2015.11.25-2015.12.13查阅参考文献，翻译一份英文资料。2015.12.14-2016.3.13初步确定设计方案，撰写毕业设计开题报告。2016.3.14-2016.4.1设计温.湿度监测子系统。2016.4.2-2016.4.6系统控制模块设计。2016.4.7-2016.4.25编写软件并对系统进行综合调试