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基于单片机的智能大棚环境监测控制系统设计【字数:10020】

2024-01-16 14:35编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘 要温室大棚是现代农业的重要组成部分,设计一种自动化控制系统,将大棚内环境参数控制在理想的范围内,有助于农作物增产和农民增收,意义重大。本设计以STC89C52单片机为核心,通过温度传感器、土壤湿度传感器和光敏电阻处理采集大棚环境参数,处理器将采集数据与理想值对比,驱动执行模块,使大棚环境参数控制在期望值附近,从而为农作物提供最适宜的生长环境。使用C语言在Keil4软件中进行模块化编程,通过Proteus仿真,验证了方案的可行性,经过硬件焊接和调试过程,实现了大棚环境参数的监测和控制功能。
目 录
前言 1
1 绪论 2
1.1研究背景及意义 2
1.2国内外研究现状 2
2 控制系统总体设计 3
2.1 系统总体设计方案 3
2.2 方案论证 3
2.2.1 微处理器的选择 3
2.2.2 光照传感器的选择 4
2.2.3 温度传感器的选择 4
2.2.4 土壤湿度传感器的选择 4
2.3 本章小结 4
3 控制系统硬件设计 5
3.1 主控制模块 5
3.2光照强度检测模块 5
3.3温度检测模块 5
3.4土壤湿度检测模块 6
3.5 A/D转换模块 7
3.6 LCD显示模块 8
3.7 键盘接口模块 8
3.8 执行模块 9
3.8.1 光照补充电路 9
3.8.2 温度补充电路 9
3.8.3 通风电路 10
3.8.4 继电器电路 10
3.9 5V电源模块 11
3.10 章节小结 11
4 系统软件设计 12
4.1 Keil uVision4软件 12
4.2 主程序设计 12
4.3 系统子程序设计 13
4.3.1 温度控制模块子程序 13
4.3.2 光照和湿度采集子程序 13
4.3.3 执行子模块设计 14
4.3.4 LCD液晶显示模块 1 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072
5
4.3.5 键盘子程序设计 16
4.4章节小结 16
5 系统仿真与调试 17
5.1 系统仿真 17
5.2 系统调试 18
结论 19
参考文献 20
致谢 21
前言
随着现代科技的发展,传统农业也发生着重大变化,计算机技术、传感器技术、以及微电子技术等,在农业发展中崭露头角,智能、高效,成为未来农业发展的趋势。温室大棚作为现代农业的重要组成部分,能够将不适合时节的作物在任何时候种植,使反季节食物出现在了大众的餐桌,由于温室大棚可观的经济效益,普及率大大提高,而智能化的控制能够让温室大棚的环境更加贴合作物的生长习性,起到事半功倍的效果。
对农作物生长起到作用的条件有很多,比如天气状况、土壤的含水量、光强度、土壤含养分程度等,这些都是对作物产量造成影响的主要原因。因此,如何控制这些因素,使每种农作物都能获得其最佳的环境条件,成为农业增产、农民增收的关键。传统农业的生产过程中,人们只能根据时节和经验来判断农作物的生长需要,继而采取一定的措施,缺乏科学性。温室大棚的建立使人们的经验和时节判断更加没有用武之地,温室大棚作为反季节食物的生产基地,本身超越了时节的限制,人工的环境监测劳动强度大,精度低。使用现代技术提高农业大棚的自动化程度,各种传感器模块的运用可以精准地控制环境因素,使其保持在一个相对合适的范围内,根据不同类型的农作物设定相应的控制范围,可以做到大棚环境控制的精准化、自动化、灵活性。
本毕业设计以STC89C52单片机作为微处理器,配合光敏电阻、温度、土壤湿度传感器,完成温室大棚环境的智能监测,根据农作物生长特点设置的期望值与监测值的对比,采取对应方法,实现大棚环境的智能监测调节。单片机作为一种操作简单、价格低廉、功耗较低、适合多种环境的微处理器,具有很高的性价比,设计中按键的使用能够设置不同期望值,可以应用于各种温室大棚,具有广泛的应用前景。
1 绪论
1.1研究背景及意义
近年来,各行各业都发生着日新月异的变化,作为一个农业大国,科学技术的发展推动着中国走上农业现代化的道路。农业生产在一定程度上为我们的生活提供了极大的物质保障。作为现代化农业的重要组成部分,智能化的温室大棚控制系统通过控制环境参数,比如温度、湿度、光照强度等,主动地创造合适的作物生长环境,从而达到高效和高产的目的。
温室大棚的智能化是发展的潮流,能够根据环境参数的变化,实施自动化的调节技术,使农业生产减少繁复操作,得到最大化收益,让人们享受到高质量生活的同时深切的体会到科技带来的改变,是科技工作者的不懈追求。因此本次的设计从经济、高效的方面考虑,让智能化和低成本成为可能,稍加改变就能适应多种环境,具有广泛的应用空间和现实意义。
1.2国内外研究现状
九十年初代,我国研发了温室大棚控制与管理系统;90年代中后期,我国科研人员研制成功了智能大棚控制系统,国内许多的科研机构也自主创新,在温室环境管理系统研发方向,比如温室温控、补光、除湿和增减二氧化碳浓度等方面,进行了成果显著的科研工作,初步形成极具中国特色的现代化农业科技体系。
作为世界上计算机产业发展最早的国家,荷兰以现代化园艺技术著称,是西方的园艺王国。荷兰研发的自动化控制系统能够通过先进的人机交互界面实现环境参数的清晰可视化,该交互界面可自动绘制出环境参数设定的曲线、修正值曲线和实时观测数值曲线,可以方便的从数据库中调用标准的参数值,通过微机串口操作,实现上位机和下位机的通信。下位机则会根据上位机的指令对环境参数进行具体的调节,二者的协同,实现自动化环境控制系统的高效运行。

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