太阳能温室大棚温湿度控制系统的设计的研究目的和意义

太阳能温室大棚温湿度控制系统的设计的研究目的是我国的温室自动控制技术远远跟不上温室数量的增长，农民朋友还在使用大量的人力劳动，不仅劳累，而且因为无法对温室环境进行精确监测，不仅浪费了大量的资源，还使作物产量受到了影响，降低了收入。与发达国家的现代化农业相比，还有相当大的差距，尤其在是在温室生产环境各个因子的自动控制方面。本课题目的在于研究一个基于单片机为主控芯片下的大棚温湿度自动检测系统，由于单片机及相关附加部件的经济性，使得其能广泛应用于广大农民之中，从而通过对大棚温湿度的科学量化实时监测调整对作物的环境从而提高农业产量，造福广大农民，其实用性使得这个研究很有必要。

温湿度智能控制系统采用了多点温湿度传感器采集各点数据，首先就保证了数据的准确性，及时性，其次采集信息通过4位数码管显示，方便我们排查干扰条件，当采集条件超过我们预设的最低或最高值时，系统通过报警电路对我们进行及时的数据报警，保证大棚环境的稳定。

1.1

蔬菜大棚特点及监控要求分析

塑料大棚种植蔬菜是反季节种植,外界环境的变化与正常蔬菜生长发育所处自然环境的变化相反,塑料大棚本身调节环境因素的能力有限,必然导致蔬菜生长发育与环境因素以及大棚内环境因素之间的矛盾难以调和,给生产带来诸多问题。

塑料大棚环境的主要特点是:

①塑料大棚的半封闭式结构不利于人工检测棚内各个点的温湿度。②塑料大棚的半封闭式结构决定了棚内湿度大,湿度

过大极易导致病虫害发生。③棚内环境多变、复杂,光照不足、温度低,同时还存在温差过大等问题,温度过高过低或温差大都不利于蔬菜生长。④蔬菜大棚在温湿

度控制上属于复杂的非线性,大延迟系统,简单的控制算法无法达到理想效果。

1.2 系统结构及主要功能

该系统通过多点温湿度传感器(最多可接8路温度和湿度传感器)采集大棚内各个位

置的温度和湿度,采集的实时温湿度通过4位数码管显示,以便

菜农了解大棚内环境情况,同时系统根据温湿度的变化情况经模糊PID控制算法决定是否进行加热或开启风门。通过键盘电路可以设置不同的温湿度参数(可以进

行分段设置,比如白天25℃晚上20℃)或查看各个点的温湿度。当采集来的环境参数值超过设定的上下限值时,报警电路进行报警提示农业人员可以随时查询采

集值和报警信息。该系统也预留了与zigbee无线收发模块的接口电路,通过无线网络以便对分散的多个蔬菜大棚进行统一化管理,同时也支持在系统编程,方

便统升级。

2 系统硬件电路设计

2.1 主要元件选择

温度传感器选择了美国DALLAS公司生产的DS18B20单总线智能温度传感器。它单总线接口,仅需一个端口进行通信无需转换电路直接输出被测温度,

测温范围-55～+125可编程的分辨率为9～12位-10～+85℃范围,精度为±0.℃,完全可以满足蔬菜大棚的温度要求。湿度传感器选择了国产

S302H2湿度传感器,它采用模块化设计,精度可达到3%RH,稳定性好,可靠性好,线性电压输出。

微处理器选择了STC12C5616AD,该器件具有在系统/应用编程(IAP,ISP)功能,可实现在线升级增强型8051内核,1个时钟/机器周

期,速度相当于普通型805的8～12倍。内部16KFLASH程序存储器4K掉电不丢失数据存储器,该存储器可以用来存储温湿度设置参数有8路10

位AD,用于湿度传感器采集。3 控制算法及软件设计

3.1 主程序设计主程序设计

总体采样循环结构主要包含几个模块:系统初始化、键盘扫描、数据采样、模糊PID算法模块和控制量输出模块。

系统初始化主要完成微控制器初始化、LED显示初始化和系统外设检测等键盘模块主要完成键盘扫描、系统设置和工艺设置等这里的工艺设置是指,根据蔬菜

的生长需要,不同的时间设置不同的温湿度值

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