基于单片机的温室大棚智能清洁机设计

基于单片机的温室大棚智能清洁机设计

周娟1

,钱稷2

,李中勇2

　(1.河北农业大学机电工程学院;河北保定

071000;2.河北农业大学园艺学院,河北保定071000)

摘要　设计了一款温室大棚智能清洁机,实现温室大棚顶部的半自动或全自动清洁。该清洁机采用3轮行走装置,主轮驱动电机采用脉宽调制技术调速,经过增量式光电编码器测速,由单片机实现P I D 控制。同时单片机还提供吸尘电机和毛刷电机的驱动信号,使清洁机在行走过程中完成清扫和吸尘工作。清洁机控制系统内部嵌有路径规划算法,使清洁机在工作区域内按直线往复运行方式移动,从而实现高覆盖、低重复的清扫。此外,清洁机可由遥控器控制。关键词　温室大棚;智能清洁机;单片机;遥控;路径规划中图分类号　T P 242.3 文献标识码　A 文章编号　0517-6611(2009)16-07668-03I n t e l l i g e n t C l e a n e r f o r G r e e n h o u s e B a s e d o nS i n g l e C h i pMi c r o c o m p u t e r Z H O UJ u a n e t a l (C o l l e g e o f M e c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,A g r i c u l t u r e U n i v e r s i t y o f H e b e i ,B a o d i n g ,H e b e i 071000)A b s t r a c t Ak i n d o f i n t e l l i g e n t c l e a n e r f o r g r e e n h o u s e h a s b e e nd e s i g n e d ,a n di t c a nr e a l i z e a u t o m a t i c o r f u l l -a u t o m a t i c c l e a n i n g .T h i s c l e a n e r c h o o s e s t r i c y c l e r u n n i n g d e v i c e ,t h e d r i v e r m o t o r a d o p t s P W Mt i m i n g .B a s e d o n t h e s p e e d o f t h e w h e e l s w h i c h a r e d e t e c t e d b y t h e i n -c r e m e n t a l p h o t o -e l e c t r i c e n c o d e r ,P I Dc o n t r o l o f t h e d r i v e r m o t o r i s c a r r i e d o u t b y t h e M C U .M e a n w h i l e ,M C Up r o v i d e s t h e d r i v i n g s i g n a l s f o r t h e s u c t i o n m o t o r a n d b r u s h m o t o r ,a n d m a k e s t h e c l e a n e r c o m p l e t e t h e s w e e p i n g a n d s u c k i n g w o r k d u r i n g r u n n i n g .P a t h p l a n n i n g a l g o r i t h m i s e m b e d d e d i n c o n t r o l s y s t e mo f t h e c l e a n e r ,i nt h e w o r k i n g a r e a ,t h e c l e a n e r m o v e s a c c o r d i n gt o t h e b e e l i n e t o -a n d -f r o m o d e ,a n da -c h i e v e s s w e e p i n g o f h i g h m a n t l i n g a n d l o wr e p e a t i n g .F u r t h e r m o r e ,t h e c l e a n e r c a n b e c o n t r o l l e d b y t h e r e m o t e d e v i c e .K e y w o r d s G r e e n h o u s e ;I n t e l l i g e n t c l e a n e r ;M C U ;R e m o t e c o n t r o l ;P a t h p l a n n i n g

作者简介　周娟(1981-),女,河北青县人,助教,从事测控技术研究。

收稿日期　2009-04-20

温室是采光建筑,透光率是评价温室透光性能的一项最基本指标。透光率是指透进温室内的光照量与室外光照量的百分比。如果棚顶有灰尘覆盖,就会影响温室的透光率。据有关资料报道,新的塑料薄膜透光率可达80%～90%,使用2d 后,灰尘污染可使透光率降低14.5%,10d 后会降低25%,半月后降低28%以下。一般情况下,因灰尘污染可使透光率降低10%～20%。严重污染时,棚内受光量只有7%,光照强度明显下降,影响植物的光合作用及其生长发育,导致经济效益下降

[1]

。因此,保持棚顶清洁,提高透光率

尤为重要。然而,温室大棚外部的清洁并不简单,由于顶部没有搭接结构可供清洁人员着力,清洁起来费时费力又危险,并且均是手工劳动。笔者以提高塑料温室大棚的透光率,保证植物得到充足的阳光,提高经济效益,节省人力劳动,提高作业效率为目的,研究设计了一款适用于塑料温室大棚的清洁机。

1　清洁机的功能和总体设计方案

清洁机能够在温室大棚顶部行走,并在行走过程中完成清扫、吸尘工作。为使清洁机有效地完成工作任务,在其内部嵌入遍历清扫路径规划算法。清洁机还具有尘仓满仓报警功能和电源电压检测功能。此外,用户可以通过无线遥控器控制清洁机的行走路径。清洁机具有体积小,重量轻,自带电源,工作时方便灵活,操作简单,实用性强等特点。清洁机由机械结构和控制系统组成,机械结构又分为行走装置和吸尘装置,其模型见图1。

1.1　行走装置和吸尘装置　清洁机的行走装置采用3轮移

动配置方式(图1),包括底盘、车轮和车轮驱动电机。前轮为万向随动轮,后2轮为独立驱动轮,分别由2个电机来控制,利用2个电机的转速差实现转向。这种方式的特点是机构组合容易,运动灵活

[2]

。

图1　清洁机模型F i g .1　M o d e l o f t h e c l e a n e r

吸尘装置包括2个旋转毛刷、吸尘电机和风扇、吸尘口以及尘仓。其工作原理是由高速旋转的电机带动风扇在机

体内形成真空从而产生强大的气流,将旋转毛刷扫到吸尘口的灰尘和碎屑等通过吸尘口吸入机体内的尘仓。1.2　控制系统　控制系统是清洁机的关键部分,它决定控制性能的优劣,直接关系到清洁机使用的方便程度和清洁效率。清洁机的控制系统按照功能可分解为主控单元、执行电机部分、传感器部分、遥控部分和电源部分。其控制系统结构见图2。主控单元采用2片A T 89C 52组成双C P U 结构的控制系统,双C P U 结构包括主C P U 单元和从C P U 单元,主从C P U 之间用串口进行通信。

图2　控制系统结构

F i g .2　S t r u c t u r a l o f c o n t r o l s y s t e m

责任编辑　张杨林　责任校对　施倩倩

安徽农业科学,J o u r n a l o f A n h u i A g r i .S c i .2009,37(16):7668-7670

2　清洁机的控制系统硬件设计

2.1　执行电机控制　执行电机控制部分包括主动轮驱动电机、吸尘电机和毛刷电机的控制,均使用直流电机。吸尘电机和毛刷电机不需调速、换向。选用N 沟道增强型M O S 晶体管来完成直流电机的控制。M O S 管的漏极与电机主回路接在一起,作为功率开关使用。主动轮驱动电机的调速采用脉宽调制(P W M)技术,电路原理见图3,为主动轮驱动电机的闭环控制系统。其中,8253定时器/计数器作为脉冲发生器

[3]

,使其在从单片机的控制下产生固定频率而宽度可调的

P W M 控制脉冲,脉冲宽度由单片机给出。8253有3个定时器/计数器,计数器0工作在方式3,其输出端O U T 0产生10

k H z 的方波作为计数器1和计数器2的门控信号,以确定P W M 脉冲信号的调制频率;计数器1和计数器2工作在方

式1,其输出端O U T 1和O U T 2分别输出在固定频率下脉冲可调的P W M 控制脉冲,经过光电隔离加到电机驱动芯片上,由电机驱动芯片控制电机的运转。电机驱动芯片选用L 298,该芯片可以用来驱动2个直流电机。在6～46V 的电压下,可以提供2A 的额定电流。电机的正反转由P 2.0和P 2.1控制。当P 2.0为低电平时,左轮电机正转,反之,左轮电机反转;右轮电机同理。将增量式光电编码器作为测速传感器,通过将车轮转速信息反馈给微控制器,可以调节P W M 信号的输出,从而使电机的实际转速值等于指令转速值

。

图3　主动轮驱动电机电路原理F i g .3　C i r c u i t p r i n c i p l e o f t h e d r i v e r m o t o r

2.2　编码器原理　增量式光电编码器是一种新型的脉冲式伺服元件,可以直接将角位移转变成脉冲信号,用于检测被测对象的运动方向、运动位移、旋转速度等。

增量式光电编码器的测量原理:在带有明暗方格的码盘两侧分别安置发光元件和光敏元件,随着码盘旋转,光敏元件接收的光通量与方格的间隔同步变化。光敏元件输出的波形经整形后变成脉冲。根据脉冲计数,可以知道与码盘固接的旋转轴的角位移。码盘上有Z 相标志信号,每转一圈输出一个脉冲。此外,为了判断旋转方向并得到提高系统分辨率的插补信号,码盘还提供相位相差90°的A 相和B 相2路输出。A 、B 2相信号中,当A 相信号上升时,观测B 相信号的电平即可根据哪个信号超前判断出码盘旋转的方向[4]

。

从增量式光电编码器输出的两相正交脉冲A 、B 经过D 触发器实现脉冲鉴相。Q 端的输出为方向信号,接从单片机的P 2.2口。当B 相超前A 相90°时,电动机正转,Q =1;当A 相超前B 相90°时,电动机反转,Q=0(图4)。A 、B 相脉冲经过一个异或门后将脉冲信号4分频,得到用于计数的跳变信号,供给从单片机的P 2.3,通过查询方式对脉冲进行计数。2.3　遥控部分　清洁机的遥控器选用无线电遥控。无线

电遥控器由发射单元和接收单元组成。一般情况下,控制

图4　电机方向识别逻辑

F i g .4　D i r e c t i o n a l r e c o g n i t i o n l o g i c o f t h e m o t o r

信号不能直接被发送和接收,而是用高频信号将控制信号调制后通过发射单元发送出去,接收单元则是先将接收到的高频信号解调,然后从中取出控制信号。发射单元和接

收单元见图5。

发射电路使用12VA 27电池供电,由编码芯片P T 2262和F 05P 组成的发射电路来发射315M H z 的高频载波,将编码后的地址码、数据码、同步码随同载波一起发射出去,为接收电路做好接收准备。

从发射单元发送出的编码由接收模块J 04E 接收,经过选频、放大,送入P T 2272的14脚,其地址码经过2次比较核

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　37卷16期 周娟等　基于单片机的温室大棚智能清洁机设计

图5　发射单元和接收单元F i g .5　E m i t t e r a n d r e c e i v e r u n i t s

对后,如果地址端密码一致,V T 解码有效端输出高电平,经

反向后送入单片机的I N T 1脚进行中断,数据端就会输出与P T 2262发射端一致的电平信号给单片机,由单片机发出相应指令,从而实现遥控控制。

此外,清洁机还具有尘仓仓满检测和电源电压检测功能。尘仓仓满检测使用红外对管,其原理如下:根据灰尘密度的不同,发射管发出的红外光透过的强度就不同,接收管的输出电压也不同。这个变化是模拟量,将该量与满仓电压值相比较,低于满仓电压值说明尘仓已满,自动报警,提醒用户除尘;电源电压检测是在清洁机开机启动时检测电源电压,当电压过低时,蜂鸣器报警,提醒用户充电。

电源模块选用镍氢蓄电池,电压为12V 。12V 电源为所有的电动机提供能源。单片机电源则需要由L M 2576降压型稳压芯片将12V 电压转换为5V 电压使用。

3　软件设计

温室大棚智能清洁机按照低层的电机驱动和实现功能可分为2部分。电机控制部分是清洁机能够正常工作的基本保障。其中,电机驱动程序负责车轮驱动电机和吸尘电

机、毛刷电机的控制。编码器返回脉冲计数程序主要负责

光电码盘输出脉冲的计数,并将该计数值作为电机实际转速,由P I D 程序实时调用。P I D 程序分别利用编码器返回脉冲计数值作为反馈,对车轮驱动电机进行速度闭环控制。其他功能部分保证了清洁机能够实现预定的功能,包括尘仓仓满检测、电源电压检测、无线遥控以及遍历清扫路径规划算法程序。4　结论

通过温室大棚智能清洁机的研究与设计,解决了软体非水平壁面上的运行问题,在清刷透光膜时同步收集灰尘杂物;可以保持温室外表面的干净,提高温室的透光率,有利于作物的生长;同时大大减少人力劳动,提高工作效率。参考文献

[1]尚书旗,董佑福,史岩.设施栽培工程技术[M ].北京:中国农业出版社,

1999:195.[2]宗光华.机器人的创意设计与实践[M ].北京:北京航空航天大学出版

社,2004.[3]彭军.一种新颖的数字式单相P W M 发生器[J ].长沙铁道学院学报,

1999,17(1):43-46.[4]吴志刚.光电编码器的原理与应用[J ].浙江冶金,2001(2):50-53.

(上接第7658页)

第5天,对照则在第3天电导率变化最大(图1)

。

图1　不同浓度N A A 对芍药切花电导率的影响

F i g .1　E f f e c t s o f d i f f e r e n t N A Ac o n c e n t r a t i o n o n c u t f l o w e r c o n -d u c t i v i t y o f p e o n y

3　讨论

(1)试验为了消除其他试剂对结果的影响,仅加了N A A 。研究表明,低浓度(0～0.5m g /L )的N A A 对芍药切花

的衰老具有延缓作用,且以浓度0.3m g /L 处理效果最佳,比对照延长3d 。

(2)从该试验推断,N A A 对芍药切花衰老的延缓作用可能有以下3方面的原因:①N A A 在植物体内是可移动激素,其可经嫩表皮进入体内,随营养流输导到生长旺盛的部位,转化为I A A ,促进生长,延缓衰老。辜云杰等对山杜英组培

幼苗的研究中也发现类似结果

[7]

。②N A A 有可能维持了膜

结构的稳定性。李霞等研究认为,膜脂过氧化的发生是导

致芍药切花瓶插过程衰老的重要原因之一[8]

。该试验中也发现,处理的电导率变化最大的天数比对照延迟1～2d ,而且处理的电导率值也比对照低,可能是N A A 提高了保护酶活性,维持了活性氧产生与清除之间的平衡,保持了膜结构的稳定性。③N A A 可能提高了切花吸水能力,增强抗水分亏缺的性能,这与刘芸等对栝楼幼苗生长的研究结果相一致

[4-5]

。

对于N A A 延缓芍药切花衰老的机理具体是哪种,N A A 浓度的最高值是多少,以后的研究者还需进一步深入探讨。参考文献

[1]陈银凤,林宏.N A A 和6-B A 对蝴蝶兰原球茎增殖的影响[J ].亚热带

植物科学,2007,36(3):67-68.[2]李晓琳,陈丽.6-B A 、N A A 对彩色马蹄莲不定芽分化和生根的影响[J ].

河南农业,2008(6):38-39.[3]刘昭华,党选民.萘乙酸促进南瓜单性结实初探[J ].安徽农业科学,

2006,34(13):3027,3029.[4]刘芸,钟章成.α-N A A 及U V -B 辐射对栝楼幼苗生长及蒸腾作用的影

响[J ].植物生态学报,2003,27(4):454-458.[5]刘芸,钟章成.α-N A A 及U V -B 辐射对栝楼幼苗光和色素及保护酶活

性的影响[J ].生态学报,2003(1):8-13.[6]国家农业部.芍药切花(N Y /T 953-2006)[S ].北京:中国农业出版社,

2006.

[7]辜云杰,江波.I B A 和N A A 对山杜英组培苗生根过程中I A A 和A B A 含

量变化的影响[J ].亚热带植物科学,2006,35(3):25-27.[8]李霞,张玉刚,郑国生.芍药切花瓶插期衰老进程及膜脂过氧化研究

[J ].园艺学报,2007,34(6):1491-1496.

7670

安徽农业科学 2009年

智能温室大棚整体控制设计方案

目录 、智能温室大棚简介二、智能温室大棚结构设计、温室结构设计 1. 温室结构布局 2. 温室覆盖材料 3. 温室的通风 二、温室运行机构 1. 电力系统 2. 降温增湿系统 3. 遮阳系统 4. 增温系统 5. 浇灌系统三、智能温室大棚控制系统 控制系统的主要构成 1、传感器 2、控制器 3、执行器件 4、上位机 二、具体控制过程

、智能温室大棚简介 智能温室也称作自动化温室， 是指由计算机控制温室内的执行 器件来改善温室内的环境， 营造适合农作物生长的环境。 温室内的主 要系统有可移动天窗、遮阳系统、保温系统、升温系统、降温系统、 浇灌系统等自动化设施系统。 智能温室的控制一般有信号采集系统、 中心计算机和控制系统三大 部分组成。 、智能温室大棚结构设计 、温室结构设计 首先应进行温室建筑布局、 形式、尺寸等方面设计 ,应考虑结构、 机械、覆盖与支撑材料、荷载、通风、保温、给排水以及环境调控设 备等多种因素 ,同时还应该考虑本地的地理气候条件 ,充分利用自然资 源,力图降低制造成本和运行费用。 其结构框架设计的基本特点 温室结构布局 尽量采用南北栋方式建筑可使太阳直射光 平均日总量透过率最高。 温室覆盖材料 温室材料透光率对温室的光照总量有着重 要影响 ,可采用浮法玻璃其透光率可达 90%以上。亦可采用超 1. 2.

长塑料薄膜 （阳光穿透率 85%）为覆盖材料。但其耐用性不高。 PC 塑料板在造价、使用年限、透光率等方面是一个不错的选 择。 温室的通风 应充分利用自然条件 ,确定温室开窗的朝向十分 重要 ,如地区全年平均主导风向为东南 ,则天窗的位置应设在北 在自然风收集装置上安装空气增温系统， 增加内循环的时候还 可以增肌温室内的温度。 温室运行机构 电力系统 可采用工业电网与自发电结合方式充分节省能 源与成本。 自发电可采取风力发电，风力发电占地少，转化率 高。成本相比太阳能发电低 降温增湿系统 可采取湿帘降温增湿系统，或者高压喷雾 降温系统。降温还应配合风机降温。 增温系统 可采取水电共同增温， 或单一增温系统。 水电增温 这是在用热水增温与电力增温结合方式，增加增温效率，水力 增温则是采用太阳能方式将水升温，再通过管道进入温室内增 温。电力增温则是采用电热器增温。 浇灌系统 可采用滴灌或雾化浇灌， 可充分节省水资源， 节省 成本，浇灌效率高。具体浇灌方式还应结合农作物特点，具体3. 侧。同时还可安装自然风收集装置增加温室内循环， 冬天还可 1. 2. 3. 遮阳系统 采用移动遮阳慕，进行遮阳。 4. 5.

PLC温室大棚控制系统设计开题报告

滨州学院 毕业设计（论文）开题报告题目基于PLC温室大棚控制系统设计 系（院）自动化系年级2010级 专业电气自动化技术班级4班 学生姓名石瑞学号1023091219 指导教师王国明职称助教 滨州学院教务处 二〇一三年三月 开题报告填表说明 1.开题报告是毕业设计（论文）过程规范管理的重要环节，是培养学生严谨务实工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业设计（论文）工作的依据。 2.学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行充分讨论协商，对题意进行较为深入的了解，基本确定工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料，进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。 3.课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。 4.文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后，对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提出自己对一些问题的看法。 5.研究的内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。 6.在开始工作前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。 7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用

的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。 8.课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等，以便于有计划地开展工作。 9.开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。 10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下

智能温室大棚整体控制设计报告

智能温室大棚整体控制设计报告设计人员：

目录 一、智能温室大棚简介 (3) 二、智能温室大棚结构设计 (3) 一、温室结构设计 (3) 1.温室结构布局 (3) 2.温室覆盖材料 (3) 3.温室的通风 (4) 二、温室运行机构 (4) 1.电力系统 (4) 2.降温增湿系统 (4) 3.遮阳系统 (4) 4.增温系统 (4) 5.浇灌系统 (4) 三、智能温室大棚控制系统 (5) 一、控制系统的主要构成 (5) 1、传感器 (5) 2、控制器 (5) 3、执行器件 (6) 4、上位机 (6) 二、具体控制过程 (6)

一、智能温室大棚简介 智能温室也称作自动化温室，是指由计算机控制温室内的执行器件来改善温室内的环境，营造适合农作物生长的环境。温室内的主要系统主要有可移动天窗、遮阳系统、保温系统、升温系统、降温系统、浇灌系统、移动苗床等自动化设施系统。 智能温室的控制一般有信号采集系统、中心计算机和控制系统三大部分组成。 二、智能温室大棚结构设计 一、温室结构设计 首先应进行温室建筑布局、形式、尺寸等方面设计,应考虑结构、机械、覆盖与支撑材料、荷载、通风、保温、给排水以及环境调控设备等多种因素,同时还应该考虑本地的地理气候条件,充分利用自然资源,力图降低制造成本和运行费用。 其结构框架设计的基本特点 1.温室结构布局尽量采用南北栋方式建筑可使太阳直射光 平均日总量透过率最高。 2.温室覆盖材料温室材料透光率对温室的光照总量有着重 要影响,可采用浮法玻璃其透光率可达90%以上。亦可采用超 长塑料薄膜(阳光穿透率85%)为覆盖材料。但其耐用性不高。 PC塑料板在造价、使用年限、透光率等方面是一个不错的选

物联网温室大棚智能化系统解决方案

物联网温室大棚智能化系统
解决方案

目录
1、设计原则.............................................................................................................................................. 3 2、设计依据.............................................................................................................................................. 3 3、系统简介.............................................................................................................................................. 4 3、系统架构.............................................................................................................................................. 5 4、系统组成.............................................................................................................................................. 6
结构图................................................................................................................................................ 6 现场的监测设备： ........................................................................................................................ 7 智慧大棚系统结构： .................................................................................................................... 7 智慧农业大棚系统介绍 ................................................................................................................ 8 温度控制系统 ............................................................................................................................ 8 通风控制系统 ............................................................................................................................ 8 光照控制系统 ............................................................................................................................ 9 水分控制系统 ............................................................................................................................ 9 湿度控制系统 .......................................................................................................................... 10 视频监控系统 .......................................................................................................................... 10 控制系统平台： .......................................................................................................................... 10 应用软件平台：.......................................................................................................................... 11 视频监控系统：.......................................................................................................................... 11 农业溯源系统.............................................................................................................................. 12 种植环节： .............................................................................................................................. 12 物流环节： .............................................................................................................................. 12 其他：...................................................................................................................................... 12 室外气象观测站.......................................................................................................................... 13
5、系统特点............................................................................................................................................ 14 预测性：...................................................................................................................................... 14 强大的扩展功能：...................................................................................................................... 14 完善的资料处理功能：.............................................................................................................. 14 远程监控功能：.......................................................................................................................... 14 数据联网功能：.......................................................................................................................... 14
6、项目定位............................................................................................................................................ 14 7、控制逻辑............................................................................................................................................ 16
温度控制...................................................................................................................................... 16 控制要素： .............................................................................................................................. 16 控制设备： .............................................................................................................................. 16 控制方式： .............................................................................................................................. 16
降温控制过程：.......................................................................................................................... 16 在软件中可以设定温度默认正常的上下限的值 .................................................................. 16 温度超过设定上限时 .............................................................................................................. 16
增温控制过程：.......................................................................................................................... 16 空气湿度控制.............................................................................................................................. 16
控制要素： .............................................................................................................................. 16 控制设备： .............................................................................................................................. 17 控制方式： .............................................................................................................................. 17 增湿控制过程：.......................................................................................................................... 17 在软件可设定湿度默认正常的上下限的值； ...................................................................... 17 湿度低于设定下限时： .......................................................................................................... 17 除湿控制过程：.......................................................................................................................... 17

现代温室大棚智能设计

现代温室大棚智能设计控制系统 设计报告 项目编号： 指导教师： 组员：

摘要 本设计从使用简单、调整方便和功能完备出发，采用LPC1114处理器，开发了全程菜单操作环境，以LCD12864液晶显示，采用UAN-480射频无线传输数据。具有全中文提示和参数显示设置，4×4行列式键盘输入，采用了DS18B20温度传感器、DHT11湿度传感器和MG811二氧化碳传感器，实现对温室大棚的检测。具有DS1302实时时钟显示，人工设定温室大棚环境条件，当温室大棚环境发生改变时，系统自动记录检测数据，通过GSM模块实现短消息报警，并自动控制风机和除湿机工作，进行温室大棚的降温和除湿，及植物浸水检测。配备无线烟感、无线门禁和水浸检测器输入，增强了仓库防火防盗的能力，与移动网络的结合实现无人值守。 关键词：LPC1114；LCD液晶；GSM；UAN-480 Abstract This design from the simple to use, easy to adjust and complete functions, adopting LPC1114 processor, developed a full menu operating environment to LCD12864 liquid crystal display, a full Chinese display prompts and parameters set, 4 ×4 determinant keyboard input, using the DS18B20 temperature sensor, DHT11 humidity sensors and MG811 carbon dioxide sensor to realize the detection storage environment. With the DS1302 real time clock display, manual settings warehouse storage environmental conditions, when the storage environment changes, the system automatically records test data, through the GSM module for SMS alarm, and automatic control of fans and dehumidifiers work, the grain depots in the cooling and dehumidification. Equipped with a wireless smoke detector, flood detector, wireless access and input, and enhance the warehouse fire, water and security capacity, and the combination of mobile networks to achieve unattended. Key words: LPC1114; LCD; GSM; Wireless inpu

智能温室大棚整体控制设计方案

目录 一、智能温室大棚简介 (2) 二、智能温室大棚结构设计 (2) 一、温室结构设计 (2) 1.温室结构布局 (3) 2.温室覆盖材料 (3) 3.温室的通风 (3) 二、温室运行机构 (3) 1.电力系统 (3) 2.降温增湿系统 (3) 3.遮阳系统 (3) 4.增温系统 (4) 5.浇灌系统 (4) 三、智能温室大棚控制系统 (4) 一、控制系统的主要构成 (5) 1、传感器 (5) 2、控制器 (5) 3、执行器件 (5)

4、上位机 (6) 二、具体控制过程 (6) 一、智能温室大棚简介 智能温室也称作自动化温室，是指由计算机控制温室内的执行器件来改善温室内的环境，营造适合农作物生长的环境。温室内的主要系统有可移动天窗、遮阳系统、保温系统、升温系统、降温系统、浇灌系统等自动化设施系统。 智能温室的控制一般有信号采集系统、中心计算机和控制系统三大部分组成。 二、智能温室大棚结构设计 一、温室结构设计 首先应进行温室建筑布局、形式、尺寸等方面设计,应考虑结构、机械、覆盖与支撑材料、荷载、通风、保温、给排水以及环境调控设备等多种因素,同时还应该考虑本地的地理气候条件,充分利用自然资

源,力图降低制造成本和运行费用。 其结构框架设计的基本特点 1.温室结构布局尽量采用南北栋方式建筑可使太阳直射光 平均日总量透过率最高。 2.温室覆盖材料温室材料透光率对温室的光照总量有着重 要影响,可采用浮法玻璃其透光率可达90%以上。亦可采用超 长塑料薄膜(阳光穿透率85%)为覆盖材料。但其耐用性不高。 PC塑料板在造价、使用年限、透光率等方面是一个不错的选 择。 3.温室的通风应充分利用自然条件,确定温室开窗的朝向十分 重要,如地区全年平均主导风向为东南,则天窗的位置应设在北 侧。同时还可安装自然风收集装置增加温室内循环，冬天还可 在自然风收集装置上安装空气增温系统，增加内循环的时候还 可以增肌温室内的温度。 二、温室运行机构 1.电力系统可采用工业电网与自发电结合方式充分节省能 源与成本。自发电可采取风力发电，风力发电占地少，转化率 高。成本相比太阳能发电低 2.降温增湿系统可采取湿帘降温增湿系统，或者高压喷雾 降温系统。降温还应配合风机降温。 3.遮阳系统采用移动遮阳慕，进行遮阳。

大棚温室自动控制系统毕业设计(精)

本设计为一闭环控制系统,由89C51单片机,A/D转换电路,温度检测电路,湿度检测电路、控制系统组成。温度检测电路将检测到的温度转换成电压,该模拟电压经ADC0809转换后,进入89C51单片机,单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路,当棚内温度在设定范围内时,单片机不对风扇或电炉发出动作。实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测,监控,并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理,使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度的实时显示功能,对棚内环境温度的预设功能。 第一章概述 大棚、中棚及日光温室为我国主要的设施结构类型。其主要功能是采用电路来自动控制室内的温度,以利于植物的生长。温室的性能指标: 1.温室的透光性能 温室是采光建筑,因而透光率是评价温室透光性能的一项最基本指标。透光率是指透进温室内的光照量与室外光照量的百分比。温室透光率受温室透光覆盖材料透光性能和温室骨架阴影率的影响,而且随着不同季节太阳辐射角度的不同,温室的透光率也在随时变化。温室透光率的高低就成为作物生长和选择种植作物品种的直接影响因素。一般,连栋塑料温室在 50%~60%,玻璃温室的透光率在60%~70%,日光温室可达到70%以上。 2.温室的保温性能 加温耗能是温室冬季运行的主要障碍。提高温室的保温性能,降低能耗,是提高温室生产效益的最直接手段。温室的保温比是衡量温室保温性能的一项基本指标。温室保温比是指热阻较小的温室透光材料覆盖面积与热阻较大的温室围护结构覆盖面积同地面积之和的比。保温比越大,说明温室的保温性能越好。 3.温室的耐久性

温室建设必须要考虑其耐久性。温室耐久性受温室材料耐老化性能、温室主体结构的承载能力等因素的影响。透光材料的耐久性除了自身的强度外,还表现在材料透光率随着时间的延长而不断衰减,而透光率的衰减程度是影响透光材料使用寿命的决定性因素。一般钢结构温室使用寿命在15年以上。要求设计风、雪荷载用25年一遇最大荷载;竹木结构简易温室使用寿命5~10年,设计风、雪荷载用15年一遇最大荷载。 由于温室运行长期处于高温、高湿环境下,构件的表面防腐就成为影响温室使用寿命的重要因素之一。钢结构温室,受力主体结构一般采用薄壁型钢,自身抗腐蚀能力较差,在温室中采用必须用热浸镀锌表面防腐处 理,镀层厚度达到150~200微米以上,可保证15年的使用寿命。对于木结构或钢筋焊接桁架结构温室,必须保证每年作一次表面防腐处理。 第二章比例微积分控制原理 3.1 比例积分调节器(PD 比例调节器具有误差,为解决此问题,可引入积分(Inte6raI环节,其方块图见图4—33l 比例微分调节器对误差的任何变化,都产生一个控制作用比,阻止误差的变化。c变化越快,pd越大,输出校正量也越大。它有助于减少超调,克服振荡,使系统趋于稳定;同时加快系统的响应速度,减小调整时间,从而改善了系统的动态特性。它的缺点是抗干扰能力变差。 3.2 PID调节器 积分器能消除镕差,提高精度,但使系统的响应速度变慢、稳定性变环。微分器能增加稳定性,加快响应速度。比例器为基本环节。三者合用,选择适当的参数,可实现稳定的控制。 图4—37为PID调节器的方块图。 第三章自动控制系统的设计

智能温室大棚系统需求分析说明书

智能温室大棚系统软件需求分析说明书 小组成员：物联网12001 梁树强 物联网12001 于吉满 物联网12001 卜浩圻

目录 1.软件介绍3 2. 软件面向的用户群体 (3) 3. 软件应当遵循的规或规 (3) 4.软件围3 5. 软件中的角色3 6.软件的功能性需求4 6.0功能性需求分析4 6.0.1经管员功能性需求分类4 6.0.2用户功能性需求分类4 6.1 系统经管员功能细化5 6.2 用户功能细化6 7.系统功能模块用例图10 7.1系统经管员功能模块用例图10 7.2用户功能模块用例图11 8.软件的非功能性需求13 8.1 用户界面需求13 8.2 软硬件环境需求13 8.3 软件质量需求13 9.参考文献13

1.软件介绍 （1）该软件是智能温室大棚系统 （2）软件开发背景：随着社会和经济的发展，人们对物质生活的需求越来越高。中国人口众多，人均耕地面积很少，如何提高农作物产量，实行耕地面积利用率的最大化十分重要。为了提高单位面积上农作物的产量，国外纷纷提出了自己的智能温室大棚系统设计方案。所谓的智能温室大棚系统设计就是通过现代科学技术手段，调节农作物生长所需的各种环境条件，主要有光照、温度、土壤湿度、二氧化碳浓度这4个环境参数，从而使农作物处于最佳的生长环境中，进而最大幅度地提高农作物的产量。而开发此系统正是利用现代科技，来科学有序的发展农业，让人们从繁重的体力劳动中解放出来，体验到科技带来的快乐。 2.软件面向的用户群体 适应群体：以农作物为主要经济来源的企业或者个体劳动者，特别适合拥有多个温室大棚用来种植作物的用户。 该系统的开发，最大的好处是更加科学的经管温室大棚，细致化的从温度，湿度，二氧化碳浓度等可靠数据来分析和制定作物的更加适宜的环境。智能化的使用方法让用户对温室大棚的经管更加省时，省力，使使用者最终获得更大的收益。 3.软件应当遵循的规或规 1．数据库要求规完整，有系统崩溃手动恢复的功能 2．要求该软件的可扩展性好。 3．要求该软件整体的安全性强 4．要求该软件采集的数据准确性要高。 5．要求该软件组建的无线传感网稳定，安全性高。 4.软件围 本系统用C/S架构，安全性能和维护性高，并且用java语言对此系统进行的开发，移植性好。适合用户在不同的平台运行，灵活可靠，更加符合在温室大棚不同的设备硬件上进行移植。 5.软件中的角色 5.1经管员

现代智能玻璃温室工程设计方案

现代智能玻璃温室工程设计方案 寿光远中农业科技有限公司 2018年1月

目录 一、温室概况 二、温室土（基）建工程 三、温室主体 四、遮阳系统 五、风机湿帘降温系统 六、湿帘电动外翻窗系统

一、温室概况 本项目为自能控温室，本方案以温室跨度12米，开间4米，肩高4米，顶高4.95米，外遮阳高5.5米，面积2592㎡，规格为宽72米，长36米，顶部采用特制顶部专用优质双层8mm厚PC板覆盖，四周采用5+6+5钢化玻璃覆盖，工程除主体骨架、点式基础、围裙墙、温室排水等系统工程外，还配置自动顶开窗通风系统、内遮阳系统、外遮阳系统、风机/湿帘风机降温系统、栽培床系统、灌溉系统、内循环风机、红外线供暖系统、计算机控制系统、补光照明系统等，业主需要配合完善内部基础工程、蓄水池（罐）、内外地排水系统等系统工程。 设计理念为“坚持科学、实用原则；坚持提高土地资源使用率、节能、节水、高效的原则，坚持温室结构用材以及设备选购先进、可靠、适用的原则。” 本方案拟以72米×36米温室为参照分析。

二、温室土（基）建工程（常规由业主自行完成） 1、点式基础工程 温室持力层容许承载力标准值≥100kPa，地下稳定水位在±0.000下900mm进行设计和做预算，基础埋置深度为±0.000下不小于1000mm；如果特殊地质情况，与设计依据不符，将对基础图纸及预算做相应调整。 钢筋混凝土独立基础共128个，采用C20/C25钢筋混凝土基础，现场浇铸，附温室立柱预埋件，内部加12号钢筋不小于800mm长4根，用10号钢筋扎笼，扎束间距为200mm；基础高1200mm，上部尺寸为：300mm(长)×300mm(宽)，高1050mm，下部呈正方形，700mm(长)×700mm(宽)，高150mm，；基础开挖至设计标高，基底素土3:7灰土层不低于100mm，夯实后压实系数不小于0.97，独立基础允许偏差不超过设计标高向地平高±10mm。 2、围裙墙 围裙墙采用24墙，立柱50公分以下全部砌筑完，地下部分深30公分，将素土夯实，5公分混凝土垫层，内外粉覆。 3、内外地排水系统 外排水采用暗管或明沟加盖板，每50-80米设立一个沉沙井，内排水根据温室用途确定，常规采用炉渣水泥砖砌排水沟，外加盖板，形成暗沟，设立尘沙井，根据每个区域的规划确定，原则是随内部主道走向，衔接于主道边上即可。 三、温室主体 1、主体结构（温室型号） sg-PCK-12.0-4.0-2.2型玻璃＋PC板Venlo温室。 2、性能指标 (1)抗风载荷：0.60KN/m2 (2)抗雪载荷：0.50KN/m2

新型温室大棚自动卷帘机的设计毕业设计(论文)

图书分类号： 密级： 毕业设计(论文) 新型温室大棚自动卷帘机的设计THE DESIGN OF NEW GREENHOUSE TRELLIS AUTOMATIC SHUTTER MACHINE

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：日期：年月日 学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名：导师签名： 日期：年月日日期：年月日

摘要 自动卷帘机分为机械部分和控制部分，机械部分是电动机通过减速器带动卷轴按照预定在大棚上面的轨道滚动，这样就可以实现草帘子的卷放。控制部分是单片机通过温度传感器，光照传感器和GSM模块的信号通过控制继电器开关来控制电动机。这就是自动卷帘机，整个系统的电路结构简单，可靠性能高。管理人员可以根据需要随时随地通过发送手机短信来控制草帘子的收放 本设计大大减轻了人工的劳动强度，提高了新型温室大棚的经济效益。应该可以得到广泛的运用。 关键词自动卷帘机；短信；单片机控制

温室大棚温湿度测控系统设计毕业设计论文

温室大棚温湿度测控系统设计 [摘要]随着计算机应用技术的发展，用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在塑料大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。这对于农作物的生长发育有非常大的促进作用，它可以避免因为外面气候的剧烈变化对农作物造成的伤害，而使农作物能够在一个最适合它的温度、湿度的环境中生长发育，从而可以促进作物健康生长，抑制微生物的危害，提高产量，增加经济效益。本设计由AT89S52单片机，温度检测电路，湿度检测电路，控制系统，报警电路，采用LCD12864作为显示电路组成；温度检测和湿度检测采用DHT90温湿度传感器采集信息，将其采集到的数字信号传入AT89S52单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出动作，实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测、监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度和湿度的显示功能，对大棚内环境温度和湿度的预设功能。 [关键词]温度检测、湿度检测、控制系统、报警系统

Design in Greenhouse Temperature and Humidity Monitoring System XX Tutor: xxx Abstract: With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, including the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and humidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm circuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digital signal incoming A T89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air temperature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time processing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default. Key words: temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.

温室大棚控制系统设计

摘要 本课题运用STC89C52单片机、DS-18B20 数字温度传感器、继电器和M4QA045电动机、ULN-2003A集成芯片、湿敏电阻，以及四位八段数码管等元器件，设计了温湿度报警电路、M4QA045电机驱动电路、电热器驱动电路，实现了温室大棚中温度和湿度的控制和报警系统，解决了温室大棚人工控制测试的温度及湿度误差大，且费时费力、效率低等问题。该系统运行可靠，成本低。系统通过对温室内的温度与湿度参量的采集，并根据获得参数实现对温度和湿度的自动调节，达到了温室大棚自动控制的目的。促进了农作物的生长，从而提高温室大棚的产量，带来很好的经济效益和社会效益。 关键词:STC89C52单片机、DS-18B20 数字温度传感器、ULN-2003A集成芯片、温室、自动控制、自动检测

目录第1章绪论 §1.1选题背景 §1.2选题的现实意义 第2章系统硬件电路的设计 §2.1系统硬件电路构成系统整体框图 §2.1.2系统整体电路图 §2.1.3系统工作原理 §2.2温度传感器的选择 §2.2.1 DS18B20简介 §2.2.2 DS18B20的性能特点 §2.2.3 DS18B20的管脚排列 §2.2.4 DS18B20的内部结构 §2.2.5 DS18B20的控制方法 §2.2.6 DS18B20的测温原理 §2.2.7 DS18B20的时序 §2.2.8 DS18B20使用中的注意事项 §2.3单片机的选择 §2.3.1单片机概述 §2.3.2 AT89C2051芯片的主要性能 §2.3.3 AT89C2051芯片的内部结构框图 §2.3.4 AT89C2051芯片的引脚说明 §2.3.5使用AT89C2051芯片编程时的注意事项§2.4 RS-485通信设计 §2.4.1串行通信的分类 §2.4.2串行通信的制式 §2.4.3串行通信的总线接口标准 §2.4.4 RS-485的硬件设计 §2.5小结 第3章系统软件的设计 §3.1系统主程序 §3.2系统部分子程序 §3.2.1 DS18B20初始化子程序 §3.2.2 DS18B20读子程序 §3.2.3 DS18B20写子程序(有具体的时序要求) §3.2.4 DS18B20定时显示子程序 §3.2.5 DS18B20温度转换子程序 §3.3 DS18B20的流程图