自动控温的微波消毒温室土壤装置设计与研究

论文摘要

自动控温技术是随着自动检测技术、过程控制技术、通信技术以及计算机技术的发展而发展起来的现代工程技术,它是控制科学与传感器技术、信号处理、控制理论以及计算机技术等多学科的综合。微波消毒土壤的目的是为植物提供良好的生长环境,对消毒装置有特殊的要求。一方面,对装置的稳定性、可靠性要求高,对系统成本非常敏感；另一方面,它的控制对象是一个非线性、分布参数时变的系统,无法用传统的控制理论对其进行控制。因此,自动控温的微波消毒土壤是一项十分复杂的工程,尽管国内外已经在该领域做了大量的研究,依然有很多内容有待探索。从上述角度出发,本论文设计了以ARM为控制核心来搭建一个具有良好人机交互性能的自动控制系统,选用S3C44BOX芯片作为系统的MCU。控制系统能够根据植物在各个生长时期的不同要求,自动调节土壤温度以及微波频率,达到植物最优生长的目的。在装置的硬件设计方面,完成整套装置结构的配套设计、设备选择、以及控制系统的硬件电路设计；在软件实现方面,设计控制系统应用程序软件,包括主程序流程,采样中断、定时中断、PID控制、多点测温等。通过键盘与LED实现了良好人机操作界面,能够实时显示和查询温度状态。本论文综合运用ARM控制技术、多点测温等知识,针对微波消毒土壤,设计了一种系统稳定、可靠性高、操作简单方便的装置,为自动消毒土壤技术做了有益的尝试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统杀菌方法及杀菌效率
• 1.3 微波消毒土壤的国内外现状
• 1.4 微波消毒及其机理
• 1.5 影响微波消毒的因素
• 1.6 微波消毒设备
• 1.7 控制技术在自动控温中的应用
• 1.7.1 自动控制系统的概述
• 1.7.2 ARM微处理器
• 1.8 课题的研究目的与意义
• 1.9 课题来源及研究内容
• 2 微波消毒土壤原理与特点
• 2.1 微波简述
• 2.2 微波消毒土壤原理
• 2.3 微波加热的特点
• 2.4 本章小结
• 3 装置自动控制系统组成及工作原理
• 3.1 装置结构及工作原理
• 3.1.1 装置的结构
• 3.1.2 装置的工作原理
• 3.2 系统的组成
• 3.2.1 微波加热器的选择
• 3.2.2 传输系统
• 3.2.3 封闭式加热系统
• 3.3 炉内托架设计
• 3.4 本章小结
• 4 自动控温系统的硬件实现
• 4.1 ARM温度控制系统
• 4.2 ARM应用领域
• 4.3 ARM温度控制系统硬件电路设计
• 4.3.1 S3C44BOX处理器
• 4.3.2 存储系统
• 4.3.3 LED接口电路
• 4.3.4 键盘输入电路
• 4.3.5 电路硬件组成
• 4.4 传感器
• 4.4.1 传感器的选择
• 4.4.2 常规热电偶热电阻温度传感器
• 4.4.3 热电敏电阻-高阻导线组成抗电磁干扰温度传感器
• 4.4.4 光纤温度传感器
• 4.4.5 数字温度传感器AD7416
• 4.4.5.1 数字温度传感器简介
• 4.4.5.2 AD7416温度传感器的特性
• 4.4.5.3 AD7416温度传感器的工作原理
• 4.5 本章小结
• 5 自动控温系统的软件实现
• 5.1 程序软件组成
• 5.2 主程序结构
• 5.3 采样中断服务程序
• 5.4 智能PID控制子程序
• 5.5 定时中断服务程序
• 5.6 数据采集处理
• 5.7 多点测温
• 5.7.1 AD7416测温软件设计
• 5.8 本章小结
• 6 微波消毒温室土壤装置及其控制系统试验分析
• 6.1 试验设备及材料
• 6.2 试验设计
• 6.3 结果与分析
• 6.4 自动控温微波消毒装置的测定
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢