温室自动喷灌控制系统设计与研究

论文摘要

本文阐述了以单片机为处理器的大棚、温室(含空气湿度、土壤湿度、温度、光照强度等控制因子)自动控制系统的硬件、软件及可靠性设计等问题。该系统以ATMEL公司的AT89C51单片机为核心,由传感检测电路、信号处理电路、外设(键盘、显示器等)配置接口电路、输出控制电路等构成。它能够实现多路采集输入和多路输出控制功能,通过传感器实现自动控制模式,并具有手动控制模式(分时段以时间控制)功能。硬件设计方面,空气湿度的检测采用经济实用的HM1500型电容式湿度传感器,土壤湿度的检测采用国内最新研发的SWR2小型土壤湿度传感器;温度传感器用最经济的AD590型;光照传感器采用HD2021T光照度变送器;A/D转换采用了ADC0809芯片;键盘、显示器分别采用了合成式按键和LED数码管;输出控制电路由三极管、光电耦合器、继电器等组成。软件设计采用了目前流行的模块化编程方法,软件的开发全部采用了实时性和移植性很强的C语言。主要程序模块包括:系统监控程序;时钟模块控制程序;键盘输入识别分析程序;A/D转换程序;系统显示模块程序等。经实验仿真调试表明:该系统具有较高的可靠性,能够实现预期设计功能,具有较高的性价比。最后,对该自动控制系统的进一步完善和开发做出了可行性建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 研究的现状与发展趋势
• 1.2.1 国外的发展与现状
• 1.2.2 国内的发展与现状
• 1.2.3 发展趋势
• 1.3 研究的现实意义
• 1.3.1 现状分析
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 基础研究与设计开发
• 2.1 市场调研与可行性分析
• 2.2 系统总体设计方案
• 2.3 产品开发与市场推广
• 2.4 市场反馈与总结
• 第三章 温室环境与系统总体设计
• 3.1 应用场合与工作环境
• 3.2 温棚环境与作物之间的关系
• 3.3 系统技术指标与预期功能
• 3.4 系统设计的总体方案
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 单片机控制系统设计
• 4.1.1 单片机的选择
• 4.1.2 AT89C51单片机简介
• 4.1.3 存储器的配置
• 4.1.4 系统I/O的扩展
• 4.1.5 时钟电路与复位电路设计
• 4.2 数据采集电路的设计
• 4.2.1 传感器的选择
• 4.2.2 模数转换器的选择及数据采集处理电路的设计
• 4.3 人机对话接口电路的设计
• 4.3.1 LED显示接口电路的设计
• 4.3.2 键盘接口电路的设计
• 4.4 输出控制电路设计
• 4.5 硬件的抗干扰设计
• 第五章 采集数据的处理
• 5.1 标度变换
• 5.2 标定
• 5.3 数字滤波算法
• 第六章 软件系统的设计
• 6.1 系统监控程序设计
• 6.1.1 状态与状态转换法
• 6.1.2 状态图与状态表
• 6.1.3 状态转移法键控程序设计
• 6.2 键盘输入模块
• 6.2.1 软件去抖动处理
• 6.2.2 连击的处理
• 6.3 时钟模块
• 6.3.1 时钟系统的建立
• 6.3.2 时钟的校对
• 6.4 显示模块
• 6.4.1 显示配置与输出驱动
• 6.5 控制功能模块的设计
• 6.5.1 传感器控制模块设计
• 6.5.2 定时灌溉控制功能的实现
• 6.6 软件系统的抗干扰措施
• 第七章 系统控制板的实验仿真调试
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 附录一 系统电路原理图
• 附录二 控制系统C程序代码
• 致谢
• 作者简介