基于单片机的温室大棚温度控制系统设计【开题报告】.doc

毕业设计(论文)开题报告
题目: 基于单片机的温室大棚温度控制系统设计
专业:电子信息工程
1选题的背景、意义
国内对温室环境控制技术研究起步较晚。自20世纪80年代以来,我国工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础上,进行了温室中温度、湿度和二氧化碳等单项环境因子控制技术的研究[1]。实践证明,单因子控制技术在保证作物获得最佳环境条件方面有一定的局限性。1996年江苏理工大学研制出一套温室环境控制设备,能对营养液系统、温度、光照、二氧化碳施肥等进行综合控制,在一个150M2的温室内,实现了上述四个因子的综合控制,是目前国产化温室计算机控制系统较为典型的研究成果[2]。
近年来,在国产化技术不断取得进展的同时,也加快了引进国外大型现代化温室设备和综合控制系统的进程。这些现代温室的引进,对促进我国温室计算机的应用与发展,无疑起到了非常积极的推动作用。[3]可以看出我国温室设施计算机应用,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。但是,大部分不够理想。在技术上,以单片机控制的单参数单回路系统居多,尚无真正意义上的多参数综合控制系统,与欧美等发达国家相比,存在较大差距,尚需深入研究[4]。
温度、湿度作为温室的重要因素,它们是非常重要的物理量,温度、湿度控制广泛应用于人们的生产和生活中,人们通常使用温度计、湿度计来采集温度和湿度,通过人工加热、加湿、通风和降温设备来控制温湿度,这样不但控制精度低、实时性差,而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作为温度传感器,但由于其互换性差,效果也不理想。在某些行业中对温湿度的要求较高,由于温度过高或过低引起的元器件失效或由于环境湿度过高而引起的事故时有发生,对系统的可靠运行造成影响,甚至危及到系统局部及操作人员的安全[2]。所以实施对温度的监控也日显重要。本课题只要采用51单片机对蔬菜大棚中温度、湿度的数据进行采集、测量和控制[5]。
2相关研究的最新成果及动态
温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同,传统的继电器调温电路简单实用
,但由于继电器动作频繁,可能会因触点不良而影响正常工作。目前,温度控制系统的结构主要是以单片机为主板的控制系统。一般以MCS51系列为基础。采用8位CPU,从数据采样到算法控制都是由单片机完成的。这种类型控制方式的优点是能够全局管理,操作简单,价格低廉,缺点是布线复杂,可靠性差,故障率高;且信号的输入、输出一般为模拟量,自动化程度低。由于温室控制环境噪音大、环境恶劣,单一的CPU控制系统难以达到预期效果。
此外,还有基于IPC的温室控制系统,它配备了各种接口板,采集、控制和通信功能都由主机完成,能对温室各个参数进行有效的控制;基于PLC的温室控制系统,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,具有控制能力强、操作方便、可靠性高、适宜长期工作等特点;集散型温室控制系统,由于PC机的管理功能被多台现场控制站共享,节省了成本,提高了设备利用率,有利于温室群控[6]。
温度监测预警系统是针对蔬菜大棚温度监测而设计,同时也可用于粮食仓储、冷库及烟叶发酵等场合的温度监测。塑料大棚是开发日光资源、充分利用太阳光能的主要形式之一,