發(fā)布時(shí)間：2020-07-26 10:09

【摘要】：近年來(lái)我國(guó)人口、資源、環(huán)境問題日益突出,現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到了前所未有的關(guān)注。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),但人均耕地面積卻不到世界人均耕地面積的一半。為了增加農(nóng)作物產(chǎn)量、提高果蔬品質(zhì)、保證食品安全,植物工廠在全世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)。植物工廠可以基本上擺脫甚至完全擺脫自然環(huán)境的制約,土地利用率成倍增加,單位面積上作物產(chǎn)量大幅度提高,產(chǎn)品質(zhì)量安全也得到保障。植物工廠是解決資源緊缺、環(huán)境污染、糧食安全等問題的關(guān)鍵技術(shù)。目前我國(guó)植物工廠尚處于發(fā)展階段,國(guó)內(nèi)多數(shù)植物工廠仍屬于進(jìn)口,其配套設(shè)施及技術(shù)都不夠完善,難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的現(xiàn)代種植以及高標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)研究。本文結(jié)合現(xiàn)有植物工廠的控制設(shè)備功能過于單一、控制精度過于粗糙等問題,設(shè)計(jì)一套植物生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)基于嵌入式系統(tǒng),通過空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器和光照度傳感器等多種傳感器對(duì)植物工廠內(nèi)的環(huán)境信息進(jìn)行采集并傳輸?shù)街骺貑卧?對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行分析處理,進(jìn)而對(duì)風(fēng)扇、水泵、加熱管以及補(bǔ)光裝置設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的控制指令,以達(dá)到對(duì)植物工廠箱內(nèi)部環(huán)境的控制。主控制芯片控制輸出環(huán)境信息變化過程以及輸入控制過程,主控制芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,通過顯示觸控屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能,使用者可以通過觸控屏實(shí)時(shí)觀察植物工廠內(nèi)部環(huán)境參數(shù),以及通過觸控屏實(shí)現(xiàn)控制功能。同時(shí),也可以通過上位機(jī)軟件完成數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、顯示、存儲(chǔ)與控制等工作。本文完成了對(duì)植物工廠內(nèi)部環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并著重闡述了PWM補(bǔ)光裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),對(duì)補(bǔ)光裝置的功能性、可靠性和穩(wěn)定性等進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試,在保證植物正常生長(zhǎng)環(huán)境的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)光裝置的精細(xì)化控制,控制大功率LED光質(zhì)自由擬合、光照強(qiáng)度連續(xù)可調(diào)、光照周期自由設(shè)定的功能。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集快速準(zhǔn)確,控制反應(yīng)處理迅速,對(duì)于植物工廠補(bǔ)光功能細(xì)致明確,整套系統(tǒng)安全穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)單,易于維護(hù),具有一定的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S31;S126
【圖文】：

第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)是以 STM32 為核心控制芯片，利用各類傳感器對(duì)研究物工廠箱環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)調(diào)控功能。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能包采集，調(diào)控設(shè)備的控制以及采集信息顯示。系統(tǒng)可分為環(huán)境參數(shù)采集部分、顯示部分和主控制器，其中采集部分包括空氣溫濕度采集、土壤溫濕度采集，以及人工的隨機(jī)光譜信息采集。設(shè)備控制部分包括風(fēng)扇控制、水泵制和補(bǔ)光控制。顯示部分選用集顯示和操作于一體的觸控屏，可以顯示實(shí)，通過控制界面可以完成控制操作。對(duì)于控制部分的補(bǔ)光裝置設(shè)計(jì)是本內(nèi)容。制器電路設(shè)計(jì)32 介紹

14圖 3.2 主控單片機(jī)電路Fig 3.2 Master microcontroller circuit diagram顯示接口電路屏選用型號(hào)為TJC4024T032的USARTHMI電阻式觸控屏，工作電壓為調(diào)光，休眠模式電流 20mA，支持喚醒模式。支持串口下載和 SD 卡設(shè)備同步調(diào)試。人機(jī)界面制作全部由上位機(jī)軟件完成，主控制器只需通令，具有較高的開發(fā)效率。USART可提供寬范圍的波特率選擇，最高達(dá)路如下圖 3.3 所示。

圖 3.3 顯示屏接口電路圖Fig 3.3 Display interface circuit diagra，傳輸距離遠(yuǎn)，通信簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，5 總線是目前常見的主要串口通信號(hào)轉(zhuǎn)換。STM32 內(nèi)含通用同步異格式設(shè)備之間進(jìn)行靈活地全雙工。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2770626