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基于單片機的日光溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

發(fā)布時間:2021-04-24 09:19
  近些年來溫室技術(shù)的發(fā)展日新月異,與此同時溫室大棚的規(guī)模也逐年增加。從最初的單體溫室發(fā)展到現(xiàn)在大面積的連棟溫室的出現(xiàn),所以對于溫室技術(shù)的要求也就越來越高,隨之而來的就是溫室內(nèi)需要采集的參數(shù)不斷增多,控制量也在不斷的增加。傳統(tǒng)的單一測控溫室環(huán)境參數(shù)的技術(shù)早已經(jīng)被當(dāng)下的溫室技術(shù)所淘汰,F(xiàn)如今的,溫室控制系統(tǒng)應(yīng)該是綜合測控包括溫濕度、二氧化碳、光照、土濕等一系列環(huán)境參數(shù),為溫室內(nèi)作物體統(tǒng)一個更好的小氣候系統(tǒng),為人們提供一個更智能化自動化的溫室系統(tǒng),現(xiàn)已成為溫室控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。本文通過對溫室環(huán)境參數(shù)進行分析,提出一個溫室監(jiān)控系統(tǒng)的整體方案,該系統(tǒng)包含三個部分:第一部分是由用戶端上位機構(gòu)成的中心數(shù)據(jù)層,主要作用是為用戶顯示當(dāng)前溫室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息,同時可以根據(jù)用戶的需要制定控制方案對溫室進行遠程智能控制;第二部分是控制與交換層,以STM32微控制器為核心的溫室主控制器、Zigbee協(xié)調(diào)器以及控制模塊所構(gòu)成。通過以太網(wǎng)以及Zigbee無線網(wǎng)絡(luò),分別結(jié)合Modbus/TCP以及Z-Stack協(xié)議棧與用戶端上位機以及終端設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)采集二氧化碳、溫度、土濕以及光照度的環(huán)境參數(shù)。溫室主控制器通過控制繼電器,實現(xiàn)控制溫室環(huán)境的目的。第三部分是終端業(yè)務(wù)層也就是系統(tǒng)的采集部分,該部分以51單片機為核心組成采集模塊。本設(shè)計主要是為了輔助管理溫室,對溫室內(nèi)環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測與控制,為溫室農(nóng)作物的生長提供一個更好的氣候條件。由于條件有限文章在驗證部分僅對灌溉功能進行驗證,對其他環(huán)境參數(shù)的控制有待以后完成。經(jīng)驗證該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對溫室的二氧化碳濃度、土壤水分含量、光照度、溫度進行實時監(jiān)測,能夠?qū)崿F(xiàn)對溫室內(nèi)作物進行手動和自動的灌溉控制。
【學(xué)位授予單位】:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:TP277;S625
文章目錄
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的目的及意義
    1.2 溫室控制技術(shù)及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外溫室技術(shù)的發(fā)展
        1.2.2 國內(nèi)溫室技術(shù)的發(fā)展
        1.2.3 國內(nèi)外溫室技術(shù)的發(fā)展總結(jié)
    1.3 溫室控制技術(shù)的發(fā)展趨勢
    1.4 本文的研究內(nèi)容
第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
    2.1 溫室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思想
    2.2 溫室內(nèi)的環(huán)境因子分析
    2.3 關(guān)鍵技術(shù)支持
        2.3.1 RS-232總線
        2.3.2 RS-485總線
        2.3.3 Zigbee無線傳輸
    2.4 溫室監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計
    3.1 溫室主控制器STM32的硬件設(shè)計
        3.1.1 單片機的選擇
        3.1.2 最小系統(tǒng)設(shè)計
        3.1.3 電源模塊設(shè)計
        3.1.4 實時時鐘模塊設(shè)計
        3.1.5 控制模塊電路設(shè)計
        3.1.6 開關(guān)信息反饋電路設(shè)計
        3.1.7 以太網(wǎng)接口電路設(shè)計
        3.1.8 RS232通信模塊設(shè)計
        3.1.9 Zigbee無線通信模塊設(shè)計
        3.1.10 LED狀態(tài)指示模塊設(shè)計
        3.1.11 數(shù)據(jù)存儲模塊
    3.2 采集模塊的硬件設(shè)計
        3.2.1 51單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計
        3.2.2 采集電路設(shè)計
        3.2.3 LCD液晶顯示模塊設(shè)計
    3.3 傳感器的選擇
        3.3.1 溫度傳感器
        3.3.2 土壤水分含量傳感器
        3.3.3 光照度傳感器
        3.3.4 二氧化碳濃度傳感器
    3.4 本章小結(jié)
第四章 溫室監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    4.1 溫室監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計概述
    4.2 系統(tǒng)邏輯控制軟件設(shè)計
        4.2.1 溫室監(jiān)控系統(tǒng)控制模式軟件設(shè)計
        4.2.2 溫室環(huán)境控制軟件設(shè)計
    4.3 系統(tǒng)通訊的軟件設(shè)計
        4.3.1 通訊協(xié)議的選擇
        4.3.2 系統(tǒng)通訊的軟件設(shè)計
        4.3.3 Modbus/TCP通訊設(shè)計
        4.3.4 Modbus/RTU通訊設(shè)計
    4.4 Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
        4.4.1 Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的軟件設(shè)計方案
        4.4.2 通訊協(xié)議的設(shè)計
        4.4.3 Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的軟件設(shè)計
    4.5 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)的性能與結(jié)果分析
    5.1 上位機監(jiān)控界面
    5.2 系統(tǒng)的軟件監(jiān)控功能測試
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表情況

【相文獻

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本文編號:1841520

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