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单片机花卉温室控制系统 第2页

更新时间:2008-5-9:  来源:毕业论文

单片机花卉温室控制系统 第2页

     

1、课题背景

 随着农业现代化的发展,设施园艺工程因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切,己越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化温室的发展提供了极好的机遇,并产生巨大的推动作用。我国的现代化温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。

2、国内外温室控制技术发展概况

温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料,可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期,促进生长发育,防治病虫害及提高质量、产量等为目的。而温室设施的关键技术是环境控制,该技术的最终目标是提高控制与作业精度。随着农业现代化的发展,设施园艺工程因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切,己越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化温室的发展提供了极好的机遇,并产生巨大的推动作用。我国的现代化温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。国外对温室环境控制技术研究较早,始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。从国内外温室控制技术的发展状况来看,温室环境控制技术大致经历三个发展阶段:
  (1 手动控制。  (2 自动控制。  3 智能化控制。

3、立题的目的和意义.
   
温室是观赏植物栽培生产中必不可少的设施之一,温度是影响花卉生长发育最重要的因子之一。植物生长的温度范围以1535摄氏度最适。为它们提供一个更适宜其生长的封闭的、良好的生存环境,以提早或延迟花期,最终将会给我们带来巨大的经济效益。随着现代科技的发展,电子计算机已用于控制温室环境。控制系统由中央控制装置、终端控制设备、传感器等组成。先编制出温室花卉各生育阶段最适环境条件的管理程序表,存储于电子计算机的记忆装置中,电子计算机根据程序表确认、修正各栋温室内的参数,并给终端控制系统指令。终端控制设备向中央控制装置输送检测信息,根据中央控制装置的指令输出控制信号,使电器机械设备执行动作,实现温室环境调节。该系统可自动控制加热、降温、通风。;温室环境自动化控制系统在大型现代化温室的利用,是设施栽培高新技术的体现。

4、系统功能及操作说明
   
温度的检测及控制通过单片机来实现,用温度传感检测当前温度,用三位数码管显示当前温度值,通过按键可设置温度上限,温度下限,并保存到存储器中。当温度高于上限时,系统通过继电器控制外设给温室降温;当温度低于下限时,系统通过电炉给温室加温。
                   

   设计要求

1单片机应用系统的设计原则

在应用系统设计中,软件、硬件紧密相关。多用硬件可减轻CPU负担,提高工作速度。多用软件可降低成本,但软件人员的工作量增大。对于一个应用系统,有些部分必须由硬件完成,有些部分必须由软件完成,对于软、硬件都可完成的交叉部分,应根据具体情况选择最佳方案,以达到最佳性能价格比。单片机应用开发步骤:

选题        总体设计       硬件、 软件设计。

1)硬件设计的基本原则

经济合理

系统硬件设计中,一定要注意在满足性能指标的前提下,尽可能地降低价格,以便得到高的性能价格比,这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素,也是一个产品争取市场的主要因素之一。

安全可靠

选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘等要求,以保证在规定的工作环境下,系统性能稳定、工作可靠。要有超量程和过载保护,保证输入、输出通道正常工作。要注意对交流市电以及电火花等的隔离。要保证连接件的接触可靠。

有足够的抗干扰能力

有完善的抗干扰措施,是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。例如强电与弱电之间的隔离措施,对电磁干扰的屏蔽,高输入阻抗下的防止漏电等。

2)软件设计的基本原则

结构合理

程序应该采用结构模块化设计。这不仅有利于程序的进一步扩充,而且也有利于程序的修改和文护。

操作性能好,使用方便

③具有一定的保护措施

系统应设计一定的检测程序,例如状态检测和诊断程序,以便系统发生故障时,便于查找故障部位。对于重要的参数要定时存储,以防止因掉电而丢失数据

④提高程序的执行速度

⑤给出必要的程序说明,例如

a.    MS-DOS6.22以上的操作系统;

b.通过MSC-51单片机仿真开发系统软件包;

c.电路设计CAD软件包。

2、系统要求

1)技术指标

①温室由2kw电炉加热,最高温度为35

②温室温度可预置,过程是恒温控制,温度控制误差≤±10

③预置是显示设定温度,停止加热时显示实时温度,显示精度到1

④温度超出预置温度±10时发出报警。

⑤对升降温过程的线性没有要求。

⑥对温室的湿度没有要求。

2)控制方案

产品的工艺不同,控制温度的精度也不同,因而所采用的控制算法也不同。就温度控制的动态特性来讲,基本上都是具有纯滞后的一阶环节,当系统精度及温控的线性性能要求较高时,多采用 PID 算法或达林顿算法来实现温度控制。

本系统是一个典型的闭环控制系统。从技术指标可以看出,系统对控制精度的要求不高,对升降温过程的线性也没有要求,因此,系统采用最简单的通断控制方式,即当温室温度达到设定值时断开加热电炉,当温度将到低于某值时接通电炉开始加热,从而保持恒温控制。

3系统分析和总体设计

1)总体方案设计

可参考国内外有关资料,分析同类项目、产品的优缺点,找出可借鉴之处。若没有,应首先从理论上分析、探讨实现的可能性方案,根据客观条件如环境、测试手段、仪器设备、资金成本等,选择一种最佳方案。

2)确定技术指针

总体方案确定后,可参考国内外同类项目、产品,提出合理可行的技术指针。主要技术指针是系统设计的依据和出发点,此后的整个设计与开发过程都将围绕他们进行。

3)具体方案设计

将总体设计方案具体化、细化。画出各部分功能框图,大致给出各框图的实现方法,明确哪些部分由软件完成。由于硬件结构与软件方案会相互影响,因此,从简化电路结构、降低成本、减少故障率、提高系统的灵活性与通用性方面考虑,提倡软件能实现的功能尽可能由软件来完成,但也考虑到以软件代替硬件的实质是以降低系统实时性、增加处理时间为代价的,而且软件设计引用、研制周期也将增加。因此系统的软、硬件功能分配应根据系统的要求及实际情况合理安排。

4、设计任务书要求

1)目录。

2)系统设计思路。

3)单元电路设计及相关应用软件。

4)收获体会。

5)参考资料。

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