基于单片机的温室大棚智能监控系统设计-设计说明书
编号：
CP-51-2021-043-LW
设计摘要：
我国温室智能监测系统研究领域起步较晚。20世纪50年代后期，我国经常在中国北部建造大规模温室，在温室技术开发初期采用了手动控制方式。随着我国单片电子技术和自动化技术的发展，20世纪80年代中后期开发了基于自动控制的温室控制技术。目前，现代国内温室的内部设施开发得比较完善，并形成了一定的标准。现代的温室控制不再是独立的、单纯的静态数字控制，而是基于环境模型的智能控制和专家系统的智能型系统。温室大棚在很多国家已经朝着完全自动化或者无人化的方向发展，这些都是在实现自动化的基础上。
随着社会的发展，人民的生活水平发生了很大的变化，对粮食的需求也在逐步增加。为了满足人们对粮食的需求，需要实行高效快速的农业。温室大棚的出现成为了小型农业地区的快速高效农业。本设计以STC89C52单片机为核心的温室大棚智能监控系统技术的研究。系统分为单片机最小系统、传感器电路、蜂鸣器报警电路、按键输入电路、显示电路、电源电路及继电器控制电路。传感器监测数据，按键可以设置界面，阈值，蜂鸣器用于警报，显示屏显示数据，继电器控制开关，单片机作为主控制器，控制输入输出部分。本设计以智能监控为研究对象，以温度传感器和土壤湿度传感器为输入信号，通过按键控制阀值大小决定继电器的开关，并且会有异常报警以及显示屏实时显示采集的数据的系统。
关键词：单片机；实时显示；传感器；按键
字数：10000+
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土壤温湿度-开题报告 - 电子校园网 (mcude.com)
内容预览：
目 录
摘 要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 温室大棚的发展
第二章 系统设计方案
2.1 整体设计方案
2.2 传感器方案选择
2.3 控制电路
2.3.1 单片机的选择
2.3.2 显示电路的选择
第三章 系统设计与分析
3.1 整体设计分析
3.2 测量电路分析
3.3 硬件控制电路
3.3.1 单片机的最小系统
3.3.2 蜂鸣器报警电路
3.3.3 LCD1602显示电路
第四章 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
第五章 实物制作与调试过程
5.1 电路焊接总图
5.2 各元器件接线总图
5.3 温度、土壤湿度检测实物测试
5.4 调整温度阈值实物测试
5.5 调整土壤湿度阈值实物测试
结 论
参考文献
致 谢
第一章 引言
温室大棚是一种密闭的空间，主要用于在可控条件下种植农作物。温室大棚经常用于种植花卉、蔬菜、水果和烟草。可以对室内的高温和低温加以控制，同时也可以根据调节土壤湿度。温室大棚可以保护农作物免受过多的高温或寒冷，保护植物免受沙尘暴和暴风雪的侵袭，并帮助农作物抵御害虫。通过土壤湿度和环境温度控制，使温室大棚成为种植农作物的合适场所，从而保护农作物的正常生长。而温室大棚的首要问题是对温室环境进行优化管理，以满足经济和环境的要求。
1.1 选题背景及实际意义
随着世界人口的增加，对粮食的需求也在增加。农业面积对粮食的产量起着重要的作用，但是随着气候越来越恶劣，可种植农作物的农业面积正在不断的减少。为了满足日益增长的粮食需求，需要在小范围内实行快速高效的农业。温室大棚的出现成为小型农业地区的快速高效农业。温室需要通过人工调整，以适应多变恶劣的农业气候条件。由于温室结构特殊，首次安装的成本非常高。因为气候条件是人工调节，所以它还需要比露天农业更多的人力。温室大棚大量人力的使用也增加了温室大棚的成本，并人为调整容易引起人为失误，造成更多的农作物损失。因此在温室中使用智能系统可以减少人力和成本的使用。
灌溉是温室大棚系统的重要组成部分。农作物生长最主要的因素是水资源，水资源可以确保植物在某些特定的环境中生存。目前为止，大多数农民使用手动灌溉他们的农作物，但是这种方式的工作效率不高，同时也无法掌握浇水的量。如果没有足够的水水资源供应，农作物就会死亡，但是如果浇水过多，也会导致农作物死亡。此外，农民必须经常查看温室大棚，以确保农作物的健康状况[1]。
为了保护农作和克服这一问题，本文设计了一种温室大棚智能监控系统，采用了自动供水和自动调温并且通过显示屏可以查看大棚内温度和土壤湿度，利用温度传感器、土壤湿度传感器可以对大棚内的温度和土壤水分进行控制。通过自动供水和自动调温，一方面可以减少人工，同时可以降低人为失误，更加有利于大棚内农作物的生长[2]。
1.2 温室大棚的发展
在十五世纪五十年代，人们就已经对温室大棚展开了研究，为了可以在寒冷的冬季培养蔬菜，通过利用传统的地暖系统来维持大棚内的热量和湿度，在人工加热的环境中能够栽培蔬菜，可以使花朵和使果实成熟，通过隔热层和半透明的窗户，可以使农作物接收光照，并且可以保护农作物的生长。在这些早期温室大棚中，为大棚内提供合适的温度存在严重的问题。在十七世纪，人们研究出第一个通过加热炉来为大棚提供温度的装置。随着技术生产出更好的玻璃和改进了建筑技术，使大棚具有更好的保温效果和保护功能。在1800年代人们建造第一个实用的现代温室，以种植药用热带植物而广受赞誉。
近年来，传感器制造技术在后处理技术的推动下不断进步，高速、低功耗、低成本的微电子混合电路。商业竞争力的要求下使质量和产品的可靠性不断提高。因此，了解每个传感器的效率、校准环境和传感机制相关的原理非常重要[3]。
在我国，自动化还没有被采用或没有得到充分利用的地方有很多，可能是因为几个原因，其中一个原因是成本，另一个原因是产品不够成熟。农业自早期文明以来就一直是人类的主要职业之一，甚至在今天，从事农业发展的人依然有很多。温室大棚是我国农业发展的重要组成部分，因为它们可以在可控的气候条件下种植农作物，实现最佳生长环境。温室大棚技术是为农作物提供良好环境条件，它取代了直接监督。如今，由于城市化和土地利用率的缺乏，人们迫切需要建造温室，用来种植农作物。温室大棚监控系统用于测量温度、湿度等参数以及自动灌溉和自动调温，并通过显示屏显示数据[4]。连续对这些环境因素的监测，可以了解每种农作物最佳的生长环境，并且根据实际自动调节。不像自然控制的开放式农业，温室大棚提供了一个可以被人类严格控制的封闭环境，以便为植物的生长提供最佳条件。
温室大棚作物生产的有效性在很大程度上取决于对最优产量参数的调整，在低成本、高质量和低环境负荷下实现高产的生长条件。为了实现这些目标，必须使调温和灌溉等，按照一定的标准对几个参数进行优化控制。多年来，温室系统变得更加可靠，但随着复杂性。更早考虑到恒温器和定时器的自动控制系统在效率和产品质量方面取得了重大进步，使种植者的工作更加简单。然而，许多这样的控制系统不能提供很好自动化和效率的水平。在当今充满活力和竞争的环境中需要。随着运行成本的增加，温室系统变得越来越复杂，对控制能力的要求也越来越高，多年来已经开发了几种模型来描述温室环境的复杂性和细节越来越多[5]。80年代早期的计算机革命，创造了一个机遇来满足改进控制的需要。在过去的十年里，计算机在温室大棚中的使用有了巨大的增长。
