基于单片机的温室大棚智能控制系统设计_开题报告

温室大棚是一种具有可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、不受外界四季变化和恶劣气候对其影响、适用范围广等特点的场所。在不适宜蔬菜等农作物或者花卉、林木等植物生长的季节，提供适宜的温度、湿度等环境条件，促进植物的生长，增加产量。

近年来，随着电子技术、自动化技术、人工智能技术的飞速发展，让温室控制技术得到了空前的发展，西方一些发达国家在实现自动化的基础上，正向着完全自动化、无人化、智能化和网络化的方向发展。但从温室控制技术的发展状况来看，都大致经历了三个发展阶段：1、手动控制阶段：这是在温室技术发展初期所采取的控制方式，农业人员既是温室环境的传感器，也是对农作物进行管理的控制及执行机构，人员是环境控制的核心。通过对温室内外的气候状况和对农作物生产状况的观测，并凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室内的各个环境因素。不但人力成本高，效率低下，而且对人员的素质要求较高。2、自动控制：这种方式需要农业人员事先准备好温室内种植的农作物所需环境的目标参数，并输入控制系统中，计算机再根据温室内的各个传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室内各个环境因素的含量，来控制相应机构进行加热、降温和通风等动作，从而将温室内的各个环境因素与目标参数相一致。温室使用自动控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，生产效率得到了显著提高，从而也降低了人力成本。3、智能化控制：这是在温室自动控制技术和生产实践的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建成的专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同农作物生长的专家控制系统技术，使各农作物以最佳的环境进行生长，达到最大的产量。

一、国内状况

我国的温室大棚的发展起步较晚，从上世纪60年代才出现了结构简单的塑料大棚。70年代后期，新型环保日光温室大棚才开始普及。80年代得到一定规模的发展，从农家院落逐渐发展到大田。21世纪后，温室大棚在国内基本得到了广泛的应用。同样，我国的智能温室大棚的起步和发展也都很晚，70年代后期才开始出现装有数据采集和控制计算的温室大棚，但基本用的也是从国外引进的温室控制设备。80年代，我国的农业科研人员通过对这些先进的温室控制设备的研究，吸收了大量发达国家在温室大棚中的先进控制技术，开始应用计算机，并对温室中的温度、湿度、光照等环境因子的关键控制技术进行了研究学习。从此，温室环境控制系统的研究在我国逐步发展起来。90年代，我国开始根据自己的国情及当时的温室大棚，开始设计适合我国国内使用的智能温室大棚，先后有中国农机化研究院研制出的具有新型温室环境智能控制系统的智能温室大棚。进入21世纪后，随着电子技术的发展，温室环境控制技术在国内得到了较快的发展，智能温室大棚也得到了广泛使用。

二、国外状况

国外使用智能温室大棚就比国内要早得多了，例如：1、荷兰早在1974年就研发并生产出了以计算机为核心的温室环境控制系统，并使相应部件进行商业化生产，进行大范围推广，此后广泛用于本国及世界各国的智能温室大棚中，如今他们的产品不仅能够监控单个温室大棚，还可以进行联网监控，进行网络化管理。2、以色列温室大棚采用计算机环境控制系统，具有先进的温室结构及空气温湿度调控系统，配合幕帘、天窗等辅助设备，自动调节光线强度。其监控室内的中央计算机与现场控制器相互通信，方便地控制滴灌和微喷灌系统进行灌溉和施肥，可达到80%~90%的水肥利用率。3、美国作为最早发明计算机的国家，也是将计算机应用于温室控制和管理的最早、最多的国家之一，具有发达的设施栽培技术，其综合环境控制技术水平也非常高。

三、选题的目的和意义

目前，我国农村大部分使用的还是那种结构简单的塑料大棚，采用人工方式，生产效率低下，生产成本偏高。随着人们生活水平的日益提高，日益关注食品安全和健康，对蔬菜等农作物的品质要求越来越高，如无农药，反季节蔬菜等，这就使得对温室大棚的控制要求也随之提高，以往那种以人员为核心的手动控制方式已无法满足温室生产的需求，需要设计一种温室自动控制器以减少手动控制。而当今国内外常见的智能温室系统都是采用计算机或者PLC方案，价格昂贵，大部分农村用户的经济能力无法承受，而且这些系统不管从使用还是维护，都对使用人员有一定的素质要求。为此，针对简易日光温室对温度、湿度等环境因素的控制要求，设计一种在经济能力上，能使我国农村用户承受得起，降低设计、维护和使用等各种成本，提高劳动生产率，具有较为深远的意义。

考虑到成本因素，此次设计将使用8051型单片机对温度及湿度控制等基本原理实例化，利用较低的成本设计一个实时控制温室大棚温度、湿度和液位等的控制系统。目的是通过此次设计，让我们将课本知识与实践相结合，更加深刻的理解自动控制的运行模式及意义，也能够将所学知识和技能更多的运用于生活和工作中，学以致用。

B. ^范文提纲格式

引言：温室大棚的国内外发展现状

一、系统总体架构及方案实现

（一）总体设计方案

（二）功能实现

二、智能控制器硬件设计

（一）单片机系统设计

（二）温度传感器设计

（三）湿度传感器设计

（四）液位传感器设计

（五）液晶显示器设计

三、智能控制器软件设计

（一）主程序设计

（二）温度数据采集及控制程序设计

（三）湿度数据采集及控制程序设计

（四）液位数据采集及控制程序设计

（五）液晶显示器程序设计

四、智能控制器调试

C. 参考文献

[1] 李伟，段翠芳，滑伟娟. 国内外温室监控系统的发展及趋势[J]. 农业科技与装备, 2010, (10): 51-52.

[2] 杨彦伟，王琦莲，冯志民，贾宇翔. 智能温室大棚控制系统的设计[J]. 中国新通信, 2015, (21).

[3] 赵杨. 智能大棚控制系统的设计与构想[J]. 乡村科技, 2017, (18).

[4] 刘明. 农业大棚智能控制系统设计与实现[J]. 南方农业, 2016, (11).

[5] 张素玲. 基于单片机的蔬菜大棚温湿度控制系统的研究[J]. 计算机光盘软件与应用, 2013, (14).

[6] 何宾，姚永平. STC单片机原理及应用：从器件、汇编、C到操作系统的分析和设计（立体化教程）[D]. 北京：清华大学出版社，2015. 

[7] 赖义汗. 单片机原理及应用：基于STC15系列单片机+C51编程[D]. 辽宁：辽宁大学出版社，2016. 

[8] 高锋. 单片微型计算机原理与接口技术（第三版）[D]. 北京：科学出版社，2013. 

[9] 李明烨. 基于嵌入式系统的低成本温室大棚智能控制器开发[D]. 沈阳：沈阳工业大学，2015. 

[10] 吴松林. 传感器与检测技术基础[D]. 北京：北京理工大学出版社，2009. 

[11] 徐宏伟. 常用传感器技术及应用[D]. 北京：电子工业出版社，2017.

[12] 闫霞. 电路设计与制版—Protel DXP 2004[D]. 北京：机械工业出版社，2011.