智能化温室控制系统研究与设计.doc

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毕业设计说明书(论文)
智能化温室控制系统研究与设计
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XXXXXXXXX系
二○**年XX月
智能化温室控制系统研究与设计
摘要:
我国农业正处于从传统农业向现代化农业转化的新阶段,温室环境控制是农业现代化的重要标志之一。如何对温室环境进行控制使作物在最佳的环境中生长,是目前农业工程者所面临的重要课题。针对我国目前温室系统在软件上和硬件上的不足,本文以研究功能强大、成本低廉、操作简单、控制精确的温室控制系统为目的,研究并开发了适合我国国情的智能化温室控制系统。
本系统采用了先进的计算机技术、微处理器控制技术以及智能传感数据采集技术,由一台PC机与多个微处理控制器装置组成主从式分布结构。下位机采用性价比高的单片微处理器(以下简称单片机),主要实现对温室环境参数的采集和控制。上位机采用PC机,主要用于对环境参数的显示、管理以及对控制参数的设置。本系统采用了智能无线传感器网络和GSM网络进行数据的传输。,开发出了友好的人机交互界面。通过深入分析温室执行机构的相应动作对环境因子的影响,提出了模糊控制和农业专家系统相结合的温室控制方法,并设计和实现温室模糊控制器,可进行温室内温度、湿度和光照参数的模糊检测与控制。
关键词:温室控制无线传感器 GSM 模糊控制
目录
1、引言 1
智能化温室控制系统设计背景 1
智能化温室控制系统总体设计思想 1
国内外研究现状 2
国外状况 2
国内状况 3
我国温室存在的主要问题 4
科学性、先进性 4
技术特点及应用前景 5
2、温室环境控制模型设计方案 5
温室环境控制模型结构设计 5
农业专家系统控制模型 6
影响温室环境的因素分析 6
模糊控制器的设计 9
3、智能化温室控制系统总体设计方案 10
智能化温室控制系统总体结构设计 10
智能化温室控制系统上位机模块 11
智能化温室控制系统下位机模块 12
短距离数据的通信 13
无线传感器网络介绍 13
自组网协议 14
自组网过程 15
网络拓扑结构 16
节点设计 17
无线传感器网络功耗 18
远程数据的通信 19
室外环境监测模块 19
4、智能化温室控制系统硬件设计 19
微处理器电路 19
温度采集电路 20
湿度采集电路 21
光照采集电路 22
时钟电路 22
串口通信电路 23
nRF2401A及其外围电路 23
5、智能化温室控制系统软件设计 24
上位机软件设计 24
上位机通信流程 25
下位机软件设计与功能分析 26
参数设置模块 27
数据采集模块 27
数据处理和数据管理模块 28
控制输出模块 28
无线传感器网络基站节点软件设计 28
传感器节点软件设计 30
GSM MODEM通信程序设计 30
nRF2401A通信程序设计 31
初始化程序设计 31
数据发送程序设计 31
数据接收程序设计 32
6、智能化温室控制系统测试部分 33
系统测试总体流程显示 33
系统监控测试界面显示 34
系统各操作分支界面说明 36
现场数据记录 38
系统测试小结 38
7、结论 39
参考文献 40
致谢 41
附件1:程序清单 42
附件2:作品图 44
图目录
图1 温室环境控制模型的总体框架图 6
图2 温度主元控制模式曲线图 7
图3智能化温室控制系统总体结构图 11
图4 智能化温室控制系统上位机框图 12
图5下位机框图 12
图6 节点的自组织流程图 16
图7 网络拓扑结构图 16
图8 传感器节点框图 18
图9 室外环境监测模块图 19
图10 微处理器最小系统图 20
图11 温度采集电路图 20
图12 温度采集电路图 21
图13 光照采集电路图 22
图14 时钟电路图 22
图15 电平转换电路 23
图16 nRF2401A及其外围电路图 24
图17 上位机软件框图 25
图18 上位机通信流程图 26