1、 畢業設計(論文)外文資料翻譯題 目: 基于單片機的溫室環境參數監測和控制系統 院系名稱： 信息科學與工程學院 專業班級： 電信1305班 學生姓名： 李增光 學 號： 201316020513 指導教師： 付麥霞 教師職稱： 講師 起止日期：2017.3.20-2017.4.15 地 點: 蓮花街區 附 件： 1.外文資料翻譯譯文； 2.外文原文。 指導教師評語： 簽名： 年 月 日附件1：外文資料翻譯譯文2010 International Conference on Computer and Communication Technologies in Agriculture Engine

2、ering（CCTAE 2010）（Volume 1）基于單片機的溫室環境參數監測和控制系統Chandrasekaran S，Haritha Ravi，Aiswarya S and Dipesh Dugar M摘要對于現代室內農業環境參數的自動測量和控制是實現作物產量和溫室質量的關鍵。近年來，我國設施農業蓬勃發展，與此相應，溫室監測與控制儀器取得了一定的發展。經過數年的不懈努力，我們農業環境參數測控體系研究團隊設計了可廣泛應用于農村的溫室分布結合智能測控系統。該系統主要控制溫度、濕度、二氧化碳濃度、土壤濕度和溫室照明。單片機由于數據存儲量小，顯示接口單一，雖信息量有限，但性能價格比高，因此可作

3、為數據采集和監測的前端單元；而且PC具有大量的數據存儲，豐富的軟件，方便的人機交互等優點，因此可作為數據處理和控制核心。如果我們使用過時和低價的PC，以PC為上位機，將由多臺微機組成的不同功能控制模塊作為下位機，然后組建微電腦智能控制系統，從而實現對顯示信息和數據采集更好的監控與管理，同時根據實際需要，進而可以降低系統成本。關鍵詞：智能控制，單片機，傳感器，環境監測1.系統結構及原理分布式智能控制系統溫室最顯著的特點是整合數據采集，多模塊組合式的控制和管理，結構簡單，人機交互方便，適應溫室中的多種作物管理控制的智能專家模糊控制技術1的應用。分布式智能控制系統的結構由上下兩層組成。以頂級PC為主

4、機，使系統管理和專家模糊技術以智能化運行，從而提供方便的控制界面，實現了溫室一體化監測與管理。系統下部由一系列不同功能的模塊組成，在每個模塊中采用AT89C51單芯片作為下位機2，RS485用于上位機與所有AT89C51通信，然后采集，處理和控制溫室參數。每個功能模塊電氣完全隔離，結點上的任何故障都不會對其他模塊產生任何影響。系統通過每個監控模塊分別收集環境信息，并將其發送到主機PC，在PC配置控制系統中，將獲取的參數與設置值進行比較，然后根據不同生長階段作物的各種專家智能模糊控制系統，通過模糊控制指令對環境溫度，濕度，CO2濃度，土壤含水量給出相應的操作說明或報警。該系統適用于秦皇島農村溫室

5、，通常在溫室內靠近東西端1/4，距北半部中部（濕簾附近）和南部一半（風扇附近），設置空氣溫濕度模塊，二氧化碳濃度和土壤含水量模塊，根據實際情況，在溫室中部添加土壤含水量模塊；在主入口高度為1.5米，設置水箱，根據需要設置滴管的螺線管，并根據土壤含水量模塊進行控制； PC放置在溫室的主入口。2.硬件設計在分布式數據采集和控制系統中，由于微控制單元在數據存儲方面受到限制，計算復雜功能較慢，所以采用PC機，系統采用主從模塊，以PC為主機，將位于場景中的SCM3系統作為從站。在這種分布式系統中，通信是它的關鍵。一般來說，PC的串行端口是標準的RS232，傳輸距離更短。在農業控制系統中，通信距離為數十米

6、或幾公里，因此RS232 / RS485轉換器用于實現PC和SCM之間的通信。為了減少投資，同時考慮到用戶便利性和友好的人機交互，我們采用了高于RS486低于PIV的低價PC；考慮到配置軟件的運行，要求運行內存為64 M以上,硬盤為10 Gb以上。B. 溫度和濕度，照度和CO2濃度的控制模塊每個控制單元由SCM傳感器，信號處理電路，RS485接口和輸出電路組成。二氧化碳濃度通過傳感器測量，基于NDIR4技術，測量范圍為0-2×103mol。通過傳感器，控制系統，通過數字濾波軟件，線性插值和溫度補償，CO2濃度輸出為符合UART協議的數字，然后直接輸入到SCM。在溫濕度測量中選用基于C

7、MOSens5技術的SHT11新型智能傳感器。在SHT11中，溫濕度傳感器，信號放大電路，A/D轉換電路，I2C總線都集成在一個芯片中，具有全尺寸校準，二線數字輸出，濕度測量范圍為0100RH，溫度測量范圍為-40+ 123.8，濕度測量精度為±3.0RH，溫度測量精度為±0.4，響應時間<4s。硅光電檢測JY1-TBQ-6的照度傳感器采用光測量，測量范圍為0200000 Lux；光譜范圍為400700 nm可見光；測量誤差小于2； 輸出為420 mA或020 mV；輸出信號可以在放大到04 V后直接發送到SCM的A / D。模塊接受上部的指令，并通過輸出電路輸出。輸

8、出電路由光隔離，信號驅動器和輸出繼電器組成。C. 土壤水分測量和控制模塊水是一種極性介質，含水土壤的介電常數主要取決于水分，當含水量不同時，波阻抗不同，本系統采用駐波無線電方法測定土壤水分。基于工程電磁場理論，對于有損介質，電磁波阻抗如下6：其中為介質滲透率，0為真空滲透率，為中等介電常數，為中等電導率，為電磁波頻率。在非常低的音頻（<2000 Hz）中，干擾電介質的損耗角正切值為/ 0.07，如果選擇20MHz以上信號源的頻率，則 ，土體的虛部 波阻抗是忽略的，只是實際部分，相當于純電阻。土壤水分傳感器由100 MHz信號源，同軸傳輸線和4針不銹鋼探頭組成，信號電磁波沿線路傳輸到探頭。

9、由于探頭阻抗和線路阻抗不同，入射波和 反射波形成駐波。以同軸傳輸線為無損均勻線，波阻抗為Z0，ZL為負載阻抗。 然后探頭電壓波的反射系數為：=（ZL-Z0）/(ZL+Z0)選擇傳輸線的長度為l =/ 4，線路兩端的最大和最小值為Umax和Umin，則線路中的駐波無線電可以表示為：S=Umax /Umin =(1-|)/(1+|)這樣可以通過測量傳輸線的駐波速率來測量土壤水分無線電。土壤濕度模塊由傳感器和控制器組成，傳感器從屬于控制器，控制器可以省略而無需在溫室中進行灌溉。為了簡化控制，本系統控制土壤水分采用分區式節水型灌溉技術，在一定程度上可以通過采用該技術將地上上下參數解耦。3.控制系統編程

10、PC軟件由KingView 6.517開發，該配置軟件可靠性高，開發周期短，圖形界面生成功能完善，人機交互方便；可根據用戶需求創建動態圖像和圖表，現場設備的布局可以直觀地顯示參數變化，控制狀態，超限時可以發出報警；可以通過使用存儲在特定數據庫中的環境參數的歷史曲線來實現溫室參數的模糊控制。從機的SCM軟件由Keil C51開發，實現對主機的模糊控制指令的實時采集、處理、上傳，完成對設備的本地控制。A.控制模塊的程序設計土壤濕度模塊子機的軟件，包括主要功能，數據采集處理子程序，中斷處理和通信等，通過并行數據端口讀取駐波電壓值，獲得土壤水分值 內容按功能計算。土壤水分監測和控制子機的軟件主要完成與

11、子從機的數據通信，向主機上傳測量數據和當前控制狀態，接受來自主機的模糊控制指令，并輸出實施指令。機溫濕度軟件主要完成通過I2C集中讀取二氧化碳濃度和溫濕度的數據，將測量數據和電流控制狀態上傳到主機的任務，接受主機的模糊控制指令 并輸出實施指令。所有從機都采用串行中斷模式3與主機進行通信，發送數字采集和接收指令。B. PC和模糊控制系統的程序設計1）KingView 6.51的通訊設置：為確保通訊的正確性，上下必須遵循相同的通訊協議，設定通訊參數。通訊中通常采用主從模式，采用響應方式在這個過程中，主人首先發送一個命令給奴隸，然后從奴隸收到命令后給出答案，因此一旦通信完成，在KingView中，采

12、用預定的輪詢方法來進行讀寫在KingView的項目瀏覽器中，首先點擊設備COM1；在設備向導的配置中，選擇智能模塊SCMHEX串行端口的當前SCM，然后選擇主機計算機通訊的服務參數。2）KingView 6.51和數據庫的連接：數據庫是軟件的核心，不僅包含變量的定義，實時參數和歷史參數，而且還需要參數報警，模糊計算，報告和已獲得的displays.Access2003桌面數據庫用作系統的記錄數據庫，并通過使用SQL，由KingView通過ODBC操作。過程是：在KingView中創建數據變量以創建一個記錄體，建立ODBC的數據源創建查詢屏幕并進行屏幕連接。要與Microsoft Access2

13、003連接，SQLConnect（），SQLSelect（），SQLLast（），SQLNex（），SQLFist（），SQLPrew（），SQLInsrt（）等）的功能，應以命令語言實現，然后實時存儲和查詢數據完成。3）PC的軟件設計：對于溫室控制系統，PC的數據存儲容量是無限制的，如果現有的成熟軟件模塊包含在系統中，則可以提高系統的可靠性。軟件由控制模塊和管理模塊組成。4. 結論根據農民的經濟承受能力，采用現有溫室監測環境參數技術，開發以PC為主機的溫室環境主從分布式自動控制系統。系統具有以下特點：1）PC數據存儲量大，模糊控制專家系統易于數據存儲，修改和系統升級。2）通過使用KingVi

14、ew開發PC軟件，提高了系統的可靠性，縮短了開發周期，獲得了友好的人機界面。3）系統采用分布式，模塊化結構，使系統維護更加方便，適應生產需要。從站的監控模塊根據需要通過RS485總線連接到主機，可實現分區溫室的控制。5. 參考文獻1 Jones RCM, Freegard S, Reeves M, Hanney K, Dobbs F.The role of the practice nurse in the management of chronicobstructive pulmonary disease (COPD). Prim Care Respir J2001；/10:/1068.2

15、Bolton CE, Ionescu AA, Edwards PH, Faulkner TA,Edwards SM, Shale DJ. Attaining a correct diagnosisof COPD in general practice. Respir Med 2005；/99:/493500.3 Geijer RMM, Thiadens HA, Smeele IJM, Sachs APE,Bottema BJAM, van Hensbergen W, et al. Dutch Collegeof General Practitioners Guideline on COPD a

16、nd adultasthma: Diagnosis.Huisarts Wet 2001；/44:/10717.4 Pauwels RA, Buist AS, Calverley PM, Jenkins CR, Hurd SS.Global strategy for the diagnosis, management, and preventionof chronic obstructive pulmonary disease. NHLBI/WHO Global Initiative for Chronic Obstructive LungDisease (GOLD)Workshopsummary. Am J Respir CritCare Med 2001；/163:/125676.5 E. A. Vittoz, M. G. R. Degrauwe, and S. Bitz, High-Performance Crystal Oscillator Circuits: Theory and Application, JSSC, Vol. 23, No. 3, June 1988, pp. 774-783.6 A.S. Porret, T. Melly, C.C. Enz, E.A. Vittoz, Design of high-Q