開題報告論文題目基于單片機的養殖場二氧化碳濃度控制系統設計學院學生姓名學號班級專業指導教師選題的理由和依據中國農業的發展必須走現代化農業這條道路，隨著國民經濟的迅速增長，農業的研究和應用技術越來越受到重視，特別是養殖場已經成為高效農業的一個重要組成部分?，F代化農業生產中的重要一環就是對農業生產環境的一些重要參數進行檢測和控制。例如：空氣的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在農業養殖問題中，養殖場環境與生物的生長、發育、能量交換密切相關，進行環境測控是實現養殖場生產管理自動化、科學化的基本保證，通過對監測數據的分析，結合作物生長發育規律，控制環境條件，使作物達到優質、高產、高效的養殖目的。以生豬養殖場為代表的現代農業設施在現代化農業生產中發揮著巨大的作用。養殖場內的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數，直接關系到牲畜的生長。國外的養殖場設施已經發展到比較完備的程度，并形成了一定的標準，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應的測控軟件。而當今大多數對養殖場溫度、濕度、二氧化碳含量的檢測與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測控精度低、勞動強度大及由于測控不及時等弊端，容易造成不可彌補的損失，結果不但大大增加了成本，浪費了人力資源，而且很難達到預期的效果。因此，為了實現高效農業生產的科學化并提高農業研究的準確性，推動我國農業的發展，必須大力發展農業設施與相應的農業工程，科學合理地調節養殖場內二氧化碳的濃度，使養殖場內形成有利于牲畜生長的環境，是養殖場牲畜優質、高效益的重要環節。目前，隨著養殖場的迅速增多，人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產效率，對養殖場的自動化程度要求也越來越高。由于單片機及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變為可能。二、選題的意義養殖場中除了固體糞便和污水污染之外，空氣污染也是一個重要的環境問題，其中CO2是導致養殖場空氣污染的主要氣體之一。采用單片機進行CO2濃度檢測、顯示、實時控制，能夠較好地提高養殖場的生產效率、較好維護管理員與牲畜的健康。三、國內外研究現狀及發展情況（含文獻綜述，可另附頁）：目前，設施農業已經成為很多國家主要的農業生產方式，尤其在發達國家，設施農業已經實現了環境要素的精準調控，達到了高產高效的目標。在溫室二氧化碳濃度調控方面，歐美等國家自二十世紀七十年代就已經開始研究并應用溫室二氧化碳增施技術，且效果十分顯著。荷蘭是世界農業強國之一，其農產品出口名列全球第三。早在1960年，荷蘭科學家就開始利用燃燒煤油的方法來增加溫室內二氧化碳濃度，并以此提高作物產量（El-SharkawyMA.2011）；1974年，荷蘭研究人員開發設計了自動化溫室控制系統CECS，實現了設施內二氧化碳濃度精確控制；目前，荷蘭技術人員開始致力于針對不同作物不同生長階段的設施溫濕度、二氧化碳濃度、光強等環境因子的控制研究。1804年，瑞士科學家通過對比試驗，將品種、生長狀況一致的豌豆分成兩組，分別放置于不同濃度二氧化碳環境下進行養殖，并證明了高濃度二氧化碳環境下豌豆生長狀況更好，且在上世紀瑞士就已經開始在溫室中應用并推廣相關設備進行設施二氧化碳濃度調控（萬素梅等2009）。近年來，以色列不但在節水灌溉技術領域取得了世界領先地位，而且在其他設施裝備與技術應用方面也已經發展到了比較成熟的階段，基本達到了世界一流水平，例如，其設施內二氧化碳濃度、溫度等環境因子都已實現由計算機智能控制（FarquharGD.1989）。上世紀八十年代年，英國開始在番茄、黃瓜等蔬菜養殖溫室中大力推廣應用設施二氧化碳調控技術。目前，英國在溫室二氧化碳濃度調控設備方面主要采用具有自動調控功能的直燃式燃燒系統（MortensenLM1987）。另外，英國科學家們還通過研究作物生理與環境因子的關系，利用遙控技術遠程監控溫室內光照、二氧化碳、溫濕度等環境因子，營造滿足作物生長的最優溫室環境（DayWetal.1998）。日本于二十世紀六十年代開始應用溫室二氧化碳施肥技術，并開展了相關基礎理論研究。到二十世紀末，其溫室已經能夠利用計算機實現智能管理，且可以通過模型控制溫室內溫濕度、二氧化碳濃度、光照等因子達到作物生長最優光合環境，實現了作物產量最大化（馬俊2012）。美國在溫室環境調控技術方面一直處于世界領先水平，尤其對溫室溫度、光強、二氧化碳等主要環境要素的控制早已經不再通過簡單的靜態數字進行調控，而是基于溫室環境模型或專家系統的人工智能方法進行調控（高倩2012）。國外圍繞二氧化碳施肥作用機理與二氧化碳施肥技術的相關理論開展研究，確定了很多設施農業二氧化碳調控施肥技術與方法，有很多研究成果值得借鑒并采納。（施定基1983）。但由于其應用多在自動性能較完善的現代化設施內實施，作物與環境因子關系容易協調，且控制設備以及二氧化碳發生裝置較為先進，而我國現有設施類型、設備配套資源、控制技術等相關條件相對較差，因此，不能照搬硬套國外相關控制技術，必須結合我國農業發展實際情況，開發設計符合我國農業生產特征的溫室二氧化碳調控設備。四、研究內容(內容、結構框架以及要突破的難點)（一）研究內容本系統根據項目的設計內容和技術要求確定具體功能。系統采用單片機作為主控器，通過選擇合適的氧氣傳感器、二氧化碳傳感器和壓力傳感器來實現對三路模擬量的精確測量。系統應有液晶顯示電路、時鐘電路、數據存儲電路、USB控制電路和RS232電平電路，主要功能如下:(1)實現對氧氣、二氧化碳和壓力的檢測;(2)實現對液晶屏的顯示操作;(3)能夠檢測U盤的插入，并將檢測數據寫入U盤;(4)能夠獲得準確的時間;(5)能夠有掉電保持數據的能力;(6)有3路無源接點(繼電器輸出)，控制外部電磁閥的運行;(7)能夠通過鍵盤對系統參數進行設置，改善系統控制性能;(8)能夠與上位機通信，將數據傳遞給上位機處理。由于系統需要實現的功能較多，而單片機片上的資源和接口有限，因此在設計硬件電路時要考慮到相應芯片的管腳需求，避免出現單片機I/O口不夠的情況。（二）研究框架本系統以單片機為控制核心，以采集電路、控制電路、按鍵電路及顯示電路等組成了一個閉環控制系統。其電路原理框圖如圖1所示。圖1五，研究方法、手段和計劃研究方法、手段資料收集法，查閱相關資料，完成二氧化碳濃度控制系統構成和程序設計流程圖。實驗法，將繪制完成的電路圖刻制成電路板并焊接測試。歸納總結法，將測試數據進行歸納總結，形成設計報告。（二）研究計劃1.按要求查閱文獻、撰寫報告，打印并保存參考文獻。2.提交開題報告。3.設計工作。4.按格式撰寫論文，并依據導師意見修改。5.完成初稿，中期檢查。6.修改論文、指導論文寫作直到定稿。7.答辯，總結六、研究目標當學生開始學習時：本課題主要是針對農業大棚內的溫度、濕度和二氧化碳濃度等參數提出一種基于單片機的檢測與控制方法，最終實現對溫濕度、二氧化碳濃度的低成本、高精度的測量與控制。七、主要參考文獻（可另外附頁）李少華,謝守勇,陳翀,等.基于單片機控制的溫室二氧化碳調控系統設計[J].農機化研究,2013(6):178-181.唐文濤,申慶祥,劉占偉.養殖場環境下基于MSP430單片機的CO2檢測儀的設計[J].現代電子技術,2014(4):125-128.朱念.基于51單片機的教室二氧化碳濃度檢測與調節系統[J].電子技術,2016,45(9).陳樹成,楊志勇,王科.基于MG811探頭的二氧化碳采集系統設計[J].單片機與嵌入式系統應用,2014,14(1):47-50.黃見,胡順星,馮林,等.基于MSP430F149單片機的大氣環境CO2探測儀的設計與實現[J].儀表技術與傳感器,2013(7):32-34.梁純.基于單片機的溫室大棚自動控制系統的設計[J].辦公自動化,2017,22(21).鞏師洋.基于單片機的貯藏環境監測系統[J].科