2溫度監(jiān)測(cè)對(duì)于大棚整體效益保證有著巨大的作用，因此，設(shè)計(jì)一款自動(dòng)監(jiān)測(cè)大棚溫度的系統(tǒng)顯得尤為重要。就傳統(tǒng)大棚溫度監(jiān)測(cè)體系來看，主要是采用人工的方式來實(shí)現(xiàn)，這種人工方式具有效率低、調(diào)控滯后的缺點(diǎn)，導(dǎo)致大棚的溫度環(huán)境往往在產(chǎn)生較大的變化之后才能夠被發(fā)現(xiàn)，不符合現(xiàn)代大棚的實(shí)際需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)大棚溫度的監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為解決這些問題的關(guān)鍵。本文基于單片機(jī)、傳感器等技術(shù)進(jìn)行融合開發(fā)，研發(fā)一款大棚溫度環(huán)境監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度因素的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，一旦溫度超出可控制的范圍，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。這一系統(tǒng)具有價(jià)格低、方便維修等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大棚溫度環(huán)境的有效監(jiān)測(cè)，保證大棚的整體效益。關(guān)鍵詞：大棚溫度監(jiān)測(cè)，傳感器，單片機(jī)。第一章緒論隨著蔬菜、水果實(shí)現(xiàn)全年無季節(jié)差別需求的增加，大棚的數(shù)量在不斷增多，為了保證大棚的整體功能效應(yīng)，必須要對(duì)其內(nèi)在環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和控制，尤其是溫度的控制尤為重要，這樣才能保障蔬菜、水果生長(zhǎng)環(huán)境的需求。溫室大棚也成為大棚的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也尤為重要。隨著科技的快速發(fā)展，利用科技的手段來將大棚的溫度控制在一個(gè)合理需要的范圍之內(nèi)，并對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)有著巨大的作用，這樣不僅能夠極大的提升大棚的整體效益，同時(shí)也能夠確保蔬菜、水果環(huán)境需求的正常。就以往發(fā)展來看，大棚的溫度監(jiān)測(cè)主要是通過溫度計(jì)來實(shí)現(xiàn)人工測(cè)量，這種測(cè)量方式比較繁瑣，尤其是對(duì)于大型規(guī)模大棚來說。手工溫度監(jiān)測(cè)的效率極低，往往會(huì)導(dǎo)致大棚溫度調(diào)控錯(cuò)過最佳的緩解。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)大棚溫度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為主要發(fā)展趨勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候有效監(jiān)測(cè)，對(duì)于大棚的效益保證具有重要的實(shí)踐意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外大棚技術(shù)發(fā)展十分迅速，不論是溫度監(jiān)測(cè)、濕度監(jiān)測(cè)等技術(shù)發(fā)展的都相對(duì)較快，這也使國(guó)外的大棚技術(shù)已經(jīng)形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，并逐步的將大棚的應(yīng)用材料進(jìn)行改進(jìn)，如開發(fā)了金屬材料大棚，大棚溫度控制水平具有較高的自動(dòng)化。如美國(guó)開發(fā)的全封閉大棚生態(tài)系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚環(huán)境的監(jiān)測(cè)，并利用通信技術(shù)來將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回傳，并通過日光技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚光照的補(bǔ)給，從而實(shí)現(xiàn)大棚溫度監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化，大大提高了大棚的工作效率。我國(guó)貴為農(nóng)業(yè)大國(guó)，是實(shí)現(xiàn)溫室大棚技術(shù)最早的國(guó)家，不過主要是利用人工手段來對(duì)溫度環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種低效的溫度監(jiān)測(cè)體系已經(jīng)制約著我國(guó)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，不僅導(dǎo)致蔬菜、水果的整體產(chǎn)量不高，也導(dǎo)致整體□感不強(qiáng)，大棚的效益受到了很大影響。自我國(guó)加入世貿(mào)組織以后，3我國(guó)的農(nóng)業(yè)技術(shù)逐步的采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，如采用了自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控能化發(fā)展。2007年，我國(guó)溫室大棚形成，隨后各項(xiàng)技術(shù)不斷完善，溫度的監(jiān)測(cè)變得更加智能化。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于蔬菜和水果的需求已經(jīng)打果的生長(zhǎng)環(huán)境不利于其生長(zhǎng)。因此，必須要實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫度的用自動(dòng)化系統(tǒng)來對(duì)大棚溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并利用GSM技1.3研究?jī)?nèi)容本文研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一款大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，論文主要分為6部分。第1部分是緒論，對(duì)研究的背景、意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及研究?jī)?nèi)容進(jìn)行一個(gè)介紹。第2部分是對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹.第3部分是對(duì)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從溫度監(jiān)測(cè)、電路、抗干擾系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第4部分是軟件程序設(shè)計(jì)，從監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)顯示、預(yù)警等方面進(jìn)行分析。第5部分是系統(tǒng)的調(diào)試，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第6部分是結(jié)論，對(duì)全文設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)總結(jié)，介紹系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)以及不足，并預(yù)期第二章大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體環(huán)境本次研究的設(shè)計(jì)主要是用戶利用上位PC機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)本次大棚的整個(gè)尺寸面積是240,其中墻面高度1.8米，大棚的整體高度為3米，整個(gè)使用面積為700立方米。由于大棚的面積較大，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫度的全程、有效監(jiān)測(cè)，需要在大棚內(nèi)安裝6個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。同時(shí)，由于大棚的整體結(jié)構(gòu)是立方體結(jié)構(gòu)，上下層面的溫度有所不同，2.2溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)根據(jù)大棚溫度監(jiān)測(cè)的實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)選擇是采用具有PID調(diào)節(jié)功能的單片機(jī)，這一類型單片機(jī)不僅具有可以隨時(shí)調(diào)控單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能夠根據(jù)情況進(jìn)行相應(yīng)的功能改正，有利于后期系統(tǒng)的維修。系統(tǒng)主要架構(gòu)圖見圖1所示，主要包含傳感4等功能模塊構(gòu)成。執(zhí)行器主要包括顯示器、超溫保護(hù)、上位機(jī)等功能模塊構(gòu)成。通過眾等功能模塊構(gòu)成。執(zhí)行器主要包括顯示器、超溫保護(hù)、上位機(jī)等功能模塊構(gòu)成。通過眾多功能模塊的組成，形成了大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。單片機(jī)LED液晶顯示電路系統(tǒng)作為大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成部分，其必須要具備隨時(shí)調(diào)控的功能，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大棚溫度監(jiān)測(cè)電路系統(tǒng)構(gòu)成圖見圖2所示。無線傳輸報(bào)警信號(hào)PC機(jī)數(shù)據(jù)傳感器傳感器N-1傳感器N通信接口傳感器2傳感器1上位機(jī)單片機(jī)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)首要具備的一個(gè)功能結(jié)構(gòu)就是要對(duì)溫度的范圍進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，當(dāng)溫度超過一定范圍之后，系統(tǒng)必須要具備報(bào)警功能，這樣才能顯示出溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用。并且，為了確保溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能正常發(fā)揮，需要在長(zhǎng)熱的傳感器邊安裝一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)傳感器，從而確保溫度控制在合理的范圍之內(nèi)。一旦溫度超過最大溫度范圍時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警提示，并將報(bào)警提示以及相關(guān)的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到顯示器，并伴隨報(bào)警提示音，確保對(duì)溫度的有效監(jiān)測(cè)。由于大棚的整體面積較大，需要安裝6個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，這就要求每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位必須要配備3.7電路圖化，電路圖如圖7所示。J華aD黑n4專0E品X92222度9年率64姐233四華0M第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在整個(gè)大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上，硬件作為支撐數(shù)據(jù)信號(hào)采集和傳遞的主要功能，而軟件則是系統(tǒng)能夠自動(dòng)化運(yùn)行的關(guān)鍵，是整個(gè)程序功能運(yùn)行的實(shí)際支撐。4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想在整個(gè)大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來看，監(jiān)測(cè)程序是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這也是實(shí)現(xiàn)大棚溫度監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的關(guān)鍵。在整個(gè)監(jiān)測(cè)程序中，其需要根據(jù)各個(gè)功能模塊的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸以及應(yīng)用，用來調(diào)節(jié)不同功能模塊之間的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效的傳輸。此次大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)構(gòu)成，因此，必須要實(shí)現(xiàn)每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)單獨(dú)監(jiān)測(cè)的功能圖8所示的是此次系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)操作者在完成某項(xiàng)操作之后，軟件程序能夠根據(jù)操作者的相應(yīng)指令來進(jìn)行模塊功能操作，這樣就能夠完成檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)大棚溫度進(jìn)行調(diào)控的目的。在溫度監(jiān)測(cè)的過程中，由于系統(tǒng)本身處于初始化狀態(tài)，必須要對(duì)程序進(jìn)行相應(yīng)的模擬操作，當(dāng)指令操作按照操作完成之后，才能夠完成相應(yīng)的系統(tǒng)操作。在開始調(diào)試階段，需要對(duì)指令操作以及監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，并按照程序內(nèi)容進(jìn)行功能設(shè)定，確保系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)的實(shí)際需求。輸輸出控制模塊控制算法模塊計(jì)時(shí)模塊中斷服務(wù)模塊顯示模塊鍵盤輸入模塊溫度檢測(cè)模塊溫度監(jiān)測(cè)程序的構(gòu)成主要是由相應(yīng)的功能模塊構(gòu)成的，就本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能模塊來看，主要包含監(jiān)測(cè)程序、初始化程序、鍵盤模塊、顯示模塊、中斷模塊、計(jì)時(shí)模塊、控制算法模塊、溫度檢測(cè)模塊、輸出控制模塊等組成。在整個(gè)軟件程序中，監(jiān)測(cè)程序是核心，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大棚溫度的有效監(jiān)測(cè)，同時(shí)也能夠?qū)φ麄€(gè)功能模塊系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。在正常設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上，主要由兩種方式：一種是在開機(jī)前系統(tǒng)就已經(jīng)完成初始化操作，當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到某項(xiàng)操作之后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)初始化之后的記憶操作完成操作指令，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)的將操作指令數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)后期操作的功能記憶。另一種操作是：在主程序啟動(dòng)之后進(jìn)行相應(yīng)操作之后，后臺(tái)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)操作進(jìn)行操作，并根據(jù)操作指令對(duì)各功能模塊進(jìn)行記憶，從而判斷功能模塊的實(shí)際功能，記憶住軟件的位置標(biāo)識(shí)，從而確保后期功能模塊的運(yùn)行精準(zhǔn)度。就本次大棚溫度監(jiān)測(cè)的實(shí)際情況來看。采用第一種方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足大棚溫度的有效監(jiān)測(cè)和控制。相應(yīng)的功能，從而根據(jù)設(shè)計(jì)的計(jì)算功能來對(duì)程序進(jìn)行后續(xù)操作。系統(tǒng)在的進(jìn)入到溫度監(jiān)測(cè)程序，尤其是會(huì)根據(jù)大棚室內(nèi)MAX6675溫度，從而了解大棚的室內(nèi)溫度情況。同時(shí)，將監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)按照輸出系統(tǒng)顯示會(huì)自動(dòng)的傳輸溫度數(shù)據(jù)，按照此程序進(jìn)行循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的有效監(jiān)測(cè)。流程見圖9。程序設(shè)置無線模塊接收模式初始化串口是否有數(shù)據(jù)Y接收完成Y數(shù)據(jù)送到串口SBUF監(jiān)測(cè)軟件顯示采集數(shù)據(jù)4.3上位機(jī)控制各模塊軟件具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主界面是了解溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的功能模塊圖，打開VisualBasic6.0之后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的彈出話框，建立相關(guān)的文件項(xiàng)目，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的保存，主界面運(yùn)行圖見10所示。中國(guó)移動(dòng)4G0<光照窗口切換4.3.2溫濕度數(shù)據(jù)查詢界面設(shè)計(jì)打開雙數(shù)主界面之后，并按照相關(guān)操作指令來進(jìn)行操作，就能夠在計(jì)算機(jī)畫面上顯示處溫度監(jiān)測(cè)的具體數(shù)據(jù)。輸出界面是反映溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的直觀反映，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求來查詢相應(yīng)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)的保存一定時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)覆蓋式流程，具體的查詢界面見圖11所示，查找相應(yīng)的文件進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的查詢。通過上述操作，能夠了解大棚的實(shí)際數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)大棚溫度的有效監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)發(fā)送窗口文本模式|重復(fù)發(fā)送次數(shù)1定時(shí)發(fā)送停止定時(shí)發(fā)送創(chuàng)建冊(cè)除退出Sccke狀高已連換十TCP/DDPSocket調(diào)試工具V2.5-[數(shù)據(jù)收發(fā)窗口1廠十六進(jìn)制格式第五章系統(tǒng)調(diào)試及應(yīng)用驗(yàn)證結(jié)果分析當(dāng)安裝完成電阻爐系統(tǒng)后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)檢查，在確認(rèn)系統(tǒng)正常工作后開始進(jìn)行升溫加熱，并用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)爐溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)和檢測(cè)。當(dāng)溫度穩(wěn)定30分鐘后，通過系統(tǒng)顯示溫度值及檢測(cè)溫度對(duì)系統(tǒng)測(cè)溫傳感器的位置進(jìn)行調(diào)試，使得傳感器處于一個(gè)合適的位置，從而保證系統(tǒng)測(cè)量出的溫度，能夠較好的反應(yīng)出該段溫度的實(shí)際情況。此外，通過將標(biāo)準(zhǔn)傳感器的測(cè)量值與內(nèi)置傳感器的測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，可以對(duì)profile的位置進(jìn)行修正及調(diào)試。在正常使用時(shí)，只需要調(diào)整到profile的模式就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際溫度的監(jiān)測(cè)。5.2與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比當(dāng)監(jiān)測(cè)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度并穩(wěn)定一段時(shí)間后，用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)溫，設(shè)置測(cè)試點(diǎn)：左端點(diǎn)、右端點(diǎn)、恒溫區(qū)中點(diǎn)。測(cè)試方法：將傳感器分別放置于左、中、右三點(diǎn)穩(wěn)定15分鐘以上，然后每隔3分鐘記錄一次溫度值。溫度范圍可以理解為電阻爐能夠有范圍控制和負(fù)荷的加熱溫度值，溫度保持一定水平后各測(cè)試區(qū)域的最大值減去最小值，減去設(shè)定好的參數(shù)就得到了控溫精度；將恒溫區(qū)中測(cè)得各點(diǎn)的最大值或最小值減去平均值就得到所測(cè)恒溫區(qū)的均勻性；對(duì)于同一點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試的最大值或最小值減去設(shè)定值就得到控溫穩(wěn)定性；升溫時(shí)測(cè)得的最大值減去設(shè)定值就得到超調(diào)溫度，超調(diào)溫度除以設(shè)定值就得到超調(diào)溫度精度；設(shè)定溫度除以達(dá)到設(shè)定溫度的升溫時(shí)間就得到升溫速率；相同道理，降溫速度就是降溫溫度除以降溫時(shí)間得到的，假設(shè)得到的參數(shù)值都在規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)范圍標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，也就是說這個(gè)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求。溫度實(shí)時(shí)變化圖如圖12所示。聲了面sDA(D006DCM1)第六章結(jié)論和展望通過對(duì)大棚溫室溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析和研究，在此設(shè)計(jì)了一套完整可靠的裝置，利用智能數(shù)字傳感器的優(yōu)點(diǎn)、微處理器和電子技術(shù)的發(fā)展以及GSM網(wǎng)絡(luò)的方便性，讓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度有了很大的提高，而且針對(duì)于傳統(tǒng)大棚數(shù)據(jù)傳輸方面出現(xiàn)的困難，也設(shè)定出了解決的辦法。本設(shè)計(jì)在安全性方面安全可靠，在實(shí)用性方面性價(jià)比高，更能實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時(shí)報(bào)警，設(shè)備易維護(hù)，更具有抗干擾能力強(qiáng)，無線傳輸超限報(bào)警信息等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)暫時(shí)只是研究了溫度對(duì)大棚溫室環(huán)境的影響，但在實(shí)際的生活應(yīng)用中，還存在著更多的外部因素在影響著植物的生長(zhǎng)，因此該系統(tǒng)的外部擴(kuò)展性很強(qiáng)，對(duì)此對(duì)其他因素的監(jiān)測(cè)可以更加方便實(shí)施，也為溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了更多的操作方案。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，會(huì)有越來越多的學(xué)科進(jìn)行交叉研究，高科技技術(shù)也逐漸進(jìn)入了許多傳統(tǒng)行業(yè)中，在農(nóng)業(yè)方面上，溫室大棚就是如此，傳統(tǒng)的農(nóng)村農(nóng)業(yè)作業(yè)工作方式生產(chǎn)效率低下，并且產(chǎn)出也相對(duì)較低，而且也需要大量的人力物力的支撐，并且還要不定時(shí)的去田間巡視，正因?yàn)槿绱?，這就為高科技技術(shù)進(jìn)入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域帶來了可行性。本設(shè)計(jì)就是基于此基礎(chǔ)上來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但是目前由于條件和個(gè)人能力的一些限制，還有許多地方需要改進(jìn)，希望以后可以有機(jī)會(huì)再完善一下。[1]高智富.溫室環(huán)境控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)市場(chǎng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