低成本溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、我國人多地少，氣候條件惡劣，為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)、高效和高產(chǎn)，開發(fā)和研制溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的；我國農(nóng)業(yè)用戶購買能力有限，而市場上現(xiàn)有的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)或控制器產(chǎn)品成本高、價格貴、控制決策較為簡單、對溫室環(huán)境的調(diào)節(jié)能力有限。針對這些問題，本文提出并設(shè)計了一種低價位、低成本、實(shí)用型的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)。 根據(jù)溫室內(nèi)影響作物生長的環(huán)境因子，即溫度、濕度、光照和二氧化碳環(huán)境的條件、控制特點(diǎn)和控制方法，提出了適合本系統(tǒng)的

2、環(huán)境因子控制方案；考慮到不同用戶的不同要求，本溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計了四種組成模式，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇合適的模式。 本文以MSP430F499超低功耗單片機(jī)為核心，設(shè)計了通用智能終端和智能溫濕度傳感器，重點(diǎn)介紹了該終端和傳感器的任務(wù)、硬件、軟件以及控制算法的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。硬件方面，介紹了系統(tǒng)各個部分的設(shè)計思想、原理電路以及抗干擾方法，并給出了系統(tǒng)總硬件原理圖；另外，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低成本和低功耗，在滿足設(shè)計要求的前提下，盡可能

3、選用了價格低廉和低功耗的元器件。軟件方面，采用了時間觸發(fā)的混合調(diào)度器模式設(shè)計，對系統(tǒng)各個任務(wù)進(jìn)行了設(shè)計，并給出了系統(tǒng)軟件低功耗設(shè)計方法。 本文的另一個重點(diǎn)是RS-485多機(jī)通信設(shè)計。在比較了現(xiàn)有常用通信總線的基礎(chǔ)上，考慮到RS-485總線廉價、開發(fā)周期短、通信協(xié)議自定、便于擴(kuò)展和維護(hù)的特點(diǎn)，選擇了RS-485作為通信總線，設(shè)計了485通信接口硬件，定義了串行通信協(xié)議，介紹了用MSP430F499單片機(jī)和VB軟件實(shí)現(xiàn)485多機(jī)通信

4、的原理和方法，進(jìn)行了PC機(jī)側(cè)和單片機(jī)側(cè)的通信程序設(shè)計，并給出了通信抗干擾的方法。 由于采用傳統(tǒng)的PID控制算法控制溫室內(nèi)溫濕度效果不理想，本系統(tǒng)中智能溫濕度傳感器采用模糊控制算法進(jìn)行溫濕度控制，并以溫室夏季降溫模糊控制為例，詳細(xì)介紹了模糊控制算法的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。 由于上位機(jī)功能是根據(jù)實(shí)際情況或用戶需求不斷更新的，本文從監(jiān)控系統(tǒng)的最少功能需求出發(fā)，進(jìn)行了上位PC機(jī)設(shè)計。 本文根據(jù)所設(shè)計系統(tǒng)的功能，設(shè)計、安裝并調(diào)試了通