摘 要

国内外的温室大棚对空气湿度、空气温度、光照强度和土壤湿度的自动控制技术已经相对成熟，然而关于温室大棚内部露水的调控技术的研究却相对较少；同时，现有的灌溉技术存在着浇灌重复面积大，施肥量较大的缺点。

基于上述问题，本文对我国干旱、半干旱地区的固定式温室大棚进行了研究，、设计出了一种针对上述地区的新型温室大棚智能测控系统。该系统不仅能对温室大棚的空气湿度、空气温度、光照强度和土壤湿度良好的检测和自动控制，还有着对于露水的回收、存储和再利用，以及新型移动式喷灌系统。本设计对水资源短缺的干旱、半干旱地区的农业发展和水资源的有效利用有着重要的意义。

关键词：温室大棚；露水回收；移动灌溉；温湿度测控；

Abstract

At present,people have a relatively mature command of automatic control of air humidity, air temperature,light intensity and soil humidity.However,we now have poor research at the control of internal dew in greenhouse.Meanwhile,there are many kinds of irrigation techniques that have the disadvantages of large repetitive scale and large amount of fertilizer be used.

Based on the above shortcomings,the paper aimed at the fixed greenhouse in the arid and semi-arid regions of China and plan to design a new type of greenhouse intelligent measurement and automatic control system which not only has a good detection and automatic control of air humidity,air temperature,light intensity and soil humidity but also has the function for the dew of the collection,storage and reuse and new type of portable sprinkler irrigation system.The design is of great significance for the agriculture development of water-shorted arid and semi-arid area and water resource utilization.

Key Words：greenhouse; dew of collection; portable sprinkler irrigation; automatic intelligent control system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 项目背景及研究意义 1

1.2 国内外温室大棚关于露水和灌溉技术研究状况 2

1.2.1 国内温室大棚关于露水和灌溉技术研究简况 2

1.2.2 国外温室大棚关于露水和灌溉技术研究简况 2

1.3 本文的主要研究内容和目标 3

1.3.1 研究内容 3

1.3.2 研究目标 4

1.4 本文结构 4

第2章 温室大棚自动控制系统的整体设计 5

2.1 温室环境分析 5

2.1.1 空气温度 5

2.1.2 空气湿度 5

2.1.3 光照强度 6

2.1.4 土壤湿度 6

2.2 温室控制系统需求分析 7

2.2.1 温室环境分析 7

2.2.2 传感器的设置 7

2.3系统机械结构设计 8

2.4 系统控制方案设计 9

第3章 系统机械结构的设计和实现 11

3.1 遮阳模块 11

3.2 露水收集模块 11

3.2.1 传动机构 12

3.2.2 露水收集机构 13

3.3 移动灌溉模块 13

第4章 温室大棚测控系统硬件电路设计 15

4.1主控芯片及其外围电路 15

4.1.1电源模块 15

4.1.2单片机最小系统 16

4.1.3下载及电平转换电路 17

4.2空气温湿度传感器及其外围电路 17

4.3光照强度传感器及其外围电路 18

4.4土壤湿度传感器及其外围电路 19

4.5 无线传输模块 20

4.6电机及其外围电路 21

4.6.1 驱动电路 21

4.6.2 行程开关 23

第5章 系统下位机软件设计 25

5.1 空气温湿度采集的实现 26

5.1.1 发送开始信号 26

5.1.2 接收应答信号 27

5.1.3 接收数据及矫正 27

5.2 光照强度采集的实现 28

5.2.1 设置工作模式 28

5.2.2 读取数据 28

5.3 土壤湿度采集实现 29

5.4 电机控制的实现 29

5.4.1 串口事件 29

5.4.2 外部中断事件 30

第6章 系统上位机软件的实现 32

6.1 指令协议 32

6.2 露点估算与收集 34

第7章 系统仿真模型制作与调试 35

7.1 遮阳系统的效果验证 36

7.2 露水回收系统的效果验证 38

7.3 自动灌溉系统的效果验证 39

7.4 通风系统的效果验证 39

第8章 总结与展望 41

8.1 总结 41

8.2 未来展望 41

参考文献 42

附录A下位机代码 44

附录A1 空气温湿度采集代码 44

附录A2 光照强度采集代码 48

附录A3 下位机总代码 50

附录B 上位机代码 59

附录C PCB电路图 91

附录C1 光强模块电路图 91

附录C2 温湿度模块电路图 92

附录C3 74LS21模块电路图 93

附录D 元器件清单 94

致 谢 95

第1章 绪论

1.1 项目背景及研究意义

自五千年前，黄河流域出现我国原始的农耕文明，此后虽然经过了数个朝代的更替，但是华夏文明经济思想的主调依旧被“重农抑商”的这个观念占据着。中国经历了近现代进入到新世纪以后，虽然这个观念有所改善，但是依据现在的国情判断，我国始终是一个农业大国。随着工业化和经济的发展，越来越多的农村人口离开农村进入到城市，导致农村中从事农业的人口不断减少；与此同时，城镇人口对粮食、水果、蔬菜的需求却不断增大。由此可见，提高农业生产力是我国各级人民都需要面对的问题。

对农作物品种的改良是提高农业生产力的有效方式之一，以袁隆平先生为代表的科学家在此方面取得了辉煌的成就，每年增产的粮食可以解决世界上70000万人的温饱问题^[1]。而科学技术的提高，现代化机械设备、自动化控制理论运用于农业之上也是提高农业生产率的有效方式。温室大棚就是在这种背景下产生并开始发展的。