温室大棚智能恒温控制系统的研究_程怡安.pdf

第 卷 第 期 年 月 机械工程与自动化 櫜 温室大棚智能恒温控制系统的研究 程 怡安 师艺杰 郝晓昆 岳宇辉 王晓慧 山西晋中理工学院 山 西 晋中 摘 要 为了解决现阶段我国大棚种植中存在的一些问题 实现大棚种植过程中温度的恒定 研究并开发了温 室大棚智能恒温控制系统 首先制定了以单片机 为控制核心的方案 并对该系统的总 体框架和各 部分功能模块进行了整体设计 该方案采用温度传感器 对大棚温度进行实时 测定 利用单片机 进 行控制 在大棚温度过高或者过低时采用对应的措施 从而实现了大棚的恒温控制 最后对硬 件系统和软件系统进行了调试与集成 并在大棚中进行了安装试运行 关键词 温室大棚 恒温控制 智能 中图分类号 文 献标识码 文 章编号 櫜 山西省教育厅教学改革项目 收 稿日期 修 订日期 作 者简介 程怡安 男 山 西平遥人 讲师 硕士 研究方向为控制理论与控制工程 邮箱 引 言 中国是传统的农业种植大国 随着人们生活水平 的不断提高 对农作物质量的要求也越来越高 大棚种 植作为一种农业种植的方式应运而生 为了提高大棚 种植中农产品的产量和质量 基于对相关资料的研究 发现温度是其中一个重要的影响因素 为此使农作物 在恒定的温度中生长成为我们的研究目标 温室大棚 智能恒温控制系统通过温度传感器对大棚温度进行实 时测定 并与设置温度进行比较 自动调节大棚中的温 度 相较于传统的人力劳动 这种方式的工作效率有了 大幅度的提升 为 此 本文作者研究并开发了一套基 于单片机 的 温室大棚智能恒温控制系统 温室大棚智能恒温控制系统的总体设计 温室大棚智能恒温控制系统主要包括 单 片机 温 度传感器 显示系统 警报系统 升温 系 统 和 降 温 系 统 升 温 系 统 由 驱 动 芯 片 和 加热器构成 降温系统由三极管和风扇 组成 应用程序实现实时温度的测定和大棚温度的调 控 温 室大棚智能恒温控制系统的总体结构框图如 图 所示 图 温室大棚智能恒温控制系统的总体结构框图 控 制系统的硬件设计 升 温系统的设计 温室 大 棚 智 能 恒 温 控 制 系 统 的 升 温 系 统 由 驱 动芯片和加热器构成 若大棚的实时 温度低于设置温度的下限温度 驱 动加热 器加热 若温室大棚的实时温度高于设置温度的下限 温度 加热器停止工作 降温系统的设计 温室大棚智能恒温控制 系统的降温系统由四个三 极管和风扇构成 若温室大棚的实时温度高于设置温 度的上限温度 单片机驱动风扇转动降温 若大棚的实 时温度低于设置温度的上限温度 风扇则自动停止工作 报警系统的设计 温室大棚智能恒温控制 系统的报警系统包括蜂鸣 器和红色 灯 若温 室大棚的实时温度低于设置 温度的下限温度或者高于设置温度的上限温度 报警系 统启动 若温度在设置温度中 报警系统则停止工作 控制系统的软件设计 开发工具的选择 模 拟仿真软件 是 由一家英国公司自主研发并发行出版 的一个 软 件 它不仅具有其他 软 件的仿真 功能 而且还可以对各种单片机进行仿真并支持 软 件进行编辑 温室大棚智能恒温控制系统是基于单 片机 进 行 开 发 的 因 此 我 们 最 终 选 定 作 为本设计的仿真软件 程 序编辑软件 在软件编程方面 我 们采用 软 件作为该系统 的开发工具 是 美国 公 司出品的 一款单片机软件开发系统 软 件不仅提供了丰富 的库函数而且还具有功能强大的集成调试开发工具 此外 由于 语言不仅具有良好的语言可读性而且还 具有易于移植到其他设备的优点 因此 我们最终选 定 作为 本设计的程序编辑软件 并采用 语言进 行编程设计 控制系统软件设 计流程 温室大棚智能恒温控制系统软件设计流程如图 所 示 图 温室大棚智能恒温控制系统软件设计流程 控 制系统仿真的设计 在仿真运行期间 可以通过按下 设置 切换 按键 来调整各项参数的上 下阈值 系统默认设定的阈值 包含了对不同环境参数的精细考量 具体来说 系统 默认的温度阈值范围为 湿 度下限则被 设定为 浓度的最低界限为 而 光照强 度的最低要求则设定为 在 仿真过程启动后 系统监测到环境温度攀升至 的 阈值之上 系统会触发蜂鸣器发出警报信号 同时启动排风扇进行自动降温操作 若监测到温度降 至预设的下限阈值 以 下 系统将触发蜂鸣器进行 警报 同时启动加热器以提升环境温度 确保系统维持 在安全或预设的工作温度范围内 温 度过高和温度 过低时的仿真结果分别如图 和图 所示 图 温度过高仿真结果 实 物展示 经过软件仿真后制作了实物进行温度控制模拟 温度设定的阈值为 之 间 设计的电路板 需要高水平的焊接技术和细致的操作 以保证电路板 的稳定性和可靠性 图 为温度过高报警模块响应 此时风扇开始工作 图 为温度过低报警模块响应 此时加热模块开始工作 图 为温度适中 系统各项 状态正常 图 温度过低仿真结果 图 温 度过高 图 温 度过低 图 温 度适中 结 论 本文通过对国内大棚农作物生长产量和质量的现 状分析 提出了我国在温室大棚种植中存在的一些问 题 进而说明本论文设计的温室大棚智能恒温控制系 统的必要性与重要性 本系统利用目前比较先进的单 片机控制技术和温度传感技术 并与外接设备进行配 合 使用 语言编写了系统的软件程序 最终完成了 对降温系统和升温系统的控制 实现了温度的调节 达 到了温室大棚恒温控制技术体系研究项目的要求 下转第 页 机械工程与自动化 年 第 期 连 接的 开 始运行其逻辑程序 同时 通过观察 界 面上的各种显示元素 如按钮 指示 灯 数据字段等 来验证多功能防疫售卖箱是否可以按 照预期设计思路进行工作 此外 还可以模拟各种输入 和操作 测试售卖箱的响应和输出是否满足要求 进 入初始页面时 系统为待机状态 点击启动后设 备运行指示灯和货物可买指示灯变绿 当顾客购买货 物时 点击选择货物 消费总额处显示所购货物总价 如顾客需购买一袋医用口罩和一瓶含氯消毒剂 完成 选购后需要点击支付按钮 在弹出的支付界面付款 付 款成功后点击支付完成按钮跳转回主页面 此时对应 货物显示在出货区 用户点击取货按钮即可按照操作 流程取货 显 示页面如图 所示 图 顾 客取货程序 结 束语 针对全球疫情期间售卖货物时所面临的交叉感染 问题 设计了一款多功能防疫售卖箱 整个售卖箱控 制系统以 为 核心 通过 软 件 编写控制程序 可以实现货物的自动售卖 货款的自动 结算以及环境参数的自动调节等功能 触 摸屏 的加入 使顾客能够直观地与售卖箱进行人机交互 从 而大大提升了用户体验效果 达到了预期的设计目标 实现了售卖箱所需的控制功能 多功能防疫售卖箱的 设计极大地提高了防疫工作的效率性和安全性 减少 了疫情期间购买货物时人与人的直接接触 对于保护 公众健康 控制病毒传播具有显著意义 图 显 示页面 参考文献 吴大伟 基于 的 卧式带锯床控制线路维修改造设计 现代信息科技 喜 崇彬 在物流装备智能化发展 中的应用及发展 物流技术与应用 商 志全 张乾坤 段文军 等 基于 控制的包装粮码 垛 系统设计 轻工机械 向 艳芳 刘苗 兰凯 等 智能制造生产线中 控 制系统 设计应用 机械研究与应用 曾 繁玲 基于 变 频器 触摸屏的全自动工业洗衣机控 制系统的设计 数字技术与应用 櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆 上 接第 页 参 考文献 景希 高国伟 基于 调 节的恒温控制系统 计算机 测量与控制 吴 小娥 李其仲 基于单片机的菜窖恒温控制系统设计 工业控制计算机 蒋 伟 吕洪善 夏成凯 毫菊恒温烘干系统双闭环 控 制 设计 西昌学院学报 刘 沁 邱顺佐 张维 等 基于单片机控制的远程报警温控 系统设计 工业控制计算机 年 第 期 机械工程与自动化