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智能温室营养液滴灌设备测控系统设计
作 者: 于超
导 师: 曹东兴
学 校: 河北工业大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 智能温室 无土栽培 自动配液 微控制器
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 17次
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内容摘要
近些年来人们对农业作物的种植方式和种植观念正发生着根本性的转变。随着信息技术的进一步发展,以温室技术为代表的设施农业技术已经成为现代化农业生产中的重要部分。无土栽培技术以其技术成熟,作物培育周期短,产量和品质均能满足要求等优势已经成为设施农业技术中的一个主要发展方向。作为无土栽培技术中的核心要素,营养液的配制和灌溉管理在很大程度上决定了温室无土栽培作物的产量和品质。适时、适量地对温室作物进行灌溉,可以保障和促进农作物的生长发育。以往的营养液配制或灌溉均依靠人工完成,其效率在规模化农作物生产中显然难以满足要求。且智能化温室已经随着农作物产业化的发展在我国逐步推广,这就要求必须有合适的温室控制设备来提供实际的智能温室解决方案。国外的此类产品在我国偶有使用,但其成本高,维护难度大,未考虑我国基本国情的缺点十分显著。针对这些情况,本文提供了一种智能温室营养液配制与灌溉设备的解决方案,并完成了软硬件的设备开发。此设备配液与供液均能满足农业使用要求,其具有性价比高,维护方便,稳定耐用等特点。本论文以智能温室营养液滴灌设备测控系统为研究对象,采用80C196KB微控制器为核心控制单元,以营养液浓度与酸度为控制参数,开发和改进了信号调理电路,主控电路。对于液晶模组显示的人机交互界面进行了深入开发,并采用目录化的形式对各个界面进行了整合,实现了预期的各项功能。此设备的制造费用不高,适用范围很广,较为适合我国温室生产的基本国情。在新一轮的农业产业化发展中,该设备必将具有极其广阔的应用前景。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-8 第一章 绪论 8-14 §1-1 温室无土栽培技术简介及研究背景 8-10 1-1-1 温室无土栽培技术简介 8-9 1-1-2 课题研究背景与意义 9-10 §1-2 当前温室无土栽培技术的研究进展及发展趋势 10-13 1-2-1 国外技术研究进展 10-11 1-2-2 国内技术研究进展 11-12 1-2-3 温室滴灌控制技术的应用前景 12-13 §1-3 课题的主要研究内容 13-14 第二章 智能温室营养液滴灌设备总体方案设计 14-21 §2-1 温室水培营养液配制分析 14-17 2-1-1 温室水培营养液组份分析 14-15 2-1-2 温室水培营养液组份参数要求 15-17 2-1-3 温室水培营养液配制过程 17 §2-2 整机控制系统要求 17-18 §2-3 整机方案拟定 18-20 2-3-1 供液系统与电器系统方案拟定 18-19 2-3-2 控制系统设计与分析 19-20 §2-4 本章小结 20-21 第三章 控制系统硬件设计 21-32 §3-1 主要硬件选型 21-25 3-1-1 微控制器(MCU)的选型 21-22 3-1-2 测量电极与传感器的选型 22-23 3-1-3 执行部件的选型 23-24 3-1-4 可编程单片机外围器件(PSD)的选型与介绍 24-25 §3-2 信号采集电路设计 25-28 3-2-1 酸度信号采集电路的设计 25-27 3-2-2 浓度信号采集电路的设计 27-28 §3-3 主控电路设计 28-31 3-3-1 单片机最小系统和拓展芯片电路设计 28-29 3-3-2 日期时钟模块电路设计 29-30 3-3-3 键盘与数码管管理电路设计 30-31 §3-4 固态继电器地址译码与驱动电路设计 31 §3-5 本章小结 31-32 第四章 液晶模组介绍及控制系统软件设计 32-48 §4-1 液晶显示模块设计 32-36 4-1-1 液晶显示模组介绍 32-34 4-1-2 液晶显示模组控制芯片特点与控制方法 34-35 4-1-3 液晶显示模组屏幕显示目录结构设计 35-36 §4-2 控制系统软件设计 36-42 4-2-1 主程序设计 36-38 4-2-2 各功能程序模块化设计 38-42 §4-3 程序设计中应用的几种测量与控制算法简介 42-47 4-3-1 均值滤波法在 A/D 转换中的应用 42-43 4-3-2 模糊控制在控制系统中的应用 43-47 §4-4 本章小结 47-48 第五章 控制系统实验与调试 48-56 §5-1 整机实验平台概述 48-52 5-1-1 开发工具介绍 48-50 5-1-2 实验平台介绍 50-51 5-1-3 样机介绍 51-52 §5-2 相关实验与分析 52-55 5-2-1 液晶模组目录化显示系统工作实验 52 5-2-2 整机测量精度分析 52-55 §5-3 本章小结 55-56 第六章 结论 56-57 参考文献 57-59 致谢 59-60 攻读学位期间所取得的相关科研成果 60
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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