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随着我国农业的基础条件、投入程度、科技程度等地不断改善和进步,农业生产已从传统农业向现代化农业转变,而温室生产是实现这一转变的重要途径。温室生产通过相关技术措施,对温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境因子进行调控来创造植物生长最适宜的环境条件,实现农作物的速生、优质、高产,是农业现代化的重要标志。温室环境参数测控技术作为温室生产中的重要技术,也成为了国内外温室技术研究的重点。从二十世纪八十年代丌始,我国在吸收国外温室生产技术的基础上,对温室控制系统方面做了一系列研究,但是在温室智能控制的研究方面还远不够成熟和全面。因此开发一种适合我国国情、成本低、控制精确稳定、自动化程度高的温室测控系统具有十分重要的现实意义和价值。
本文结合温室控制系统的国内外发展现状和趋势,设计了一种新型的蔬菜花卉温室大棚。在对嵌入式系统进行分析的基础上,对ARM进行了选型和操作系统选定。将温室测控系统整体规划为四个模块,主控制模块、输入输出显示模块、ZIGBEE无线传感网络模块、输出驱动模块。按模块化的思路设计硬件电路。主控制模块中包括S3C2410处理器核心电路、系统复位电路、系统电源电路和系统时钟电路的设计;输入输出显示模块包括LCD控制原理及接口电路和触摸屏接口电路的设计;ZIGBEE无线传感网络模块包括ZIGBEE网关节点电路和ZIGBEE传感器节点电路的设计。软件设计部分主要是应用软件的设计,包括主程序设计、数据采集程序设计、ZIGBEE无线通信程序设计、控制子程序设计和人机交互程序设计。
设计了基于IEEE802.15.4/ZIGBEE的无线传感网络及数掘采集模块代替传统的串行通信模块,将采集到的信息数据以无线方式发送出去。传感器节点包括IEEE/ZIGBEE无线通信模块、微控制器模块、传感器模块及接口、直流电源模块以及外部存储器等。
由于该温室环境属于一个非线性、多变量耦合、大滞后、时变系统,在控制方法上采用了模糊控制。通过硬件和软件的联调,温室测控系统能够很好的对环境参数进行调整,保证作物在最佳环境状态下生长。