【摘要】：近年來我國人口、資源、環(huán)境問題日益突出,現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到了前所未有的關注。我國是農(nóng)業(yè)大國,但人均耕地面積卻不到世界人均耕地面積的一半。為了增加農(nóng)作物產(chǎn)量、提高果蔬品質(zhì)、保證食品安全,植物工廠在全世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展起來。植物工廠可以基本上擺脫甚至完全擺脫自然環(huán)境的制約,土地利用率成倍增加,單位面積上作物產(chǎn)量大幅度提高,產(chǎn)品質(zhì)量安全也得到保障。植物工廠是解決資源緊缺、環(huán)境污染、糧食安全等問題的關鍵技術(shù)。目前我國植物工廠尚處于發(fā)展階段,國內(nèi)多數(shù)植物工廠仍屬于進口,其配套設施及技術(shù)都不夠完善,難以實現(xiàn)精細化的現(xiàn)代種植以及高標準的科學研究。本文結(jié)合現(xiàn)有植物工廠的控制設備功能過于單一、控制精度過于粗糙等問題,設計一套植物生長環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)。本設計基于嵌入式系統(tǒng),通過空氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器和光照度傳感器等多種傳感器對植物工廠內(nèi)的環(huán)境信息進行采集并傳輸?shù)街骺貑卧?對環(huán)境信息進行分析處理,進而對風扇、水泵、加熱管以及補光裝置設備發(fā)送相應的控制指令,以達到對植物工廠箱內(nèi)部環(huán)境的控制。主控制芯片控制輸出環(huán)境信息變化過程以及輸入控制過程,主控制芯片對數(shù)據(jù)進行分析處理,通過顯示觸控屏實現(xiàn)人機交互功能,使用者可以通過觸控屏實時觀察植物工廠內(nèi)部環(huán)境參數(shù),以及通過觸控屏實現(xiàn)控制功能。同時,也可以通過上位機軟件完成數(shù)據(jù)的監(jiān)測、顯示、存儲與控制等工作。本文完成了對植物工廠內(nèi)部環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)的設計,并著重闡述了PWM補光裝置的設計與實現(xiàn),對補光裝置的功能性、可靠性和穩(wěn)定性等進行了系統(tǒng)的測試,在保證植物正常生長環(huán)境的基礎上實現(xiàn)對補光裝置的精細化控制,控制大功率LED光質(zhì)自由擬合、光照強度連續(xù)可調(diào)、光照周期自由設定的功能。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集快速準確,控制反應處理迅速,對于植物工廠補光功能細致明確,整套系統(tǒng)安全穩(wěn)定,操作簡單,易于維護,具有一定的市場推廣價值。
【學位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S31;S126
【圖文】：

第三章 系統(tǒng)的硬件設計生長環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)是以 STM32 為核心控制芯片，利用各類傳感器對研究物工廠箱環(huán)境進行實時環(huán)境監(jiān)測并實現(xiàn)調(diào)控功能。系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能包采集，調(diào)控設備的控制以及采集信息顯示。系統(tǒng)可分為環(huán)境參數(shù)采集部分、顯示部分和主控制器，其中采集部分包括空氣溫濕度采集、土壤溫濕度采集，以及人工的隨機光譜信息采集。設備控制部分包括風扇控制、水泵制和補光控制。顯示部分選用集顯示和操作于一體的觸控屏，可以顯示實，通過控制界面可以完成控制操作。對于控制部分的補光裝置設計是本內(nèi)容。制器電路設計32 介紹

14圖 3.2 主控單片機電路Fig 3.2 Master microcontroller circuit diagram顯示接口電路屏選用型號為TJC4024T032的USARTHMI電阻式觸控屏，工作電壓為調(diào)光，休眠模式電流 20mA，支持喚醒模式。支持串口下載和 SD 卡設備同步調(diào)試。人機界面制作全部由上位機軟件完成，主控制器只需通令，具有較高的開發(fā)效率。USART可提供寬范圍的波特率選擇，最高達路如下圖 3.3 所示。

圖 3.3 顯示屏接口電路圖Fig 3.3 Display interface circuit diagra，傳輸距離遠，通信簡單等優(yōu)點，5 總線是目前常見的主要串口通信號轉(zhuǎn)換。STM32 內(nèi)含通用同步異格式設備之間進行靈活地全雙工。

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本文編號：2770626