环境参数自动化控制系统的设计
摘 要
本设计为一闭环控制系统，由89C51单片机，A/D转换电路，温度检测电路，湿度检测电路、控制系统组成。温度检测电路将检测到的温度转换成电压，该模拟电压经ADC0809转换后，进入89C51单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出动作。实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测，监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。
该设计还具有对温度的实时显示功能，对棚内环境温度的预设功能。
关键词：89C51单片机、A/D转换、温度检测、湿度检测、控制系统 环境参数
引 言
设施农业是近十多年来随着农业环境工程技术的突破，迅速发展起来的一种集约化程度很高的农业生产技术。由于设施农业是在人为可控环境保护设施下的农业生产，他摆脱了传统农业生产条件下自然气候、季节的制约，以超时令、反季节生产的设施园艺作物为主，不仅使单位面积产量及畜禽个体生产量大幅度增长，而且保证了农牧业产品，尤其是蔬菜、瓜果和肉、蛋、奶的全年均衡供应。
设施农业目前已由简易塑料大棚、温室发展到具有人工环境控制设施的自动化、机械化程度极高的现代化大型温室和植物工厂。设施农业在具有高附加值、高效益、高科技含量的设施园艺领域发展迅速，其栽培对象主要为蔬菜、花卉和果树。近年来，设施畜牧业养殖也在逐渐兴起。
随着设施园艺栽培技术的不断提高和发展，新品种、新技术及农业技术人才的投入，提高了设施园艺的科技含量。现已培育出一批适于保护设施栽培的耐低温、弱光、抗逆性强的设施专用品种。工厂化育苗、嫁接育苗、喷灌、滴灌、无土栽培技术、小型机械、生物技术和微电脑自控及管理的使用，提高了劳动生产率，使栽培作物的产量和质量得以提高。
随着社会的进步和科学的发展，设施农业的发展将向着地域化、节能化、专业化发展，向着高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型农业发展，为社会提供更加丰富的无污染、安全、优质的绿色健康食品。
温室是以采光覆盖材料作为全部或部分围护结构材料，可在冬季或其它不适宜露地植物生长的季节供栽培植物的建筑。
1 概述
设施农业是指具有一定的设施，能在局部范围内改善或创造环境气象因素，为动植物生长发育提供适宜的环境条件，进而进行有效生产的农业。因其能提供动植物所需的最佳环境条件，也就能创造出最佳的经济效益，因此，设施农业受到越来越多人的关注。
设施农业主要包括设施栽培和设施养殖。设施栽培主要是指蔬菜、花卉及果类的设施栽培，其主要设备有各类温室、塑料棚和人工气候室（箱）及其配套设备；设施养殖主要是指畜禽、水产品及特种动物的设施养殖，主要设施有各类保温、遮荫棚舍和现代集约化饲养畜禽舍及配套设施。设施农业能够按照农作物和禽畜水产在生长过程中所需要的光、温、湿、气、水、肥、饲料、废物处理等综合环境条件进行适时的调节控制；可以应用农业及畜牧业的最新科研成果，可以采用适当的农业工程措施在局部空间的一定范围内控制气候环境，实施相应的从品种选择到生产管理全过程的整套技术，充分发挥因控制环境所获得的增加产量和提高产品质量的巨大潜力；是农业实现高产、优质、高效的最佳方式。
1.1我国设施农业的发展动态
设施农业在我国发展的历史悠久，到今天已形成多种不同的类型，其结构由简单到复杂，功能由单一到综合，管理由粗放到集约。我国农村很早就采用了简单的设施来调控环境，例如：用风障挡风，在田间栽培畦上覆盖秸秆、草帘以增加地温等。进入70年代，地膜覆盖技术引进中国，对保温、保墒、保肥起到很大的作用。改革开放以后，我国的设施栽培更是迅猛发展，至1997年，蔬菜、花卉设施栽培面积达86.7万hm2，其中塑料中小棚40.7万hm2，占46.9%；塑料大棚23.3万hm2，占26.9%；各种温室(主要为节能日光温室)22.7万hm2，占26.2%；温室中还包括大型现代化连栋温室约100hm2。尽管与过去相比，我国的蔬菜保护地面积大大增加，1997年达76.4万hm2，但这仅占同年全国蔬菜播种面积(1126万hm2)的6.8%。然而，正因为有了这不到7%的保护地蔬菜栽培，才使得我国大中城市基本实现了蔬菜的周年供应，蔬菜的人均占有量首次超过世界平均水平。因此，我们更应加快我国设施栽培的发展，使其更好地为人民服务。在设施栽培技术方面，我国独创了具有鲜明中国特色的日光温室技术，在北纬40°以上的寒冷地区，依靠简易设施，冬春寒冷季节，一般不加温也能生产出黄瓜、番茄等喜温果菜，令世人瞩目。
目 录
ABSTRACT 4
引 言 5
1 概述 6
1.1我国设施农业的发展动态 6
1.2我国设施栽培的主要类型 7
1.3我国设施栽培存在的主要问题 8
1.4对我国设施栽培的几点建议 9
1.5本设计的市场前景 10
2 环境参数自动控制系统的设计 11
3 比例微积分控制原理 13
3.1 比例积分调节器 13
3.2 PID调节器 13
4 可控硅及其工作原理 16
4.1可控硅结构 16
4.2可控硅工作原理及特性 16
4.3单相可控硅整流电路 19
5 温度传感器 21
5.1铂电阻 21
5.2热敏电阻 21
5.3 热电偶 22
5.4 半导体PN结温度传感器 24
6 数模转换原理 27
6.1 概述 27
6.2 R－2R倒 T形电阻网络D/A转换器 28
6.3 D/A转换器的主要参数 29
7 具体方案设计 31
7.1实施方案及分析 31
7.2单元电路设计 33
结 束 语 36
参考文献 37
附 录 38
致 谢 53
参考文献
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