温室大棚环境参数无线监控系统研究

论文摘要

为克服传统环境参数监控系统存在的布线复杂、维护困难等不足,针对温室大棚环境参数监控应用需求,将单片机与无线通信技术相结合,设计了无线环境参数监控系统,实现了大规模温室环境的温湿度、二氧化碳浓度等环境参数的监测与自动控制。在硬件方面,介绍了各终端部分、中心控制单元、上位机和串行通信电路部分的功能与设计方法,整个系统的软件包括数据采集、无线数据收发及动作执行部分,下位机与上位机通信部分以及PC机数据处理部分。下位机程序设计采用的是C51语言编写,上位机程序采用的是Visual Basic语言编写。在网络通信方面,利用微软Visual Basic中的Winsock控件实现服务端/客户端通信模式,它可以将Winsock接口简化成易用的Visual Basic内部接口,使编程工作变得简单。并且该通信模式对TCP和UCP都提供了支持,可以很容易进行网络数据传输,实现两台计算机或者更多计算机之间的通信,并通过Internet把相关数据发布到网络上。在控制策略方面,在原来简单模糊控制的基础上进行了改进,采用了模糊PID控制算法,从而消除了简单模糊控制产生的稳态误差,提高模糊控制的置信度,更好的适应温室系统的非线性和时变特性。本系统不需布线,可以任意增加采集点,系统结构简单；还具有低功耗、组网简单等特点,因此具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 该领域目前国内外研究水平和发展趋势
• 1.3 本文的研究工作
• 第二章 远程监控系统的总体设计方案
• 2.1 系统的要求和设计原则
• 2.2 系统的构成和功能
• 2.3 元器件的选择说明
• 2.3.1 中心控制单元单片机的选择
• 2.3.2 传感器的选择
• 2.3.3 无线收发芯片的选择
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统各功能模块及性能的实现
• 3.1 中心控制单元模块
• 3.1.1 单片机STC12LE5410AD的具体功能
• 3.1.2 由nRF905构成的无线收发模块PTR8000的具体功能
• 3.2 终端监控模块
• 3.2.1 环境参数的调节
• 3.2.2 传感器元器件的选择使用
• 3.3 电源模块
• 3.4 串行通信电路模块
• 3.4.1 硬件电路设计
• 3.4.2 串行通信和RS-232总线
• 3.4.3 接口芯片STC3232
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统主程序
• 4.2 上位机与STC12LE5410AD之间的串行通信
• 4.2.1 MSComm通信控件功能
• 4.2.2 MSComm通信控件的工作方式
• 4.2.3 MSComm通信控件的主要属性和事件
• 4.3 下位机子程序和终端子程序
• 4.4 本章小结
• 第五章 网络通信的实现
• 5.1 网络通信简介
• 5.2 微软VB WINSOCK控件
• 5.3 使用WINSOCK控件来实现网络通信
• 5.3.1 温室大棚系统实现网络通信服务端的设计
• 5.3.2 温室大棚系统实现网络通信客户端的设计
• 5.3.3 基于UDP协议的网络通信
• 5.3.4 报警功能的实现
• 5.3.5 数据存储功能的实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 温室参数模糊控制算法研究
• 6.1 引言
• 6.2 模糊控制的基本思想和系统组成
• 6.2.1 传统的自动控制系统
• 6.2.2 模糊控制系统
• 6.3 模糊控制器设计的一般过程
• 6.4 简单温室参数模糊控制器的设计步骤
• 6.4.1 模糊控制器结构的确立
• 6.4.2 模糊控制规则确立
• 6.4.3 模糊推理、反模糊化和模糊控制查询表的绘制
• 6.5 改进的温室参数模糊控制器
• 6.5.1 Fuzzy-PID控制器的结构和原理
• 6.5.2 Fuzzy-PID控制器的设计
• 6.6 本章小结
• 第七章 系统测试结果
• 7.1 无线发射模块、无线接收模块及上位机通信测试
• 7.2 系统实验测试结果
• 7.3 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文