【基于單片機(jī)的養(yǎng)殖場(chǎng)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告3100字】

開題報(bào)告論文題目基于單片機(jī)的養(yǎng)殖場(chǎng)二氧化碳濃度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)指導(dǎo)教師選題的理由和依據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來越受到重視，特別是養(yǎng)殖場(chǎng)已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。例如：空氣的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖問題中，養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的養(yǎng)殖目的。以生豬養(yǎng)殖場(chǎng)為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數(shù)，直接關(guān)系到牲畜的生長(zhǎng)。國(guó)外的養(yǎng)殖場(chǎng)設(shè)施已經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件。而當(dāng)今大多數(shù)對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)溫度、濕度、二氧化碳含量的檢測(cè)與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)二氧化碳的濃度，使養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)形成有利于牲畜生長(zhǎng)的環(huán)境，是養(yǎng)殖場(chǎng)牲畜優(yōu)質(zhì)、高效益的重要環(huán)節(jié)。目前，隨著養(yǎng)殖場(chǎng)的迅速增多，人們對(duì)其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的自動(dòng)化程度要求也越來越高。由于單片機(jī)及各種電子器件性價(jià)比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡堋６?、選題的意義養(yǎng)殖場(chǎng)中除了固體糞便和污水污染之外，空氣污染也是一個(gè)重要的環(huán)境問題，其中CO2是導(dǎo)致養(yǎng)殖場(chǎng)空氣污染的主要?dú)怏w之一。采用單片機(jī)進(jìn)行CO2濃度檢測(cè)、顯示、實(shí)時(shí)控制，能夠較好地提高養(yǎng)殖場(chǎng)的生產(chǎn)效率、較好維護(hù)管理員與牲畜的健康。三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展情況（含文獻(xiàn)綜述，可另附頁(yè)）：目前，設(shè)施農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為很多國(guó)家主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，尤其在發(fā)達(dá)國(guó)家，設(shè)施農(nóng)業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境要素的精準(zhǔn)調(diào)控，達(dá)到了高產(chǎn)高效的目標(biāo)。在溫室二氧化碳濃度調(diào)控方面，歐美等國(guó)家自二十世紀(jì)七十年代就已經(jīng)開始研究并應(yīng)用溫室二氧化碳增施技術(shù)，且效果十分顯著。荷蘭是世界農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)之一，其農(nóng)產(chǎn)品出口名列全球第三。早在1960年，荷蘭科學(xué)家就開始利用燃燒煤油的方法來增加溫室內(nèi)二氧化碳濃度，并以此提高作物產(chǎn)量（El-SharkawyMA.2011）；1974年，荷蘭研究人員開發(fā)設(shè)計(jì)了自動(dòng)化溫室控制系統(tǒng)CECS，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施內(nèi)二氧化碳濃度精確控制；目前，荷蘭技術(shù)人員開始致力于針對(duì)不同作物不同生長(zhǎng)階段的設(shè)施溫濕度、二氧化碳濃度、光強(qiáng)等環(huán)境因子的控制研究。1804年，瑞士科學(xué)家通過對(duì)比試驗(yàn)，將品種、生長(zhǎng)狀況一致的豌豆分成兩組，分別放置于不同濃度二氧化碳環(huán)境下進(jìn)行養(yǎng)殖，并證明了高濃度二氧化碳環(huán)境下豌豆生長(zhǎng)狀況更好，且在上世紀(jì)瑞士就已經(jīng)開始在溫室中應(yīng)用并推廣相關(guān)設(shè)備進(jìn)行設(shè)施二氧化碳濃度調(diào)控（萬(wàn)素梅等2009）。近年來，以色列不但在節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域取得了世界領(lǐng)先地位，而且在其他設(shè)施裝備與技術(shù)應(yīng)用方面也已經(jīng)發(fā)展到了比較成熟的階段，基本達(dá)到了世界一流水平，例如，其設(shè)施內(nèi)二氧化碳濃度、溫度等環(huán)境因子都已實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)智能控制（FarquharGD.1989）。上世紀(jì)八十年代年，英國(guó)開始在番茄、黃瓜等蔬菜養(yǎng)殖溫室中大力推廣應(yīng)用設(shè)施二氧化碳調(diào)控技術(shù)。目前，英國(guó)在溫室二氧化碳濃度調(diào)控設(shè)備方面主要采用具有自動(dòng)調(diào)控功能的直燃式燃燒系統(tǒng)（MortensenLM1987）。另外，英國(guó)科學(xué)家們還通過研究作物生理與環(huán)境因子的關(guān)系，利用遙控技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控溫室內(nèi)光照、二氧化碳、溫濕度等環(huán)境因子，營(yíng)造滿足作物生長(zhǎng)的最優(yōu)溫室環(huán)境（DayWetal.1998）。日本于二十世紀(jì)六十年代開始應(yīng)用溫室二氧化碳施肥技術(shù)，并開展了相關(guān)基礎(chǔ)理論研究。到二十世紀(jì)末，其溫室已經(jīng)能夠利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能管理，且可以通過模型控制溫室內(nèi)溫濕度、二氧化碳濃度、光照等因子達(dá)到作物生長(zhǎng)最優(yōu)光合環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了作物產(chǎn)量最大化（馬俊2012）。美國(guó)在溫室環(huán)境調(diào)控技術(shù)方面一直處于世界領(lǐng)先水平，尤其對(duì)溫室溫度、光強(qiáng)、二氧化碳等主要環(huán)境要素的控制早已經(jīng)不再通過簡(jiǎn)單的靜態(tài)數(shù)字進(jìn)行調(diào)控，而是基于溫室環(huán)境模型或?qū)＜蚁到y(tǒng)的人工智能方法進(jìn)行調(diào)控（高倩2012）。國(guó)外圍繞二氧化碳施肥作用機(jī)理與二氧化碳施肥技術(shù)的相關(guān)理論開展研究，確定了很多設(shè)施農(nóng)業(yè)二氧化碳調(diào)控施肥技術(shù)與方法，有很多研究成果值得借鑒并采納。（施定基1983）。但由于其應(yīng)用多在自動(dòng)性能較完善的現(xiàn)代化設(shè)施內(nèi)實(shí)施，作物與環(huán)境因子關(guān)系容易協(xié)調(diào)，且控制設(shè)備以及二氧化碳發(fā)生裝置較為先進(jìn)，而我國(guó)現(xiàn)有設(shè)施類型、設(shè)備配套資源、控制技術(shù)等相關(guān)條件相對(duì)較差，因此，不能照搬硬套國(guó)外相關(guān)控制技術(shù)，必須結(jié)合我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)際情況，開發(fā)設(shè)計(jì)符合我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征的溫室二氧化碳調(diào)控設(shè)備。四、研究?jī)?nèi)容(內(nèi)容、結(jié)構(gòu)框架以及要突破的難點(diǎn))（一）研究?jī)?nèi)容本系統(tǒng)根據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)內(nèi)容和技術(shù)要求確定具體功能。系統(tǒng)采用單片機(jī)作為主控器，通過選擇合適的氧氣傳感器、二氧化碳傳感器和壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)三路模擬量的精確測(cè)量。系統(tǒng)應(yīng)有液晶顯示電路、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、USB控制電路和RS232電平電路，主要功能如下:(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)氧氣、二氧化碳和壓力的檢測(cè);(2)實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶屏的顯示操作;(3)能夠檢測(cè)U盤的插入，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)盤;(4)能夠獲得準(zhǔn)確的時(shí)間;(5)能夠有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的能力;(6)有3路無源接點(diǎn)(繼電器輸出)，控制外部電磁閥的運(yùn)行;(7)能夠通過鍵盤對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，改善系統(tǒng)控制性能;(8)能夠與上位機(jī)通信，將數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)處理。由于系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能較多，而單片機(jī)片上的資源和接口有限，因此在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)要考慮到相應(yīng)芯片的管腳需求，避免出現(xiàn)單片機(jī)I/O口不夠的情況。（二）研究框架本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，以采集電路、控制電路、按鍵電路及顯示電路等組成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。其電路原理框圖如圖1所示。圖1五，研究方法、手段和計(jì)劃研究方法、手段資料收集法，查閱相關(guān)資料，完成二氧化碳濃度控制系統(tǒng)構(gòu)成和程序設(shè)計(jì)流程圖。實(shí)驗(yàn)法，將繪制完成的電路圖刻制成電路板并焊接測(cè)試。歸納總結(jié)法，將測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)，形成設(shè)計(jì)報(bào)告。（二）研究計(jì)劃1.按要求查閱文獻(xiàn)、撰寫報(bào)告，打印并保存參考文獻(xiàn)。2.提交開題報(bào)告。3.設(shè)計(jì)工作。4.按格式撰寫論文，并依據(jù)導(dǎo)師意見修改。5.完成初稿，中期檢查。6.修改論文、指導(dǎo)論文寫作直到定稿。7.答辯，總結(jié)六、研究目標(biāo)當(dāng)學(xué)生開始學(xué)習(xí)時(shí)：本課題主要是針對(duì)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的溫度、濕度和二氧化碳濃度等參數(shù)提出一種基于單片機(jī)的檢測(cè)與控制方法，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、二氧化碳濃度的低成本、高精度的測(cè)量與控制。七、主要參考文獻(xiàn)（可另外附頁(yè)）李少華,謝守勇,陳翀,等.基于單片機(jī)控制的溫室二氧化碳調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2013(6):178-181.唐文濤,申慶祥,劉占偉.養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境下基于MSP430單片機(jī)的CO2檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2014(4):125-128.朱念.基于51單片機(jī)的教室二氧化碳濃度檢測(cè)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)[J].電子技術(shù),2016,45(9).陳樹成,楊志勇,王科.基于MG811探頭的二氧化碳采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2014,14(1):47-50.黃見,胡順星,馮林,等.基于MSP430F149單片機(jī)的大氣環(huán)境CO2探測(cè)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2013(7):32-34.梁純.基于單片機(jī)的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].辦公自動(dòng)化,2017,22(21).鞏師洋.基于單片機(jī)的貯藏環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].科