一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

溫室是一種可以改變植物生長環(huán)境、為植物生長創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊Ｋ圆晒飧采w材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長的季節(jié)栽培植物。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)工程因其涉及學(xué)科廣、科技含量高、與人民生活關(guān)系密切，己越來越受到世界各國的重視。這也為我國大型現(xiàn)代化溫室的發(fā)展提供了極好的機(jī)遇，并產(chǎn)生巨大的推動作用。本項(xiàng)目以ATmega16a4芯片為控制芯片，設(shè)計(jì)了一套適用于當(dāng)前西瓜溫室生產(chǎn)的溫度和濕度自動控制系統(tǒng)。

1.2 項(xiàng)目背景

中國作為一個農(nóng)業(yè)大國，“三農(nóng)”問題關(guān)系到國民素質(zhì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，關(guān)系到社會穩(wěn)定、國家富強(qiáng)、民族復(fù)興。“十二五”發(fā)展規(guī)劃中現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是的重中之重，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)靠天吃飯的局面仍未根本改變。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件還比較差，抗御自然災(zāi)害能力較弱。

溫室是現(xiàn)代西瓜生產(chǎn)中必不可少的設(shè)施之一，溫度和濕度是影響西瓜生長發(fā)育很重要的兩個因子。西瓜為耐熱性作物，在整個生長發(fā)育過程中需要有較高的溫度。但不同生長時(shí)期所需要的溫度和濕度是不同的。我們通過搜集資料了解了西瓜的各個時(shí)期生長所需的溫度和濕度后，將其列成表格儲存到單片機(jī)里，讓單片機(jī)在各個時(shí)段控制其所需的溫度和濕度。為西瓜提供一個最適宜其生長的封閉的、良好的環(huán)境，以提早成熟，最終將會給我們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，很多控制芯片已用于控制溫室環(huán)境。控制系統(tǒng)由中央控制裝置、終端控制設(shè)備、傳感器等組成。溫室環(huán)境自動化控制系統(tǒng)在大型現(xiàn)代化溫室的利用，是設(shè)施栽培高新技術(shù)的體現(xiàn)。目前很多農(nóng)村地區(qū)都應(yīng)用溫室種植西瓜但還是處于初級保溫階段，并不能實(shí)現(xiàn)溫度、濕度的自動控制，這種種植方式不適合農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，因此西瓜生產(chǎn)溫室自動化系統(tǒng)呼之欲出。

二、需求分析

2.1 功能要求

溫室溫濕度的檢測及控制通過AVR單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。每年隨著季節(jié)的變化西瓜生長所需的溫度和濕度也不同，我們先編制出溫室西瓜各生育階段最適溫度濕度條件的管理程序表，存儲于AVR單片機(jī)的記憶裝置中，AVR單片機(jī)根據(jù)程序表確認(rèn)、修正各棟溫室內(nèi)的參數(shù)，并給終端控制系統(tǒng)指令。各傳感器向AVR單片機(jī)輸送檢測信息，根據(jù)AVR單片機(jī)的指令輸出控制信號，使電器機(jī)械設(shè)備執(zhí)行動作，實(shí)現(xiàn)溫室溫濕度調(diào)節(jié)。

（1）溫度需求

經(jīng)過了解，西瓜的生長所需要的最低溫度為10℃，最高溫度為40℃。最適合溫度為25——30℃。西瓜不同生長期對溫度要求不同，發(fā)芽期最是溫度28——30℃，幼苗期最適溫度22——25℃，抽蔓期最適溫度為25——28℃，結(jié)果期的最適溫度為30——35℃。

當(dāng)溫度過低時(shí)，會降低葉片的光合速率，延遲作物的生長發(fā)育，降低果蔬品質(zhì)。而溫度過高則會造成葉片和花的生長速度以及果實(shí)成熟的速度加快，使整個作物的生長受到抑制。植物的呼吸作用、光合作用和生長發(fā)育，明顯受晝夜溫度變化的影響。另外西瓜在不同的生長發(fā)育階段對溫度的要求都不同。溫室內(nèi)冬季溫度一般較低，而夏季又偏高，常常不能滿足作物生長的要求，需要對溫度進(jìn)行控制，使其保持在一段適宜的范圍內(nèi)。溫度控制一般包括冬季的采暖和夏季的降溫。調(diào)節(jié)范圍一般為15-30℃，精度為0.1℃。

（2）濕度控制

濕度也是西瓜溫室環(huán)境控制中相當(dāng)重要的一個指標(biāo)。西瓜需水量較多，但它卻要求空氣干燥，空氣相對濕度為50%——60%時(shí)最為適宜。在幼苗期和伸蔓期適宜的濕度有利于根系和莖葉的生長發(fā)育，較低的空氣濕度有利于果實(shí)成熟，并可提高其含糖量。溫室空氣的絕對濕度與相對濕度一般均大于露地。空氣濕度大，會減少西瓜蒸騰量，作物不易缺水，有利于西瓜的生長發(fā)育，但空氣濕度過大，則會使西瓜的莖葉生長過旺，造成瘋長，影響西瓜的開花結(jié)果。此外，濕度過高還易造成病蟲害的發(fā)生，并可能產(chǎn)生某些生理障礙，而過低的濕度將使西瓜受到水分脅迫而使生長受阻。

溫室內(nèi)空氣濕度受天氣、通風(fēng)換氣、采暖及作物蒸騰作用的影響。陰天溫室內(nèi)空氣相對濕度一般在90%以上。晴天，夜間溫室處于密閉狀態(tài)，濕度較高，甚至?xí)l(fā)生結(jié)霧現(xiàn)象;而到了白天，由于溫度升高，結(jié)霧消散，空氣相對濕度下降。經(jīng)常發(fā)生這樣的現(xiàn)象，會給西瓜帶來危害，因此需要對濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。 濕度控制一般包括低溫、陰雨季節(jié)的除濕和高溫晴朗天氣的加濕。溫室的濕度調(diào)節(jié)范圍一般在60-80 % RH，精度為士5%.濕度的調(diào)控影響溫度，要求與溫度的調(diào)節(jié)按一定的程序進(jìn)行。