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农业温室分布式测控系统的研究

作　者: 王志
导　师: 杨鹏；刘士光
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 设施农业智能温室计算机分布式自动控制系统 CAN通信网络智能仪表数据库管理
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

温室是设施农业的重要组成部分，国内外温室种植业的实践经验表明，提高温室的自动控制和管理水平可充分发挥温室农业的高效性，本文主要对当今农业温室的研究热点-智能温室系统进行研究，设计了一套能实时控制温室内温度、湿度、光照以及CO2浓度等多参数的测控系统。通过该系统的自动调节作用，使温室中环境参数处于事先确定的最佳值，为农作物提供良好的生长环境。本文的主要设计思想是构建温室计算机分布式自动控制系统，由一台PC机与多个微电脑控制装置组成主从式分布结构，采用总线式CAN通信网络和CRC校验的通信算法进行数据传输，通过读取实时和历史存储的环境参数值和报警信息来监测温室的运行情况。本文内容介绍了以PC机为上位计算机，MCS-51单片机为核心的智能仪表为下位机的智能温室分布式测控系统的工作原理及主要功能。详细阐述了该系统的软、硬件实现方法。系统主要由环境参数实时控制模块、智能决策模块、数据处理模块、数据库管理模块和系统参数设定模块等几部分组成。其中，实时控制和智能决策功能主要由现场智能仪表来实现，数据处理和数据库管理由上位PC机完成，系统参数既可在上位机上也可以在下位智能仪表面板上设定。本文最后对系统易于操作、便于扩充、界面友好等特点进行了总结，同时指出了系统需要进一步改进完善的地方。

全文目录

第一章前言  7-11
  1-1 课题背景  7-8
  1-2 温室的国内外发展现状及趋势  8-9
  1-3 温室的种类和类型  9-10
  1-4 本课题的研究意义和本文的主要内容  10-11
第二章现场总线技术的研究  11-16
  2-1 现场总线的定义  11
  2-2 现场总线控制系统(FCS)的特点  11-12
  2-3 几种有影响的现场总线  12-14
    2-3-1 FF现场总线  12-13
    2-3-2 PROFIBUS现场总线  13
    2-3-3 LONWORKS现场总线  13
    2-3-4 HART总线  13-14
    2-3-5 几种现场总线的性能比较  14
  2-4 CAN总线技术  14-16
    2-4-1 CAN总线性能特点  14-15
    2-4-2 CAN技术规范  15-16
第三章基于CAN总线的农业温室测控系统的总体设计  16-26
  3-1 控制器局域网总线CAN总线  16-18
    3-1-1 CAN总线介绍  16
    3-1-2 CAN总线的基本工作原理  16-17
    3-1-3 CAN总线性能特点  17-18
  3-2 CAN总线协议  18-21
    3-2-1 CAN总线协议的层次结构  18-19
    3-2-2 CAN总线协议的帧类型  19-21
  3-3 农业温室测控系统设计  21-22
  3-4 温室计算机测控系统的基本要求  22-23
  3-5 农业温室分布式测控系统的控制原理  23-25
    3-5-1 农业温室分布式测控系统的组成  23-24
    3-5-2 农业温室分布式测控系统控制原理  24-25
  3-6 本课题中农业温室分布式测控系统的控制方案  25-26
第四章监控主机系统设计与实现  26-38
  4-1 系统初始化设置模块  26-27
    4-1-1 智能节点设置  26-27
    4-1-2 监控主机设置  27
  4-2 通信模块  27-29
    4-2-1 CAN通信系统的初始化  27-28
    4-2-2 数据接收与发送模块  28
    4-2-3 通讯错误报警模块  28-29
  4-3 管理模块  29-31
  4-4 实时监控模块  31-32
  4-5 数据采集处理模块  32-33
  4-6 PID控制模块  33-38
    4-6-1 模拟PID调节器  33-34
    4-6-2 数字PID控制器  34-35
    4-6-3 数字PID算法的改进  35-36
    4-6-4 PID控制的缺点  36-38
第五章 CAN总线智能节点的设计与实现  38-48
  5-1 CAN总线智能节点的设计特点  38
  5-2 CAN总线智能节点的系统结构  38-39
  5-3 CAN总线智能节点的初始化及自检  39-40
  5-4 CAN总线智能节点的数据采集模块  40-42
    5-4-1 采样周期的确定  40-41
    5-4-2 通道地址的选择  41
    5-4-3 定时器的确定  41
    5-4-4 数字滤波  41-42
  5-5 CAN总线智能节点的通信模块  42-48
    5-5-1 CAN总线智能节点的通信协议  43-45
    5-5-2 CAN总线智能节点的通信硬件设计  45
    5-5-3 CAN总线智能节点的通信软件设计  45-48
第六章总结和展望  48-53
  6-1 系统设计经验总结  48-49
  6-2 CAN总线协议制定的经验总结  49-51
    6-2-1 CAN总线帧格式的选取  49
    6-2-2 CAN总线连接方式  49-50
    6-2-3 CAN总线节点的模块化构成  50
    6-2-4 CAN总线传输速率  50-51
  6-3 实验结果  51-52
    6-3-1 系统选型  51-52
    6-3-2 实测数据  52
  6-4 展望  52-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
攻读学位期间所取得的相关科研成果  57

农业温室分布式测控系统的研究

内容摘要

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