嫁接愈合人工气候箱的环境控制系统设计

摘要

蔬菜嫁接是一项防治茄果类和瓜类蔬菜土传病害，提高多种非生物逆境抗性，促进蔬菜产业可持续发展的有效措施，在国内外已得到广泛应用。准确控制蔬菜嫁接愈合期的环境是保证嫁接苗存活的关键。因此，蔬菜嫁接愈合装置的研发对于嫁接苗的生产具有重要意义。
　　本文以蔬菜嫁接苗提供所需的愈合环境为目的，通过对人工气候箱的结构、硬件和软件系统分别进行研究和设计，开发出应用于嫁接愈合人工气候箱的智能控制系统。在结构部分，根据生产规模规定一次愈合2000株以上嫁接苗的要求，设计合理的结构尺寸和布局；根据温湿度均匀性和风速大小的要求，设计循环风道和调风挡板结构，调风挡板使箱体每层的风速大小、均匀性满足愈合要求。在器件选型部分，根据环境参数控制的要求，使用NHGH-09B光合有效传感器、AM2305数字式温湿度传感器、NTC温度传感器实现采集功能；使用MT48270A050_01NN型的触摸液晶显示屏实现设置和显示功能；使用SD卡实现存储功能；使用空气加热器、制冷压缩机、超声波加湿器，实现对环境的控制。在硬件电路部分，系统电路设计主要分为环境数据采集电路、数据存储电路、数据输入与显示电路、控制系统驱动电路。在软件部分，采用结构化编程思路，将控制任务分为温湿度解耦控制算法设计、环境数据的采集、环境数据存储、数据输入与显示、PWM输出、系统保护程序设计。其中依据焓湿图设计的双传感器增量式PID温湿度解耦控制算法，来实现对箱内环境的精确控制。
　　本课题首先进行PID调试和温湿度一致性的预试验，结果表明：控制系统能准确监测环境参数，温度控制精度达到±0.5℃，湿度在白天控制精度达到±5％，在夜晚控制精度达到±10%，且箱内层与层之间的温湿度呈均匀分布。然后根据相关课题组关于嫁接苗愈合环境管理里的参数优化研究的结果，即愈合三个阶段（0d～3d,4d～6d,7d～8d）的温湿度和光照的要求依次为28/23℃/95%、25/20℃/85%、23/18℃/75%，光照75、150、225μmol·m-2·s-1，进行了嫁接愈合各阶段试验，结果表明：系统在愈合整个过程中运行稳定，并能够按照嫁接愈合的农艺要求进行自动控制，提供合适的环境特别是愈合所需高相对湿度环境条件，达到了愈合各个阶段的温湿度预期的控制效果，嫁接愈合幼苗成活率达到95%以上，农机与农艺得到结合。

目录

声明

1 绪论

1.1 本课题研究的背景和意义

1.2 国内外嫁接愈合人工气候箱的研究现状

1.3 本课题研究的主要内容

1.4 嫁接愈合人工气候箱的技术路线

1.5 本章小结

2.1 嫁接愈合人工气候箱的需求

2.2 嫁接愈合人工气候箱的结构设计

2.3 嫁接愈合人工气候箱的控制系统方案设计

2.4 嫁接愈合人工气候箱硬件设备的选型

2.5 本章小结

3.1 控制器电路设计

3.2 环境数据采集电路设计

3.3 环境数据存储电路设计

3.4 环境数据输入和显示电路设计

3.5 控制系统驱动电路设计

3.6 本章小结

4 嫁接愈合人工气候箱的控制系统程序设计

4.1 控制算法的设计

4.2 主控制程序设计

4.3 环境数据采集程序设计

4.4 环境数据存储程序设计

4.5 环境数据输入与显示程序设计

4.6 PWM输出程序设计

4.7 系统保护程序设计

4.8 本章小结

5.1 嫁接愈合人工气候箱内PID调试预试验

5.2 嫁接愈合人工气候箱内温湿度一致性预试验

5.3 人工气候箱内嫁接愈合试验

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

硕士就读期间的科研成果