一、項目概述

1.1 引言

溫室是一種可以改變植物生長環境、為植物生長創造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場所。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結構材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長的季節栽培植物。溫室生產以達到調節產期，促進生長發育，防治病蟲害及提高質量、產量等為目的。而溫室設施的關鍵技術是環境控制，該技術的最終目標是提高控制與作業精度。隨著農業現代化的發展，設施農業工程因其涉及學科廣、科技含量高、與人民生活關系密切，己越來越受到世界各國的重視。這也為我國大型現代化溫室的發展提供了極好的機遇，并產生巨大的推動作用。本項目以ATmega16a4芯片為控制芯片，設計了一套適用于當前西瓜溫室生產的溫度和濕度自動控制系統。

1.2 項目背景

中國作為一個農業大國，“三農”問題關系到國民素質、經濟發展，關系到社會穩定、國家富強、民族復興。“十二五”發展規劃中現代農業是的重中之重，我國農業生產靠天吃飯的局面仍未根本改變。農業基礎設施條件還比較差，抗御自然災害能力較弱。

溫室是現代西瓜生產中必不可少的設施之一，溫度和濕度是影響西瓜生長發育很重要的兩個因子。西瓜為耐熱性作物，在整個生長發育過程中需要有較高的溫度。但不同生長時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期生長所需的溫度和濕度后，將其列成表格儲存到單片機里，讓單片機在各個時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、良好的環境，以提早成熟，最終將會給我們帶來巨大的經濟效益。隨著現代科技的發展，很多控制芯片已用于控制溫室環境。控制系統由中央控制裝置、終端控制設備、傳感器等組成。溫室環境自動化控制系統在大型現代化溫室的利用，是設施栽培高新技術的體現。目前很多農村地區都應用溫室種植西瓜但還是處于初級保溫階段，并不能實現溫度、濕度的自動控制，這種種植方式不適合農業規模化生產，因此西瓜生產溫室自動化系統呼之欲出。

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單片機來實現。每年隨著季節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單片機的記憶裝置中，AVR單片機根據程序表確認、修正各棟溫室內的參數，并給終端控制系統指令。各傳感器向AVR單片機輸送檢測信息，根據AVR單片機的指令輸出控制信號，使電器機械設備執行動作，實現溫室溫濕度調節。

（1）溫度需求

經過了解，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℃，結果期的最適溫度為30——35℃。

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

（2）濕度控制

濕度也是西瓜溫室環境控制中相當重要的一個指標。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育，較低的空氣濕度有利于果實成熟，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，影響西瓜的開花結果。此外，濕度過高還易造成病蟲害的發生，并可能產生某些生理障礙，而過低的濕度將使西瓜受到水分脅迫而使生長受阻。

溫室內空氣濕度受天氣、通風換氣、采暖及作物蒸騰作用的影響。陰天溫室內空氣相對濕度一般在90%以上。晴天，夜間溫室處于密閉狀態，濕度較高，甚至會發生結霧現象;而到了白天，由于溫度升高，結霧消散，空氣相對濕度下降。經常發生這樣的現象，會給西瓜帶來危害，因此需要對濕度進行調節和控制。 濕度控制一般包括低溫、陰雨季節的除濕和高溫晴朗天氣的加濕。溫室的濕度調節范圍一般在60-80 % RH，精度為士5%.濕度的調控影響溫度，要求與溫度的調節按一定的程序進行。