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南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者:孔馨雨学号：0704210105学院(系):电子工程与光电技术学院专业:电子信息工程题目:基于虚拟仪器技术的果园生态环境监测系统设计指导者：(姓名)(专业技术职务)评阅者：(姓名)(专业技术职务)2011年5月张重雄教授毕业设计说明书（论文）中文摘要我国作为一个农业大国，果园果树的栽培已经有几百年的历史，传统方式的人工采集费时费力，因此基于虚拟仪器的果园生态环境的监测系统能很好的解决这个问题。本设计软件部分主要采用虚拟仪器，，数据的采集是其软件的最基本功能。硬件部分在这个课题中是用PROTEUS进行设计仿真，核心单片机为AT89C51。本篇论文先是对于本课题的背景和意义进行简要介绍，然后对于硬件设计部分所用的AT89C51单片机的作用和功能，以及采集电路设计进行系统的阐述。接着对于软件部分，介绍一下虚拟仪器技术的应用，远程监测的设计，以及它的发展趋势进行概述。最后，通过软件硬件的调试，完成基于虚拟仪器的果园生态环境的监测系统的设计。关键词：虚拟仪器，果园生态环境，单片机，远程监测，AT89C51毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleThedesignofdetectionsystemaboutecologicalenvironmentoforchardbasedonVIAbstractAsalargeagriculturalcountry,Chinahasalonghistorywhichisnearlyseveralhundredsofyearsoncultivatingfruittreesinorchards.Thetraditionalmethodofacquisitionbyhumanistime-consumingandneedsefforts,sothedetectionsystemaboutecologicalenvironmentoforchardbasedonVIcanbeagoodsolutiontothisproblem.Thisdesignmainlyusevirtualinstrumentsinthispartofthedesignsoftware,andthemostbasicfeaturesofthesoftwarearedatacollection.AlsoitusesthePROTEUSsimulationdesign,andthecoreofMCUisAT89C51inthissubjectofhardware.Firstly,thepaperintroducesthebackgroundandsignificanceofthissubjectgenerally.Besides,itillustratesthefunctionsofAT89C51microcontrollerwhichisusedinthedesignofhardwarepart,alsodescribesthesystemofacquisitioncircuit.Inaddition,thepaperexplainstheapplicationofvirtualinstrumenttechnology,andthedesignandoverviewtrendsofremotemonitoringinthesoftwarepart.Finally,tocompletethedesignofdetectionsystemaboutecologicalenvironmentoforchardbasedonVIthroughdebuggingsoftwareandhardware.Keywords:virtualinstrument,ecologicalenvironmentoforchard,SCM,remotemonitoring,AT89C51目次1绪论11.1选题的背景....................................................11.2选题的意义及发展现状..........................................11.3论文的主要内容及章节安排......................................22系统的总设计方案32.1系统总设计要求和设计思想......................................32.2系统总设计方案................................................33前端采集装置设计43.1前端采集装置各部分设计思想....................................43.2温度采集电路设计..............................................43.3湿度采集电路设计..............................................63.4光照采集电路设计..............................................83.5AT89C51单片机................................................93.6MAX232.......................................................103.7LCD显示电路.................................................113.8前端采集装置设计总电路.......................................123.8.1前端采集的总电路图..........................................134前端采集装置的软件部分144.1前端采集装置电路设计的仿真软件介绍...........................144.2前端采集装置总流程图.........................................154.3DS18B20软件编程.............................................154.4LCD1602软件编程.............................................175PC终端的软件设计225.1虚拟仪器技术.................................................225.1.1虚拟仪器的组成..............................................225.1.2虚拟仪器的优点..............................................235.1.3虚拟仪器的用途及发展趋势....................................245.2LabVIEW平台.................................................255.2.1LabVIEW的构成...............................................255.2.2LabVIEW特点.................................................265.3基于LabVIEW的软件设计.......................................265.3.1串行通信....................................................265.3.2RS232通信端口介绍...........................................275.3.3串口的配置和读取............................................285.3.4串行通信显示数据总框图......................................286系统的调试306.1前端采集装置设计的调试.......................................306.2PC终端软件设计的调试........................................30结论32致谢34参考文献35本科毕业设计说明书（论文）第1页共36页1绪论1.1选题的背景我国作为一个农业大国，果树栽培具有悠久的历史，早在400多年前，古代劳动人民就开始从事果树的种植。经过历史的发展和长期的生产实践，我国果树的品种日趋丰富，由于果树具有良好的生态效益﹑经济效益和环境效益，果树的培养和种植也越来越受到人们的重视[1]。对于现今科技的迅速发展，农业产业的科技化也成为了必然趋势，因此对于传统费时费力的人工方式进行果园数据的采集，将逐渐被科技化的方式所取代。应用于农业生产的高科技信息技术主要是由计算机信息的存储和处理以及各种新型的软件系统﹑网络通信﹑多媒体技术﹑智能控制系统等方面的综合应用所组成的。美国，荷兰等发达国家在80年代初期和中期就已经开始利用现代化进行农业生产，比如机械灌溉，温室种植蔬菜水果，试管培养新品种等[2]。我国虽然农业科技的起步较之许多国家都比较晚，但是发展速度十分迅速，尤其是近些年来，科技已经逐步走进了我国的农业生产和人们的生活中。因此，我所选择的基于虚拟仪器的果园生态环境的监测系统这个课题，也是对于果园环境监测系统完善的科技化创新项目。在现代化发展迅猛的社会经济中，农业科技化，农业产业化已经成为人们对于农业发展的诉求。而在果园的生态环境中，对于应用计算机虚拟仪器进行远程监测正是顺应了发展的趋势。虚拟仪器是伴随着20世纪90年代，计算机技术发展越来越纯熟而逐步发展起来的较为新型的一门技术。它是把计算机的硬件技术和网络技术，仪器以及通信技术结合起来的一个综合性产物。虽然是新兴学科，可是它在测量，分析，计算，显示等方面操作的便捷和实用性上具有极大的优势，这些优点对农业产业的迅速发展，有极大的推动性作用，也因此同时被广泛的应用于各行各业。我所研究的选题，选用虚拟仪器进行显示监测数据，也是基于对它这些优势的考量。1.2选题的意义及发展现状果树的栽培技术，在我国发展的越来越成熟，水果不仅种类越来越多，质量和产量也呈现直线增长的趋势。作为农业中比例非常重要的果园果树业，在我国农业经济生产总值中，占据着不容小觑的比例，同时我国的果园数量和果树的年本科毕业设计说明书（论文）第2页共36页产量也居于世界的首位，相较于许多农业机械化水平远远高于我国的发达国家，我国的果树栽培在许多方面都有着先天性的优势，目前果园果树的培养已经成为我国种植业中，继粮食和蔬菜后的第三大产业。因此，对于推进我国果树行业的发展，提高果树栽培的成功率，增加果树的产量等各个方面，我们都应该不遗余力。在对于果树的培养过程中，温度﹑湿度﹑光照对于其生长具有非常重要的影响，尤其是在现在被广泛应用的温室和塑料大棚这两种环境中。在过去，人们总是通过自己每天的采集以及工作经验，对于这些影响果园果树生长的因素进行分析﹑记载用于对于果园的管理。这种管理方式虽然经历了漫长的历史不断进行完善，但对于现今这个高速发展的时代，依旧不是最佳的选择。随着科技的发展和进步，人们越来越多的考虑应用科技的力量，去更完美的完成一些工作，而对于果园的生态环境，我们可以用计算机进行远程监测和管理，这样不仅节省了大量的人力资源，很大程度上降低了果园果树栽培的成本，而且也能尽量避免人为因素和主观因素对于环境因素监测造成的误差，从而达到更准确﹑更有实效性的完成对果园环境的科学化监测。1.3论文的主要内容及章节安排本文首先介绍了果树栽培在我国有着悠久的历史且存在着巨大的经济效益、环境效益，传统果