arduino的智能花房监测系统
日期 2019年3月 随着社会的发展，农业现代化的水平也逐渐提高，花卉大棚的现代化改造就成为了一个新的技术问题。所以本设计以嵌入式技术、传感器技术同时结合大学学习的专业知识作为技术支持,设计了一款可以实现监测花房环境数据的系统。以Arduino开发板作为主控芯片，结合各个传感器完成数据的采集，最后通过OLED显示模块将数据实时显示出来，从而更方便的获得整个生态系统的环境数据。很大程度上节省人力和精力。本设计充分发挥电子知识的应用，迎合创新的思想潮流。 4
目录
Abstract 5
一、引言 6
(一) 研究背景 6
(二) 研究意义 6
(三) 主要内容 6
二、 方案设计及元器件选择 7
(一) 主控芯片的选择 7
(二) 温度湿度传感器的选择 7
(三) 光强度传感器的选择 7
(四) 显示模块的选择 7
三、 系统硬件设计 8
(一) 硬件系统框图设计 8
(二) DHT22温湿度传感器部分 8
(三) GY30光强度传感器部分 9
(四) 土壤湿度传感器部分 10
(五) OLED12864显示部分 10
(六) 蜂鸣器阈值报警电路部分 11
四、 系统软件设计 11
(一) 智能花房环境的主程序流程设计简介 11
(二) DHT22温湿度传感器程序简介 12
(三) GY30光强度传感器程序简介 13
(四) 蜂鸣器程序简介 14
五、 系统性能测试 14
(一) DHT22传感器性能测试 15
(二) GY30传感器性能测试 16
(三) 蜂鸣器阈值报警电路的测试 17
(四) 整个系统测试 18
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录一.23
附录一.24
一、引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
(一) 研究背景
随着社会经济结构、信息技术的发展的变化，物联网行业的发展已经进入一个新阶段，移动物联网技术的发展和运用日益成熟，我们正在进人一个智能无处不在的世界。从有线系统到无线系统、从传统的客户端服务器端到云计算、从PC到丰富多样的移动设备、从本地数据管理到即将来临的大数据、从相对大量集中的系统到分散式物联网，人们的生活随着智能技术的发展正以不可思议的速度发生着巨变。智能化已经深人人们生活的方方面面。我国作为一个传统农业的大国，智能农业将关系到我国农业现代化的历程。这其中就出现了用于监测花卉大棚环境数据的智能花房
研究意义
随着市场经济与科学技术的发展，花卉大棚的数量越来越多，监测花卉大棚环境数据的技术是一个新的研究方向。传统的方法是采用温度计，湿度计采集数据，然后通过人工每隔一段时间记录数据，用来观测花卉大棚温湿度数据变化。这种传统方式不能够及时反馈出花卉大棚环境数据的变化，并且耗费人工和时间，这样成本也就上去了。本设计采用嵌入式技术与物联网技术相结合,设计一款可以实时采集大棚环境数据的系统，不仅可以对大棚的温湿度进行监测，同时还增加了植物生长必须的土壤湿度、光强度的监测，并且当环境数据超出预定阈值时增加了蜂鸣器阈值报警电路。相较传统方式，本设计可以实现实时采集数据，同时省去了许多人工，还增加了几项重要数据的监测。本设计在智能农业方面有很好的应用前景。
主要内容
本设计配置了一款智能花房监测系统，下面是本设计将要实现的各项功能：
主控芯片驱动各个传感模块，完成数据实时的采集与处理；
主控芯片驱动显示模块完成各项数据的实时显示；
完善各项传感器的数据精度，温度精度保持在0. 1摄氏度范围内，湿度精度保持在2%范围内，光强度精度保持在1勒克斯范围内，显示屏的刷新速率在5ms之内；
设计蜂鸣器报警电路，实现超出或低于环境阈值的报警功能。
二、 方案设计及元器件选择
(一) 主控芯片的选择
本设计中的主控芯片主要负责各个传感器模块的的驱动，数据接收与处理以及数据逻辑处理。市面中常见的主控芯片有STC89C51系列，STM32系列，Arduino系列。STC89C51系列是一款8位处理芯片的单片机，型号较老，性能相对较低，不适合本设计采用。STM32系列是一款工业中经常采用的主控芯片，该主控芯片性能高但是成本也相对较高，功耗也高，对于新手开发也有许多难度。Arduino UNO是最近新出来的，该主控芯片性能良好、成本也相对较低、对各个传感器的兼容性较好，开发也相对简单。结合以上因素采用Arduino UNO作为本设计的主控芯片。
温度湿度传感器的选择
本设计中的温湿度传感器主要感知花卉大棚中的温度和湿度。传感器需要在高温高湿的环境下长时间稳定的工作并且对传感器的精度要求较高。市面上常用的温湿度传感器有DS18B20和DHT22系列。DS18B20是一款功能的单一的传感器，该传感器只能感知温度的变化并且不适合高温高湿的环境下工作。相反DHT22系列不仅可以感知环境中温度的变化还可以感知湿度的变化，它独特的设计也满足了高温高湿的工作环境的要求，精度也符合本设计的要求，价格相对低廉。结合以上因素采用DHT22传感器作为本设计的温度湿度传感器。
光强度传感器的选择
本设计中的光强度传感器主要负责感知花卉大棚中的光强度的变化。传感器需要在高温高湿的环境下长时间稳定的工作并且对传感器的要求较高。市面上常用的光强度传感器有光敏电阻，和新型的GY30数字型光强度传感器。光敏电阻结构简单，价格成本也相对较低，但是该传感器的精度受温度的影响较大，并且输出信号为模拟信号，在采样的时候会造成精度的丢失，精度不符合本设计的要求。GY30数字型光强度传感器，其内部自带温度补偿电路，并且输出的是16位精度的数字光强度数据，精度高、性能好。结合以上因素采用GY30数字型光强度传感器作为本设计的光强度传感器。
显示模块的选择
目录
Abstract 5
一、引言 6
(一) 研究背景 6
(二) 研究意义 6
(三) 主要内容 6
二、 方案设计及元器件选择 7
(一) 主控芯片的选择 7
(二) 温度湿度传感器的选择 7
(三) 光强度传感器的选择 7
(四) 显示模块的选择 7
三、 系统硬件设计 8
(一) 硬件系统框图设计 8
(二) DHT22温湿度传感器部分 8
(三) GY30光强度传感器部分 9
(四) 土壤湿度传感器部分 10
(五) OLED12864显示部分 10
(六) 蜂鸣器阈值报警电路部分 11
四、 系统软件设计 11
(一) 智能花房环境的主程序流程设计简介 11
(二) DHT22温湿度传感器程序简介 12
(三) GY30光强度传感器程序简介 13
(四) 蜂鸣器程序简介 14
五、 系统性能测试 14
(一) DHT22传感器性能测试 15
(二) GY30传感器性能测试 16
(三) 蜂鸣器阈值报警电路的测试 17
(四) 整个系统测试 18
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录一.23
附录一.24
一、引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
(一) 研究背景
随着社会经济结构、信息技术的发展的变化，物联网行业的发展已经进入一个新阶段，移动物联网技术的发展和运用日益成熟，我们正在进人一个智能无处不在的世界。从有线系统到无线系统、从传统的客户端服务器端到云计算、从PC到丰富多样的移动设备、从本地数据管理到即将来临的大数据、从相对大量集中的系统到分散式物联网，人们的生活随着智能技术的发展正以不可思议的速度发生着巨变。智能化已经深人人们生活的方方面面。我国作为一个传统农业的大国，智能农业将关系到我国农业现代化的历程。这其中就出现了用于监测花卉大棚环境数据的智能花房
研究意义
随着市场经济与科学技术的发展，花卉大棚的数量越来越多，监测花卉大棚环境数据的技术是一个新的研究方向。传统的方法是采用温度计，湿度计采集数据，然后通过人工每隔一段时间记录数据，用来观测花卉大棚温湿度数据变化。这种传统方式不能够及时反馈出花卉大棚环境数据的变化，并且耗费人工和时间，这样成本也就上去了。本设计采用嵌入式技术与物联网技术相结合,设计一款可以实时采集大棚环境数据的系统，不仅可以对大棚的温湿度进行监测，同时还增加了植物生长必须的土壤湿度、光强度的监测，并且当环境数据超出预定阈值时增加了蜂鸣器阈值报警电路。相较传统方式，本设计可以实现实时采集数据，同时省去了许多人工，还增加了几项重要数据的监测。本设计在智能农业方面有很好的应用前景。
主要内容
本设计配置了一款智能花房监测系统，下面是本设计将要实现的各项功能：
主控芯片驱动各个传感模块，完成数据实时的采集与处理；
主控芯片驱动显示模块完成各项数据的实时显示；
完善各项传感器的数据精度，温度精度保持在0. 1摄氏度范围内，湿度精度保持在2%范围内，光强度精度保持在1勒克斯范围内，显示屏的刷新速率在5ms之内；
设计蜂鸣器报警电路，实现超出或低于环境阈值的报警功能。
二、 方案设计及元器件选择
(一) 主控芯片的选择
本设计中的主控芯片主要负责各个传感器模块的的驱动，数据接收与处理以及数据逻辑处理。市面中常见的主控芯片有STC89C51系列，STM32系列，Arduino系列。STC89C51系列是一款8位处理芯片的单片机，型号较老，性能相对较低，不适合本设计采用。STM32系列是一款工业中经常采用的主控芯片，该主控芯片性能高但是成本也相对较高，功耗也高，对于新手开发也有许多难度。Arduino UNO是最近新出来的，该主控芯片性能良好、成本也相对较低、对各个传感器的兼容性较好，开发也相对简单。结合以上因素采用Arduino UNO作为本设计的主控芯片。
温度湿度传感器的选择
本设计中的温湿度传感器主要感知花卉大棚中的温度和湿度。传感器需要在高温高湿的环境下长时间稳定的工作并且对传感器的精度要求较高。市面上常用的温湿度传感器有DS18B20和DHT22系列。DS18B20是一款功能的单一的传感器，该传感器只能感知温度的变化并且不适合高温高湿的环境下工作。相反DHT22系列不仅可以感知环境中温度的变化还可以感知湿度的变化，它独特的设计也满足了高温高湿的工作环境的要求，精度也符合本设计的要求，价格相对低廉。结合以上因素采用DHT22传感器作为本设计的温度湿度传感器。
光强度传感器的选择
本设计中的光强度传感器主要负责感知花卉大棚中的光强度的变化。传感器需要在高温高湿的环境下长时间稳定的工作并且对传感器的要求较高。市面上常用的光强度传感器有光敏电阻，和新型的GY30数字型光强度传感器。光敏电阻结构简单，价格成本也相对较低，但是该传感器的精度受温度的影响较大，并且输出信号为模拟信号，在采样的时候会造成精度的丢失，精度不符合本设计的要求。GY30数字型光强度传感器，其内部自带温度补偿电路，并且输出的是16位精度的数字光强度数据，精度高、性能好。结合以上因素采用GY30数字型光强度传感器作为本设计的光强度传感器。
显示模块的选择
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzdq/298.html
