物联网技术智能大棚监控系统

引言
目录
一、 引言 1
（一） 物联网温室大棚的发展背景 1
（二） 物联网温室大棚的发展现状 1
（三） 主要内容 2
二、 系统的总体方案设计 3
（一） 近距离无线通信技术 3
（二） 温室大棚网络拓扑结构 3
（三） 温室大棚系统的整体结构 3
（四） 物联网智能大棚的方案设计 4
三、 系统硬件设计 6
（一） 核心控制器硬件实现 6
（二） 终端节点硬件实现 6
1. DHT11温湿度检测电路设计 6
2. CCS811二氧化碳传感器电路设计 7
3. SHT10土壤传感器电路设计 7
4. 环境参数异常报警电路设计 8
5. 无线网络通信电路设计 8
6. 光照检测电路设计 9
7. 液晶显示电路设计 9
8. 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 物联网温室大棚的主程序流程设计 11
（二） 大棚空气温湿度检测流程设计 12
（三） CCS811二氧化碳传感器流程设计 13
（四） SHT10土壤传感器流程设计 13
五、 仿真系统设计 15
总结与展望 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 元件列表 23
引言
物联网温室大棚的发展背景
本课题将要研究的是用单片机来控制的一种物联网智能大棚控制系统，通过对这类系统的主要特征和目前市场上最高端的款式做探究和分析之后，制定出一种适合本次毕业设计来研发的系统，通过调研可以发现这种使用控制芯片完成的物联网智能大棚系统的性能常见不低于其他类型的物联网智能大棚系统，这不单单体现在它的超高的性价比上，更在于系统所表现出来的目标等上。所谓的基于51单片机的物联网智能大棚控制系统事实上就是指通过C语言或其它较长使用的底层语言来编写代码，并 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072# 
且通过编译器生成机器代码后，烧写到51单片机芯片之后进行指令执行的一种系统，本课题研发的该系统亦符合这种特征，它在内部以51单片机最小系统当作核心部分，并在外设电路上配置采集电路、传感电路、按键电路和液晶电路等，通过51单片机的操控，完成所有功能，这种物联网智能大棚系统以C语言等最接近硬件的语言来实现对电路控制，能够以最大的效率执行各项功能。现如今市场上的物联网智能大棚控制系统主要是以微处理器作为控制核心的，当然在工业控制环境也有采用CPLD或PLC控制器等控制器来实现的。选用CPLD或FPGA等可编程逻辑器件完成的系统具备运行速度快，适合处理逻辑功能繁复的系统，FPGA等芯片的引脚特别多，动辄上百个可供用户的IO管脚，另外每个管脚都具有输入输出功能，和主控器件的开发过程不同的是，这类控制器使用自下而上的模块化设计形式来实现系统设计，设计师在对物联网智能大棚系统构建开始时首先需要在心中构建出一副系统的整体蓝图，然后通过图形化语言把各模块电路绘制出来，接下来须要通过VHDL或者verilog语言对各模块进行时序功能设计，这种形式编写出来的系统尽管功效比较好，但对于研究人员的入门要求特别高，并且verilog语言非常难学并且对时序的操控也是一门尤为抽象的问题，从而普及性上不如C语言，这就是引起当前以FPGA或CPLD元器件当作核心的物联网智能大棚控制系统不流行的一个主要原因。许多有了对于物联网智能大棚控制系统常年设计经验的工程师不得不承认一个事实，如今单片机市场呈现出的性能不断上升而价格持续下降趋势使得选用控制器作为主控器件来构建物联网智能大棚控制系统，是最为明智的选择，通过高性能微处理器来实现的物联网智能大棚控制系统不但符合当前比较流行的低功耗理念，更对提升系统的总体性价比含有尤为重要的意义。
物联网温室大棚的发展现状
国内外正在以一种炙手可热的研究状态对物联网智能大棚控制系统进行研发，由于较早期的物联网智能大棚控制系统已不能符合现如今人们对它的多功能和高性能的指标要求，所以对于新型系统的需求量正在不断上升，这也是国内外的专家学者目前主要的研究目标。对当前市面上现存的物联网智能大棚控制系统来说，它们所呈现出的共同不足之处是高功耗、外观设计感不佳并且技术支持力度低等，这其中高功耗较为突出，这是因为早期的处理器还不具备低功耗性能，CMOS技术还没有在物联网智能大棚系统中获得普及，这是它的电压电流使用大的一个主要原因。通过对网络和图书馆中物联网智能大棚系统的设计开发文献等一些相关参考资料进行翻阅和归纳总结后，能够知道现如今市场上的绝大多数物联网智能大棚控制系统产品处于一种略过时的现状，这些物联网智能大棚控制系统都是以一些成本低廉另外目标非常简单的16位数字处理器作为主控。
主要内容
本课题主要设计了一款物联网智能大棚控制系统，实现对大棚内的空气温湿度、土壤含水量、光照参数以及二氧化碳浓度等参数进行实施监视，并通过智能传感器节点将检测到的参数通过嵌入式WIFI结束发送到监控总台，实现了对大棚内环境的综合管理。

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