智慧农业温室大棚在线监测系统设计【字数：12099】
摘 要智慧农业是伴随着物联网技术的飞速发展而产生的。智慧农业与传统农业最大的不同是智慧农业可以使农作物在极大程度上不受环境因素的影响。本文以STM32F103ZET6单片机为核心，搭配空气温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器、土壤湿度传感器以及土壤pH值传感器，设计出的温室大棚在线监测系统符合智慧农业理念。同时，系统采用了ZigBee模块进行无线通信，将所得数据经LCD屏显示，还可以实现将相应的预警信息通过GSM模块发送至用户手机的功能。经过实际测试，系统能够达到性能稳定，具有经济实用性，十分符合智慧农业的发展趋势，具有较强的推广价值。
目 录
1.引言 1
1.1本课题研究背景及研究意义 1
1.2本课题的研究现状 1
1.3本课题研究内容 2
1.4本课题内容组织 2
2.系统硬件设计 3
2.1 硬件整体设计 3
2.2 各模块设计 3
2.2.1 主控模块 3
2.2.2 空气温湿度传感器模块 4
2.2.3 二氧化碳传感器模块 5
2.2.4光照传感器模块 5
2.2.5 土壤湿度传感器模块 6
2.2.6 土壤pH值传感器模块 6
2.2.7 ZigBee模块 7
2.2.8 短信模块 7
2.2.9 TFTLCD显示屏模块 8
2.3 本章小结 8
3.系统软件设计 9
3.1 系统总体流程 9
3.2 软件模块化设计 10
3.2.1 空气温湿度传感器模块设计 10
3.2.2 二氧化碳传感器模块设计 11
3.2.3 光照传感器模块设计 11
3.2.4 土壤湿度传感器模块设计 12
3.2.5 土壤pH值传感器模块设计 12
3.2.6 ZigBee无线收发程序设计 13
3.2.7短信模块程序设计 13
3.2.8 显示模块程序设计 15
3.3 本章小结 15
4.系统实现与调试 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4.1 成品展示 16
4.2系统调试 16
4.2.1空气温湿度传感器模块 17
4.2.2二氧化碳传感器模块 17
4.2.3光照传感器模块 18
4.2.4土壤湿度传感器模块 18
4.2.5土壤pH值传感器模块 18
4.2.6 ZigBee模块 19
4.2.7 短信模块 19
4.2.8显示模块 20
4.3设计中遇到的问题及解决办法 20
4.4 本章小结 20
5．总结 21
参考文献 22
致谢 24
附录 25
1、本科期间发表论文及项目经历 25
2、原理图 26
3、部分源码 27
1.引言
1.1本课题研究背景及研究意义
近年来，发展迅速的智慧农业[1]冲击了传统农业的发展现状，对传统农业的发展提出了高要求。智慧农业运用了物联网[2]技术，配备相关器件设备，加上专业工程软件，可以对传统农业生产进行控制，媒介是移动平台或者电脑平台。本设计研究的智慧农业温室大棚在线监测系统[3]能够通过传感器配合物联网技术对农作物生长的环境因素（温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤湿度、土壤酸碱度等）进行可视化的远程实时监测，实现对农作物生长周期、虫病害等进行人为干预调节，达到高效生产，使农作物实现高产高质。
目前，我国还只是处于农业大国阶段，距离进入农业强国行列还很遥远。现如今，我国的技术还有所欠缺，温室大棚技术还处于基础阶段，配套设施不够，而且，温室大棚发展还面临着如下问题[4]：（1）劳动生产率低下，温室作业的机械设备研发进度缓慢，大趋势还是人工作业，生产效率不达标；（2）单位面积产量及质量不高，达不到国外发达国家的一半；（3）成本制约发展，投入较大，回报周期长；（4）配套产品质量不高，传感器的农用种类单一，性能较差。因此，我们更加需要在温室大棚技术研究方面下苦工，争取突破，赶超发达国家。
1.2本课题的研究现状
目前，国外温室大棚技术研究处于智能化控制阶段。他们的计算机集中控制环境因子的温室，采用功能完善的传感器以及自动控制软件，能够有效的控制温室大棚内的环境，达到了综合调控温室大棚环境的效果。国外具有的能够满足作物对环境的不同需求的现代温室[5]，采用了以计算机为媒介，自动监测与调控生长环境的方法进行生产，正在朝着网络化方向发展。国外的作业方式采用机械手操作，能够达到高效率低成本。
国内温室大棚技术发展起步晚，是在借鉴了国外技术的基础上，才掌握了自动控制技术，并具有控制单个环境因子的缺陷，无法真正意义上保证温室大棚内的最佳生长环境。同时，控制系统的人机界面不友好，使用困难，自动控制模式被闲置，对温室大棚内环境的调控仍然以人工作业为主。目前，国内的多参数综合控制系统[6]还处于研发阶段，现阶段的系统大部分是以单片机控制的单参数单回路系统。近年来，我国在温室控制方面引入了更为先进的控制算法，已经进入到了分布式控制系统阶段。
1.3本课题研究内容
本课题设计的一种符合智慧农业理念的温室大棚在线监测系统，在以前的研究基础上增添了新的功能，以下是系统的主要功能：
1、在线实时监测温室大棚内农作物的生长环境；
2、上位机通过无线通信模块接收下位机实时监测的环境数据；
3、上位机和下位机显示各自所在位置的环境数据；
目 录
1.引言 1
1.1本课题研究背景及研究意义 1
1.2本课题的研究现状 1
1.3本课题研究内容 2
1.4本课题内容组织 2
2.系统硬件设计 3
2.1 硬件整体设计 3
2.2 各模块设计 3
2.2.1 主控模块 3
2.2.2 空气温湿度传感器模块 4
2.2.3 二氧化碳传感器模块 5
2.2.4光照传感器模块 5
2.2.5 土壤湿度传感器模块 6
2.2.6 土壤pH值传感器模块 6
2.2.7 ZigBee模块 7
2.2.8 短信模块 7
2.2.9 TFTLCD显示屏模块 8
2.3 本章小结 8
3.系统软件设计 9
3.1 系统总体流程 9
3.2 软件模块化设计 10
3.2.1 空气温湿度传感器模块设计 10
3.2.2 二氧化碳传感器模块设计 11
3.2.3 光照传感器模块设计 11
3.2.4 土壤湿度传感器模块设计 12
3.2.5 土壤pH值传感器模块设计 12
3.2.6 ZigBee无线收发程序设计 13
3.2.7短信模块程序设计 13
3.2.8 显示模块程序设计 15
3.3 本章小结 15
4.系统实现与调试 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4.1 成品展示 16
4.2系统调试 16
4.2.1空气温湿度传感器模块 17
4.2.2二氧化碳传感器模块 17
4.2.3光照传感器模块 18
4.2.4土壤湿度传感器模块 18
4.2.5土壤pH值传感器模块 18
4.2.6 ZigBee模块 19
4.2.7 短信模块 19
4.2.8显示模块 20
4.3设计中遇到的问题及解决办法 20
4.4 本章小结 20
5．总结 21
参考文献 22
致谢 24
附录 25
1、本科期间发表论文及项目经历 25
2、原理图 26
3、部分源码 27
1.引言
1.1本课题研究背景及研究意义
近年来，发展迅速的智慧农业[1]冲击了传统农业的发展现状，对传统农业的发展提出了高要求。智慧农业运用了物联网[2]技术，配备相关器件设备，加上专业工程软件，可以对传统农业生产进行控制，媒介是移动平台或者电脑平台。本设计研究的智慧农业温室大棚在线监测系统[3]能够通过传感器配合物联网技术对农作物生长的环境因素（温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤湿度、土壤酸碱度等）进行可视化的远程实时监测，实现对农作物生长周期、虫病害等进行人为干预调节，达到高效生产，使农作物实现高产高质。
目前，我国还只是处于农业大国阶段，距离进入农业强国行列还很遥远。现如今，我国的技术还有所欠缺，温室大棚技术还处于基础阶段，配套设施不够，而且，温室大棚发展还面临着如下问题[4]：（1）劳动生产率低下，温室作业的机械设备研发进度缓慢，大趋势还是人工作业，生产效率不达标；（2）单位面积产量及质量不高，达不到国外发达国家的一半；（3）成本制约发展，投入较大，回报周期长；（4）配套产品质量不高，传感器的农用种类单一，性能较差。因此，我们更加需要在温室大棚技术研究方面下苦工，争取突破，赶超发达国家。
1.2本课题的研究现状
目前，国外温室大棚技术研究处于智能化控制阶段。他们的计算机集中控制环境因子的温室，采用功能完善的传感器以及自动控制软件，能够有效的控制温室大棚内的环境，达到了综合调控温室大棚环境的效果。国外具有的能够满足作物对环境的不同需求的现代温室[5]，采用了以计算机为媒介，自动监测与调控生长环境的方法进行生产，正在朝着网络化方向发展。国外的作业方式采用机械手操作，能够达到高效率低成本。
国内温室大棚技术发展起步晚，是在借鉴了国外技术的基础上，才掌握了自动控制技术，并具有控制单个环境因子的缺陷，无法真正意义上保证温室大棚内的最佳生长环境。同时，控制系统的人机界面不友好，使用困难，自动控制模式被闲置，对温室大棚内环境的调控仍然以人工作业为主。目前，国内的多参数综合控制系统[6]还处于研发阶段，现阶段的系统大部分是以单片机控制的单参数单回路系统。近年来，我国在温室控制方面引入了更为先进的控制算法，已经进入到了分布式控制系统阶段。
1.3本课题研究内容
本课题设计的一种符合智慧农业理念的温室大棚在线监测系统，在以前的研究基础上增添了新的功能，以下是系统的主要功能：
1、在线实时监测温室大棚内农作物的生长环境；
2、上位机通过无线通信模块接收下位机实时监测的环境数据；
3、上位机和下位机显示各自所在位置的环境数据；
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/648.html
