互联网+现代农业系列研发光照检测系统
为了满足互联网与温室大棚更好地融合，实现更加高效的农作物培养。再加上能够实现短距离无线通信技术的Zigbee技术，远程和自动控制领域都广泛的应用Zigbee技术，它是当前最受欢迎的一种传输方式。本课题正是利用了Zigbee技术的低功耗、低速率和低成本等特点，并使用了TI公司的CC2530芯片为核心，来设计可以实时检测光照强度，并且可以远程传输，通过串口在PC端直接显示的光照检测系统。整个系统可以满足对光照度的良好检测，并且操作简单、灵敏，可以广泛的应用于大棚植物的种植。关键词 Zigbee，CC2530，光照检测
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究概况 1
1.3 课题研究的主要内容与现实意义 2
2 系统相关技术分析 2
2.1 光照与植物光合作用的关系 2
2.2 光度量的基本概念 3
2.3 植物的分类与所需光照度 4
2.4 Zigbee技术相关知识 5
3 系统总体方案的设计 7
3.1 光照检测系统的整体结构 7
3.2 关键问题的研究 8
3.3 光照检测系统的需求 9
4 光照检测系统硬件设计 9
4.1 系统硬件的实现 9
4.2 CC2530控制模块 10
4.3 电源模块 13
4.4 USB转串口电路模块 13
4.5 LED电路模块 14
4.6 LCD12864显示模块 14
4.7 光照检测模块 15
4.8 硬件实物图 18
5 光照检测系统的软件设计 18
5.1 ZStack协议栈 18
5.2 Zigbee无线网络软件设计 19
5.3 光照检测系统软件设计 23
5.4 上位机系统设计 24
6 系统测试与分析 25
6.1 系统硬件平台 25
6.2 系统测试与结果分析 25
总 结 31 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录A 原理图 34
附录B 主要代码 35
1 引言
1.1 研究背景与意义
“互联网+农业”就是通过当前互联网技术的快速发展，可以实现大棚种植直接通过互联网将信息传递到控制终端。这样便使农业不像以前传统农业那般低效，可以更好地发展。在以往的农业生产中，人们主要是依靠人工测量来得到农田的信息，并且在这个过程中会耗费大量的人力与物力。跟着全球农业技术的不断改革，设施农业已经成为当前的一个发展趋势，通过无线通信技术的环境检测更是得到了广泛的应用。
当今生活中，许多无线网络传输标准都相继出现，其中我们最为熟悉的便是蓝牙和WiFi，不仅如此，物联网技术也得到了快速的发展。本课题主要是设计了以Zigbee技术为核心的光照检测系统，通过一个协调器两个终端进行组网，相当于现实生活中多个大棚同时进行检测。协调器将收到的数据直接可以在LCD显示也可以通过串口在PC端显示。对采集到的光照值和植物所需量进行对比，从而达到补光的效果。这样使得智能技术在大棚种植技术中尽可能体现，从而可以使得“互联网+农业”这个最新的理念可以在农业生产中更好地实现，使得农业更加现代化、科技化。对农民负担的减少，农作物产量的提高都有着积极的作用。
我们都知道，植物的光合作用离不开光照，可以说光照最不能够缺少的环境因素，植物的品质和产量都受着光照强度的影响。光照强度对于植物而言有着以下影响，是植物吸收二氧化碳和水等养分，并且可以合成碳水化合物。由于光照过强，将导致水分蒸发甚至更会把叶面灼烧。相反，如果不能有充足的光照，植物便不能得到良好的生长，甚至枯萎。通过以上情况，对光照度的强弱实施检测和控制就必不可少了。
1.2 国内外研究概况
1.2.1 国外研究概况
国外对温室光检测技术的研究较早[1]，首先是采用模拟组合仪在环境信息采集领域的指导，记录和控制[2]到80年代末，分布式控制系统开始出现。现如今，电脑多系统多因素综合采集和控制系统的使用也在不断发展和开发中。世界温室的检测技术正在快速的发展，目前，一些国家已经实现了自动化，并朝着全面自动化的方向发展。
1.2.2 国内研究概况
在2000多年前，中国就开始对作物的种植使用了适当的保护措施，可以这样说，中国是最早的温室栽培的国家。但到了六十年代，大棚生产在中国徘徊在小而低的水平，发展速度缓慢。从1979年到1994年，中国出台了一系列现代化的温室外部系统来进行实验研究。到了90年代初，我国的温室栽培技术陷入了困境。到了90年代后期，中国开始自主研制出一些环境控制温室系统。
20世纪70年代以来，我国增强了温室照明，湿度，温度等环境因素对监控技术的研究，获得了一定的成效。为了提供用于农作物的合适环境，但又因为温室是非线性的和多变量的动态系统，所以就需要一个更加成熟的控制技术和温室环境监测技术。我国农业方面的现代化水平较低，对操作人员的技术要求较高，温室投资大，相关技术水平较低等原因，因此便阻碍了温室技术在中国现代化建设中的发展。
1.3 课题研究的主要内容与现实意义
现在人们越来越喜欢种植名贵花草，但对于这些花草的种植却是一个大问题，每种植物所需要的光照度不同，再加上智能化的体现，实现“互联网+农业”的整体概念，所以我们对农业所需要的各种环境进行了研究，其中光照是一个十分关键的因素，植物的光合作用均离不开光照，但光照度的强与弱都会直接或间接的影响植物的生长，为了更好地控制这个方面，我们采取了智能检测加补光功能，可以根据植物所需的最佳光照对其进行监控，从而更好的使植物成长。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究概况 1
1.3 课题研究的主要内容与现实意义 2
2 系统相关技术分析 2
2.1 光照与植物光合作用的关系 2
2.2 光度量的基本概念 3
2.3 植物的分类与所需光照度 4
2.4 Zigbee技术相关知识 5
3 系统总体方案的设计 7
3.1 光照检测系统的整体结构 7
3.2 关键问题的研究 8
3.3 光照检测系统的需求 9
4 光照检测系统硬件设计 9
4.1 系统硬件的实现 9
4.2 CC2530控制模块 10
4.3 电源模块 13
4.4 USB转串口电路模块 13
4.5 LED电路模块 14
4.6 LCD12864显示模块 14
4.7 光照检测模块 15
4.8 硬件实物图 18
5 光照检测系统的软件设计 18
5.1 ZStack协议栈 18
5.2 Zigbee无线网络软件设计 19
5.3 光照检测系统软件设计 23
5.4 上位机系统设计 24
6 系统测试与分析 25
6.1 系统硬件平台 25
6.2 系统测试与结果分析 25
总 结 31 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
致 谢 32
参 考 文 献 33
附录A 原理图 34
附录B 主要代码 35
1 引言
1.1 研究背景与意义
“互联网+农业”就是通过当前互联网技术的快速发展，可以实现大棚种植直接通过互联网将信息传递到控制终端。这样便使农业不像以前传统农业那般低效，可以更好地发展。在以往的农业生产中，人们主要是依靠人工测量来得到农田的信息，并且在这个过程中会耗费大量的人力与物力。跟着全球农业技术的不断改革，设施农业已经成为当前的一个发展趋势，通过无线通信技术的环境检测更是得到了广泛的应用。
当今生活中，许多无线网络传输标准都相继出现，其中我们最为熟悉的便是蓝牙和WiFi，不仅如此，物联网技术也得到了快速的发展。本课题主要是设计了以Zigbee技术为核心的光照检测系统，通过一个协调器两个终端进行组网，相当于现实生活中多个大棚同时进行检测。协调器将收到的数据直接可以在LCD显示也可以通过串口在PC端显示。对采集到的光照值和植物所需量进行对比，从而达到补光的效果。这样使得智能技术在大棚种植技术中尽可能体现，从而可以使得“互联网+农业”这个最新的理念可以在农业生产中更好地实现，使得农业更加现代化、科技化。对农民负担的减少，农作物产量的提高都有着积极的作用。
我们都知道，植物的光合作用离不开光照，可以说光照最不能够缺少的环境因素，植物的品质和产量都受着光照强度的影响。光照强度对于植物而言有着以下影响，是植物吸收二氧化碳和水等养分，并且可以合成碳水化合物。由于光照过强，将导致水分蒸发甚至更会把叶面灼烧。相反，如果不能有充足的光照，植物便不能得到良好的生长，甚至枯萎。通过以上情况，对光照度的强弱实施检测和控制就必不可少了。
1.2 国内外研究概况
1.2.1 国外研究概况
国外对温室光检测技术的研究较早[1]，首先是采用模拟组合仪在环境信息采集领域的指导，记录和控制[2]到80年代末，分布式控制系统开始出现。现如今，电脑多系统多因素综合采集和控制系统的使用也在不断发展和开发中。世界温室的检测技术正在快速的发展，目前，一些国家已经实现了自动化，并朝着全面自动化的方向发展。
1.2.2 国内研究概况
在2000多年前，中国就开始对作物的种植使用了适当的保护措施，可以这样说，中国是最早的温室栽培的国家。但到了六十年代，大棚生产在中国徘徊在小而低的水平，发展速度缓慢。从1979年到1994年，中国出台了一系列现代化的温室外部系统来进行实验研究。到了90年代初，我国的温室栽培技术陷入了困境。到了90年代后期，中国开始自主研制出一些环境控制温室系统。
20世纪70年代以来，我国增强了温室照明，湿度，温度等环境因素对监控技术的研究，获得了一定的成效。为了提供用于农作物的合适环境，但又因为温室是非线性的和多变量的动态系统，所以就需要一个更加成熟的控制技术和温室环境监测技术。我国农业方面的现代化水平较低，对操作人员的技术要求较高，温室投资大，相关技术水平较低等原因，因此便阻碍了温室技术在中国现代化建设中的发展。
1.3 课题研究的主要内容与现实意义
现在人们越来越喜欢种植名贵花草，但对于这些花草的种植却是一个大问题，每种植物所需要的光照度不同，再加上智能化的体现，实现“互联网+农业”的整体概念，所以我们对农业所需要的各种环境进行了研究，其中光照是一个十分关键的因素，植物的光合作用均离不开光照，但光照度的强与弱都会直接或间接的影响植物的生长，为了更好地控制这个方面，我们采取了智能检测加补光功能，可以根据植物所需的最佳光照对其进行监控，从而更好的使植物成长。
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