水稻育种环境多路测控系统设计(附件)
本次设计主要是针对我国的水稻育种的温湿度控制部分，课题名称为水稻育种环境多路测控系统，以单片机为核心，分硬件和软件两个部分，硬件设计要求以zigbee为基础分别设计传输节点和协调节点的各个模块，确定系统实现方案，对传输节点的温湿度测量模块，对协调节点的LCD显示模块，串口通信模块，控制执行模块以及报警模块的详细描述，并绘制相应的硬件结构原理图，在此基础上，进行原理图详细设计、电路板设计与制作；软件设计要求规划系统软件结构，对应硬件也是分两块编写相应的程序，各程序具体包括主模块及各子模块程序流程图、程序开发过程文档、程序清单、系统调试等。系统结构清晰，电路简单，工作可靠。 关键词 温湿度，单片机，模块，硬件，软件
目 录
1 引言 1
1.1 课题来源与意义 1
1.2 课题在国内外发展状况 1
1.3 拟采用的研究手段 2
2 课题总体设计思路 3
3 水稻育种环境多路测控系统的硬件设计 4
3.1 单片机系统的设计 4
3.2 无线通信电路设计 6
3.3 基于zigbee的传感器节点的硬件设计 8
3.4 基于zigbee的协调节点的硬件设计 10
3.5 本章小结 18
4 水稻育种环境多路检测系统的软件设计 18
4.1 软件程序编辑语言 18
4.2 主程序设计 18
4.3 基于zigbee的传感器节点程序设计 20
4.4 基于zigbee的协调节点程序设计 25
4.5 本章小结 34
5 系统调试 34
结 论 36
致 谢 37
参 考 文 献 38
附录A：基于zigbee传感器节点电路图 39
附录B：基于zigbee协调节点电路图 40
附录C：部分源程序 41
1 引言
1.1 课题来源与意义
水稻作为人类赖以生存的基础，水稻长大经采摘成为大米，供人类食用，可谓功不可没，所以在世界上粮食的生产十分重要。在这个世界上约有一半的人是以大米为主食的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，亚洲是全球大米种植面积最大的地方。近些年来，虽然我国实行了计划生育政策，但是由于人口基数大，粮食短缺的问题在某些地方始终存在，而且这也阻碍了我国农业的发展。众所周知，在中国许多粮食作物中，水稻是很重要的作物之一，中国很多人是以大米为生的，所以只有大规模的种植大米才能满足人们的需要，而大规模种植就涉及到了水稻育种的质量问题[2]。那么该如何保证水稻育种的质量问题就是我这次设计的课题来源的灵感。首先水稻的育种分两个步骤，第一个步骤是浸种，第二个就是催芽，而催芽又包含破胸的环节，这些环节都需要对于温湿度有精确的控制，然而就现在而言，我国很多地方在培育水稻种子的时候还不能很好地控制温湿度，很难保证水稻种子的成活率。更为严重的是，还会出现水稻种子的燃烧、种子的腐烂，从而无法成功的催芽和破胸，成为了农业生产产业的瓶颈，不能满足人民日益增长的物质需求。
针对以上这些问题，我在图书馆查找了很多相关的国内外资料，通过对水稻育种的两个步骤的研究，结合我所学书本知识，比如c语言设计基础、传感器技术、串口通信技术、自动控制原理、无线通信技术和上位机控制及检测的技术，并且采用多点多级分布的结构思想，设计了一种全新的水稻育种环境多路测控系统。在此基础上，通过对DHT11温湿度传感器和zigbee无线通信的的研习，将它们分别应用于实际的水稻种子的培养中，不仅节省了人力物力而且对水稻育种的测控系统进行了改善。本项目所设计的水稻育种环境多路测控系统可以有效的监测水稻育种过程并实施相应的控制，为培养种子的过程提供相关数据信息，可以更好的改善育种环境。通过对水稻育种的测控系统的应用将会减少了很多需要人在野外才能完成的工作，减少了种子在浸种和催芽的过程的损失。
1.2 课题在国内外发展状况
1.2.1 农业自动化发展现状
随着我国经济的发展，国家也对农业工程十分重视，投入了大量的人力物力，将很多先进的工业技术融合在农业领域，比如自动控制技术，无线通信技术，传感器技术等等，这为实现农业产业化提供了重要手段。
在十九世纪五十年代，西方等发达国家就开始了在农业自动化方面的发展，设施农业开始兴起。以美国为代表，在20世纪30年代，拖拉机耕种就已经很普遍了，到十九世纪六十年代，农业的耕种、播种、清洗，已经完全机械化。再后来，随着生物技术的应用，出现了更加智能化的农业自动化，特别是许多大型的农场，农业生产更趋向于工厂化，依靠计算机技术和生物技术使农业逐渐趋于流水线生产，而这些技术也使美国的设施农业始终领先于全世界。而欧洲一些国家从20世纪50年代开始以提高农业生产力为目的，利用适应本国国情的灌溉系统加快了农业现代化的进程。所以欧美国家在一系列的自动化配套机械设施下，生产量已经到达了很高的程度。
至于国内的农业自动化，起步比较晚，一开始处在机械装备不全，农业生产很不景气的状态，但是近些年来，国外自动化飞速发展的同时，随着我国经济的发展，科学技术也突飞猛进，然后把这些科技应用在农业相关领域，并取得了很大的成效，让我国的农业也在向着现代化高效农业的方向发展，而且农业自动化控制技术必然成为今后农业的主导。当然，虽然我国在农业自动化方面取得了不小的成就，但是也应该看到离国外发达国家的差距还是不小的，更何况发达国家的人均耕地本来就比中国的多，所以更加要发展农业自动化来弥补这些差距。
1.3 拟采用的研究手段
基础研究方法一般分为以下几个步骤:查阅资料，按要求完成方案，结合软件进行硬件设计、制作、调试和完成，如图11所示。
图11 研究手段示意图
查阅资料：可以通过图书馆、网络等方法查询相关资料，从中得到对课题有帮助的信息，加以总结和利用；
按要求完成方案：根据课题所提出的要求，比如能耗，反应时间，测量精度，显示精度等各种问题进行整体考虑，正确完成方案；
目 录
1 引言 1
1.1 课题来源与意义 1
1.2 课题在国内外发展状况 1
1.3 拟采用的研究手段 2
2 课题总体设计思路 3
3 水稻育种环境多路测控系统的硬件设计 4
3.1 单片机系统的设计 4
3.2 无线通信电路设计 6
3.3 基于zigbee的传感器节点的硬件设计 8
3.4 基于zigbee的协调节点的硬件设计 10
3.5 本章小结 18
4 水稻育种环境多路检测系统的软件设计 18
4.1 软件程序编辑语言 18
4.2 主程序设计 18
4.3 基于zigbee的传感器节点程序设计 20
4.4 基于zigbee的协调节点程序设计 25
4.5 本章小结 34
5 系统调试 34
结 论 36
致 谢 37
参 考 文 献 38
附录A：基于zigbee传感器节点电路图 39
附录B：基于zigbee协调节点电路图 40
附录C：部分源程序 41
1 引言
1.1 课题来源与意义
水稻作为人类赖以生存的基础，水稻长大经采摘成为大米，供人类食用，可谓功不可没，所以在世界上粮食的生产十分重要。在这个世界上约有一半的人是以大米为主食的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，亚洲是全球大米种植面积最大的地方。近些年来，虽然我国实行了计划生育政策，但是由于人口基数大，粮食短缺的问题在某些地方始终存在，而且这也阻碍了我国农业的发展。众所周知，在中国许多粮食作物中，水稻是很重要的作物之一，中国很多人是以大米为生的，所以只有大规模的种植大米才能满足人们的需要，而大规模种植就涉及到了水稻育种的质量问题[2]。那么该如何保证水稻育种的质量问题就是我这次设计的课题来源的灵感。首先水稻的育种分两个步骤，第一个步骤是浸种，第二个就是催芽，而催芽又包含破胸的环节，这些环节都需要对于温湿度有精确的控制，然而就现在而言，我国很多地方在培育水稻种子的时候还不能很好地控制温湿度，很难保证水稻种子的成活率。更为严重的是，还会出现水稻种子的燃烧、种子的腐烂，从而无法成功的催芽和破胸，成为了农业生产产业的瓶颈，不能满足人民日益增长的物质需求。
针对以上这些问题，我在图书馆查找了很多相关的国内外资料，通过对水稻育种的两个步骤的研究，结合我所学书本知识，比如c语言设计基础、传感器技术、串口通信技术、自动控制原理、无线通信技术和上位机控制及检测的技术，并且采用多点多级分布的结构思想，设计了一种全新的水稻育种环境多路测控系统。在此基础上，通过对DHT11温湿度传感器和zigbee无线通信的的研习，将它们分别应用于实际的水稻种子的培养中，不仅节省了人力物力而且对水稻育种的测控系统进行了改善。本项目所设计的水稻育种环境多路测控系统可以有效的监测水稻育种过程并实施相应的控制，为培养种子的过程提供相关数据信息，可以更好的改善育种环境。通过对水稻育种的测控系统的应用将会减少了很多需要人在野外才能完成的工作，减少了种子在浸种和催芽的过程的损失。
1.2 课题在国内外发展状况
1.2.1 农业自动化发展现状
随着我国经济的发展，国家也对农业工程十分重视，投入了大量的人力物力，将很多先进的工业技术融合在农业领域，比如自动控制技术，无线通信技术，传感器技术等等，这为实现农业产业化提供了重要手段。
在十九世纪五十年代，西方等发达国家就开始了在农业自动化方面的发展，设施农业开始兴起。以美国为代表，在20世纪30年代，拖拉机耕种就已经很普遍了，到十九世纪六十年代，农业的耕种、播种、清洗，已经完全机械化。再后来，随着生物技术的应用，出现了更加智能化的农业自动化，特别是许多大型的农场，农业生产更趋向于工厂化，依靠计算机技术和生物技术使农业逐渐趋于流水线生产，而这些技术也使美国的设施农业始终领先于全世界。而欧洲一些国家从20世纪50年代开始以提高农业生产力为目的，利用适应本国国情的灌溉系统加快了农业现代化的进程。所以欧美国家在一系列的自动化配套机械设施下，生产量已经到达了很高的程度。
至于国内的农业自动化，起步比较晚，一开始处在机械装备不全，农业生产很不景气的状态，但是近些年来，国外自动化飞速发展的同时，随着我国经济的发展，科学技术也突飞猛进，然后把这些科技应用在农业相关领域，并取得了很大的成效，让我国的农业也在向着现代化高效农业的方向发展，而且农业自动化控制技术必然成为今后农业的主导。当然，虽然我国在农业自动化方面取得了不小的成就，但是也应该看到离国外发达国家的差距还是不小的，更何况发达国家的人均耕地本来就比中国的多，所以更加要发展农业自动化来弥补这些差距。
1.3 拟采用的研究手段
基础研究方法一般分为以下几个步骤:查阅资料，按要求完成方案，结合软件进行硬件设计、制作、调试和完成，如图11所示。
图11 研究手段示意图
查阅资料：可以通过图书馆、网络等方法查询相关资料，从中得到对课题有帮助的信息，加以总结和利用；
按要求完成方案：根据课题所提出的要求，比如能耗，反应时间，测量精度，显示精度等各种问题进行整体考虑，正确完成方案；
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