农业微环境多参数无线监测系统软件设计
传统的有线传感技术有一定的局限性，不能远距离测量和控制，还有需要的成本比较高，运用无线传感器网络的技术，可以很灵活的测量和控制农业微环境中的各个参数，所需成本也比较低，是很合适的解决方法。通过以单片机为核心，开发基于无线传感器网络技术的信息采集与监测装置，同时运用keil.uvision 软件结合硬件输入C程序，来达到测量和监控光照度、温湿度、二氧化碳浓度等参数的结果。运用无线传感器网络技术的系统可以对农业微环境进行参数监测，并且系统非常稳定，精准度也比较高。关键词 农业微环境，无线传感器网络，参数监测，光照度，温湿度，二氧化碳浓度
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 2
2 系统总体设计 2
2.1 设计思想 2
2.2 总体功能 2
3 硬件部分 3
3.1 总体框图 3
3.2 检测板 3
3.3 显示板 8
4 软件部分 10
4.1 编程语言的选择和简介 10
4.2 检测板主程序设计 11
4.3 温湿度程序模块 12
4.4 光照度程序模块 14
4.5 二氧化碳浓度采集模块 16
4.6 无线收发程序模块（发送） 18
4.7 定时器模块程序设计 21
4.8 显示板主程序设计 21
4.9 无线收发模块程序模块（接收） 22
4.10 显示器程序模块 24
5 软硬件联调 24
5.1 初始环境系统联调 24
5.2 环境变化系统联调 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 系统电路图 31
附录B 系统电路印刷图 33
附录C 程序代码 35
1 引言
1.1 课题研究背景及意义
在农业技术的发展迅速的今天，农业环境监控越来越重要，对于其要求也 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
越来越重要。若要实现现代化精准管理，同步及时获得农业环境现场数据信息是十分重要的，而信息农业研究最重要的是有效、快速的获得农业现场各种信息数据。无线通信网络技术的快速发展尤其是无线网络技术的发展成为监控农业信息有用的渠道[1]。农业向来是人类安生之本的产业，中国总人数约占世界总人数的22%，而可利用种植面积却不到世界的7%，仅仅如此小的种植面积养活了整个中国的人口简直是奇迹[2]。伴随经济的发展，中国的环境恶化和资源短缺同逐渐增长的人口的矛盾显著。一直以来我国农业都是通过资源换产量，而面对如今的矛盾，农业科技含量不足、生产技术落后等这些问题也逐渐显现出来。而要发展现代信息化农业，同样有很多问题需解决，像资源紧缺的问题，土壤恶化，环境恶化等问题。面对着如今的矛盾，我国对农产品产量需求十分迫切，而根据我国的实际情况，我们必须根据农业发展的实际需求，研究一些农业技术并将其掌控与应用，从而我国的农业技术更加发达，更加完善。与此同时，在农业发展之后，对我国的环境也会有好处，我们国家的生活问题也会因为农作物的收获而得到大大改善。
现如今科技迅猛发展，农业已经不是也不能是老式化的耕种。而农业微环境多参数无线监测系统则是农业发展的契机也是必经之路。而无线监测系统说到底就是应用无线传感网络技术来进行监测。无线监测技术可以在生态环境监测，土壤与水可持续利用，远程工况监控等农业领域发展[3~6]。使用该系统，我们能够有极其多的信息，其中有农作物周围的情况、农产品信息等，从而提高智能农业科学决策和实施水平。
无线传感网络是一种刚刚兴起的观念和技术[7][8]。该网络具有监测准确度高，容许错误性好，所包含的地方广等明显好处，对农作物周边情况的监控极为适用。通过运行平稳的无线传感器网络节点，整体网络可靠性得到重要保障。无线传感器节点能够实现低功耗同时可以获得精准的数据信息，虽然它的各个点遍布比较广还可以获得很多信息，但各个点都可把每个地方的情况信息没有错误的送到相应位置并存起来。这对农业微环境监测来说是十分重要的，对于其一些参数，像温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓等参数单纯的用老方法去测量成本较高，而且精确度也不高，该技术能够 妥善地处理这些出现的问题。
1.2 研究现状和发展趋势
传感技术由普通的传感器到现代化传感器再到无线传感器等这几个阶步骤。其中普通传感器是最早的传感器，只有数据采集的功能；现代化传感器的传感模块既能够采集数据信息，还能在一定程度上处理计算这些信息；无线传感器是在现代化传感器基础上建立的，增加了无线集成模块[9~16]。让它可以使数据情况得到很好地处理，并且能组成监控完好的部分。而在世界上无线传感网络( WSN) 是备受瞩目的研究范畴。它概括了传感器技术、无线通讯技术、信息处理技术、计算机网络技术等[17]。而其对农作物周边情况有很好地作用。能在周边进行远远地观察和控制，将所采集到的环境信息进行存储和处理，再将这些问题反馈给管理者。更重要的是管理人员可以同时监控几个站点的数据信息，这是对农业很大的突破[18~20]。目前这项技术分别在北上广等地区安装应用。通过这些地方的应用来不断改善这项技术。我相信对农业微环境的监测系统未来这段时间里一定会拥有更完善更有效的应用。
2 系统总体设计
2.1 设计思想
本课题主要对农业微环境多参数进行监测，如果按照普通的监测一般很容易，但是加上无线监测那就是另一回事了。而本课题主要是对光照度、温湿度、二氧化碳浓度参数的监测，那么就得使用测量这些参数的器件。但要能远距离掌控信息，那就得加上无线串口了。通过各传感器采集各种数据信息，在运用单片机来存储再通过无线串口来发送，之后再由另一块单片机进行接收并在显示板上显示。具体的设计思路就是这些，而这些都需要软件和硬件的支持。先将硬件按照设计的电路图焊接好，再用软件进行相应模块进行一定的编程，最后进行软硬件联调。
2.2 总体功能
农业微环境多参数无线监测系统由两个重要个体组成，分别是检测部分和显示部分。在检测部分有检测板，检测板上有单片机、无线串口、各种传感器，通过传感器测量光照度、温湿度、二氧化碳浓度等参数，而测得的参数则储存到单片机内，最后通过无线串口发送到显示板。显示板上有另一块单片机，还有显示器，同样还有无线串口。显示板通过无线串口接收检测板上的参数信息，将其发送到单片机再由单片机 进行储存，最后发送到显示器上显示相对应的参数信息，来实现监测的目标。
3 硬件部分
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 2
2 系统总体设计 2
2.1 设计思想 2
2.2 总体功能 2
3 硬件部分 3
3.1 总体框图 3
3.2 检测板 3
3.3 显示板 8
4 软件部分 10
4.1 编程语言的选择和简介 10
4.2 检测板主程序设计 11
4.3 温湿度程序模块 12
4.4 光照度程序模块 14
4.5 二氧化碳浓度采集模块 16
4.6 无线收发程序模块（发送） 18
4.7 定时器模块程序设计 21
4.8 显示板主程序设计 21
4.9 无线收发模块程序模块（接收） 22
4.10 显示器程序模块 24
5 软硬件联调 24
5.1 初始环境系统联调 24
5.2 环境变化系统联调 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 系统电路图 31
附录B 系统电路印刷图 33
附录C 程序代码 35
1 引言
1.1 课题研究背景及意义
在农业技术的发展迅速的今天，农业环境监控越来越重要，对于其要求也 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
越来越重要。若要实现现代化精准管理，同步及时获得农业环境现场数据信息是十分重要的，而信息农业研究最重要的是有效、快速的获得农业现场各种信息数据。无线通信网络技术的快速发展尤其是无线网络技术的发展成为监控农业信息有用的渠道[1]。农业向来是人类安生之本的产业，中国总人数约占世界总人数的22%，而可利用种植面积却不到世界的7%，仅仅如此小的种植面积养活了整个中国的人口简直是奇迹[2]。伴随经济的发展，中国的环境恶化和资源短缺同逐渐增长的人口的矛盾显著。一直以来我国农业都是通过资源换产量，而面对如今的矛盾，农业科技含量不足、生产技术落后等这些问题也逐渐显现出来。而要发展现代信息化农业，同样有很多问题需解决，像资源紧缺的问题，土壤恶化，环境恶化等问题。面对着如今的矛盾，我国对农产品产量需求十分迫切，而根据我国的实际情况，我们必须根据农业发展的实际需求，研究一些农业技术并将其掌控与应用，从而我国的农业技术更加发达，更加完善。与此同时，在农业发展之后，对我国的环境也会有好处，我们国家的生活问题也会因为农作物的收获而得到大大改善。
现如今科技迅猛发展，农业已经不是也不能是老式化的耕种。而农业微环境多参数无线监测系统则是农业发展的契机也是必经之路。而无线监测系统说到底就是应用无线传感网络技术来进行监测。无线监测技术可以在生态环境监测，土壤与水可持续利用，远程工况监控等农业领域发展[3~6]。使用该系统，我们能够有极其多的信息，其中有农作物周围的情况、农产品信息等，从而提高智能农业科学决策和实施水平。
无线传感网络是一种刚刚兴起的观念和技术[7][8]。该网络具有监测准确度高，容许错误性好，所包含的地方广等明显好处，对农作物周边情况的监控极为适用。通过运行平稳的无线传感器网络节点，整体网络可靠性得到重要保障。无线传感器节点能够实现低功耗同时可以获得精准的数据信息，虽然它的各个点遍布比较广还可以获得很多信息，但各个点都可把每个地方的情况信息没有错误的送到相应位置并存起来。这对农业微环境监测来说是十分重要的，对于其一些参数，像温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓等参数单纯的用老方法去测量成本较高，而且精确度也不高，该技术能够 妥善地处理这些出现的问题。
1.2 研究现状和发展趋势
传感技术由普通的传感器到现代化传感器再到无线传感器等这几个阶步骤。其中普通传感器是最早的传感器，只有数据采集的功能；现代化传感器的传感模块既能够采集数据信息，还能在一定程度上处理计算这些信息；无线传感器是在现代化传感器基础上建立的，增加了无线集成模块[9~16]。让它可以使数据情况得到很好地处理，并且能组成监控完好的部分。而在世界上无线传感网络( WSN) 是备受瞩目的研究范畴。它概括了传感器技术、无线通讯技术、信息处理技术、计算机网络技术等[17]。而其对农作物周边情况有很好地作用。能在周边进行远远地观察和控制，将所采集到的环境信息进行存储和处理，再将这些问题反馈给管理者。更重要的是管理人员可以同时监控几个站点的数据信息，这是对农业很大的突破[18~20]。目前这项技术分别在北上广等地区安装应用。通过这些地方的应用来不断改善这项技术。我相信对农业微环境的监测系统未来这段时间里一定会拥有更完善更有效的应用。
2 系统总体设计
2.1 设计思想
本课题主要对农业微环境多参数进行监测，如果按照普通的监测一般很容易，但是加上无线监测那就是另一回事了。而本课题主要是对光照度、温湿度、二氧化碳浓度参数的监测，那么就得使用测量这些参数的器件。但要能远距离掌控信息，那就得加上无线串口了。通过各传感器采集各种数据信息，在运用单片机来存储再通过无线串口来发送，之后再由另一块单片机进行接收并在显示板上显示。具体的设计思路就是这些，而这些都需要软件和硬件的支持。先将硬件按照设计的电路图焊接好，再用软件进行相应模块进行一定的编程，最后进行软硬件联调。
2.2 总体功能
农业微环境多参数无线监测系统由两个重要个体组成，分别是检测部分和显示部分。在检测部分有检测板，检测板上有单片机、无线串口、各种传感器，通过传感器测量光照度、温湿度、二氧化碳浓度等参数，而测得的参数则储存到单片机内，最后通过无线串口发送到显示板。显示板上有另一块单片机，还有显示器，同样还有无线串口。显示板通过无线串口接收检测板上的参数信息，将其发送到单片机再由单片机 进行储存，最后发送到显示器上显示相对应的参数信息，来实现监测的目标。
3 硬件部分
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