农业微环境多参数无线监测系统硬件设计
农业微环境多参数无线监测系统的主要适用对象是类似于农业大棚、室内栽培等室内微环境，使用该系统对这类农业环境进行实时监测。在对系统的设计过程中选取几个会影响到农作物生长的参数，如温度、湿度、二氧化碳、光照强度等，然后通过比较选取相应的传感器进行参数采集。设计主要利用传感器的自动工作方式，主要是通过光强度传感器BH1750、温湿度传感器和二氧化碳传感器采集周围环境信息，将收集到的数据传送到STC89C52单片机。再由单片机将数据传送给无线传感器，通过无线传送和接收，最后通过显示器将数据显示出来。该系统不仅能够对农业微环境进行实时监测，而且可以应用于农业环境其他有关方面的研究。关键词 农业微环境，无线监测，无线传感器网络，环境信息采集
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 2
1.3 研究的主要内容及内容安排 3
2 农业微环境多参数无线监测系统的总体设计 3
2.1 农业微环境多参数无线监测系统的设计思想 3
2.2 总体功能 4
3 硬件设计 4
3.1 总体框图 4
3.2 STC89C52单片机 5
3.3 无线传感器 6
3.4 温湿度传感器 7
3.5 二氧化碳传感器 9
3.6 光敏传感器 9
3.7显示器 10
4 农业微环境多参数无线监测系统软件设计 12
4.1 编写语言的选择 13
4.2 检测板主程序模块 13
4.3 显示板主程序模块 21
5 软硬件联调 23
5.1 初始化环境调试 23
5.2 改变环境参数调试 24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录A 硬件电路图 30
附录B 印刷电路图 32
附录C 程序代码 34
1 绪论
1．1 课题研究背景和意义
虽然到目前为止中国仍然是发展中国家，但是自从1949年新中国成立后推行土地改革，尤 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
其是1978年开始推行改革开放之后不仅仅是经济的快速发展同时也推动着农业的飞速发展，但是这也就意味着人们对农业环境的实时监测要求也会越来越严格，这就要求人们能够达到精准农业的高度，它是一种高新技术与农业完美结合的现代高新技术，其中不仅包括农业工程相关的技术，还包含地球地理空间信息的综合应用和计算机辅助决策技术[1]。通过对精准农业的基本介绍可以发现发展精准农业可以加快农业现代化步伐。我国农业应该从现在开始发展精准农业,降低生产成本,提高农产品质量,以提高我国农产品的竞争力[2]。精准农业是利用信息和通信技术与农业管理的最佳农业实践，需要从农田采集，传输和处理大量的数据[3]。利用生物技术、计算机及网络通讯技术等对农业环境中某些重要的参数进行实时监测，通过监测到的数据在进行人工调控的系统，这样的农业微环境多参数无线监测系统能够为农作物提供最佳的生长环境，所以这应该是我国当前需要研究的的重要课题[4]。
自改革开放以来，通过实行对外开放带动着整个中国的经济快速发展，经济发展的同时我们也不应该忘记农业现代化的重要性。就现在的农业经济发展速度而言我国的农业种植已经无法满足人们的需求，有人说我国土地资源丰富是全球占地面积第三的国家，但事实上我国大部分的土地不适合用来种植作物。就是因为农业不可或缺的地位所以我们要努力发展农业，学习更好更高效的技术使其可以跟上现代经济发展的步伐，这就必须让人们正视这个问题并且愿意使用现代高新技术来渐渐改善传统的农业生产方式。
我国是农业大国，环境的变化对农业生产的质量和产量有着很大的影响，但在自然环境的状态下人们很难干预环境对农业生产的影响，所以为了减少自然环境对农作物产生巨大影响人们设计出了温室大棚。温室环境监测和控制是通过预防作物病害来提高生产力的关键[5]。温室大棚能够透光、保温，再不是以植物生长的季节，能够提供生育期和提高产量。温室大棚之所以能够有效的控制农作物生长环境，是因为它内部有着辅助照明系统、供水系统、温控系统及温室控制系统。可是一般像这样一套完整的监测系统也代表着高额的成本，而且大多数的操作系统因为使用现代高新科技所以其操作界面较为复杂，这就要求操作人员有一定的操作经验，所以像这种先进的温室大棚技术在中国 进行农业种植的人并不会引进和采用，他们中大大多数还是愿意采用做传统的人工监测法对大棚的环境进行监测，因为这种方法成本低。但是传统的检测方法实施困难，而且很难达到专业技术的实时监测。就是因为不能实时监测所以无法在最恰当的时机对农作物的生长环境进行准确的调控，例如传统种植只能定时浇水但是精准农业是在农作物缺水时及时浇水，传统农业无法很好的监测二氧化碳浓度但是精准农业可以准确的实时监测等。农业需要彻底监督以能够获得植被，邻里地方气候疾病和人的选择之间的实时响应。因为网络的标量（例如，温度，湿度等）传感器允许数据采集温室的控制，以优化资源的消耗（能源，水等）同时无线传感器网络也可以带来解决方案，开发智能建筑的农业与监管政策[6]。 和传统农业监测相比，无线农业微环境多参数无线监测系统具有以下几个主要特点：
（1） 易于安装使用和维护，能够长期稳定运行 ；
（2） 能够进行连续实时监测 ；
（3） 对于周围环境的测量准确度高；
（4） 系统稳定性高；
（5） 能够同时对温湿度、光照、二氧化碳进行实时监测。
1．2 研究现状和发展趋势
人类对农业环境质量重要性的初步认识可以说是由来已久的。我国在20世纪80年代开始先后在全国建立农业环境监测站，建站工作的迅速发展说明了我国对农业环境保护工作的重视，也说明农业环境监测工作对国家社会和经济发展的重要性。因此在农业生态环境监测领域，我们应该学习美国、法国和日本等一些发达国家怎么样综合运用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络[7]。只有建立一个全国性的监测平台这样才能实现对农业微环境的实时监测，确保农业生态环境的可持续发展[8]。
由于之前的各种因素导致我国在农业现代化方面的起步时间比国外许多国家都落后，我国的农业现代化程度，无论在发展的深度上、普及度上、还是在最后能过达到的成果上，都存在着很大的差距，而这些差距不是一朝一夕就能赶上的，所以我国在农业现代化建设方面还是需要更加重视[9]。
众所周知二十一世纪是一个互联网时代，众多技术的发展都与互联网有着密不可分的联系，当然有关农业环境监测的技术也不例外。随着科学技术的迅速发展，传统的农业方法无法跟上现代经济的快速发展。因此，人们利用先进的现代科学技术来改善现代农业技术，如温室、作物杂交、土壤耕作、空间育种等。近年来我国在温室环境监测领 域上做了很多研究，并且在温室栽培等技术上获得了显著成果[10]。由于温室的温度和湿度必须经常监测，以确保最佳的条件下，所以使用无线传感器网络来远程收集数据[11]。然而，目前所使用的的温室测控系统其中大部分都采用有线布网和人工测量，这样就会降低工作效率而且最后测量得到的数据也不够准确。此外，系统中的每个监控点没有自组织功能和自愈能力，维护工作量大，也不利于系统升级[12]。但是因为我国二十世纪八十年代以来才开始踏足该领域，缺乏先进的技术与设备，使得我国在环境监测领域能力低，现代化农业生产能力有限，因此我国在温室环境监测领域还有很多地方需要提高。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 2
1.3 研究的主要内容及内容安排 3
2 农业微环境多参数无线监测系统的总体设计 3
2.1 农业微环境多参数无线监测系统的设计思想 3
2.2 总体功能 4
3 硬件设计 4
3.1 总体框图 4
3.2 STC89C52单片机 5
3.3 无线传感器 6
3.4 温湿度传感器 7
3.5 二氧化碳传感器 9
3.6 光敏传感器 9
3.7显示器 10
4 农业微环境多参数无线监测系统软件设计 12
4.1 编写语言的选择 13
4.2 检测板主程序模块 13
4.3 显示板主程序模块 21
5 软硬件联调 23
5.1 初始化环境调试 23
5.2 改变环境参数调试 24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录A 硬件电路图 30
附录B 印刷电路图 32
附录C 程序代码 34
1 绪论
1．1 课题研究背景和意义
虽然到目前为止中国仍然是发展中国家，但是自从1949年新中国成立后推行土地改革，尤 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
其是1978年开始推行改革开放之后不仅仅是经济的快速发展同时也推动着农业的飞速发展，但是这也就意味着人们对农业环境的实时监测要求也会越来越严格，这就要求人们能够达到精准农业的高度，它是一种高新技术与农业完美结合的现代高新技术，其中不仅包括农业工程相关的技术，还包含地球地理空间信息的综合应用和计算机辅助决策技术[1]。通过对精准农业的基本介绍可以发现发展精准农业可以加快农业现代化步伐。我国农业应该从现在开始发展精准农业,降低生产成本,提高农产品质量,以提高我国农产品的竞争力[2]。精准农业是利用信息和通信技术与农业管理的最佳农业实践，需要从农田采集，传输和处理大量的数据[3]。利用生物技术、计算机及网络通讯技术等对农业环境中某些重要的参数进行实时监测，通过监测到的数据在进行人工调控的系统，这样的农业微环境多参数无线监测系统能够为农作物提供最佳的生长环境，所以这应该是我国当前需要研究的的重要课题[4]。
自改革开放以来，通过实行对外开放带动着整个中国的经济快速发展，经济发展的同时我们也不应该忘记农业现代化的重要性。就现在的农业经济发展速度而言我国的农业种植已经无法满足人们的需求，有人说我国土地资源丰富是全球占地面积第三的国家，但事实上我国大部分的土地不适合用来种植作物。就是因为农业不可或缺的地位所以我们要努力发展农业，学习更好更高效的技术使其可以跟上现代经济发展的步伐，这就必须让人们正视这个问题并且愿意使用现代高新技术来渐渐改善传统的农业生产方式。
我国是农业大国，环境的变化对农业生产的质量和产量有着很大的影响，但在自然环境的状态下人们很难干预环境对农业生产的影响，所以为了减少自然环境对农作物产生巨大影响人们设计出了温室大棚。温室环境监测和控制是通过预防作物病害来提高生产力的关键[5]。温室大棚能够透光、保温，再不是以植物生长的季节，能够提供生育期和提高产量。温室大棚之所以能够有效的控制农作物生长环境，是因为它内部有着辅助照明系统、供水系统、温控系统及温室控制系统。可是一般像这样一套完整的监测系统也代表着高额的成本，而且大多数的操作系统因为使用现代高新科技所以其操作界面较为复杂，这就要求操作人员有一定的操作经验，所以像这种先进的温室大棚技术在中国 进行农业种植的人并不会引进和采用，他们中大大多数还是愿意采用做传统的人工监测法对大棚的环境进行监测，因为这种方法成本低。但是传统的检测方法实施困难，而且很难达到专业技术的实时监测。就是因为不能实时监测所以无法在最恰当的时机对农作物的生长环境进行准确的调控，例如传统种植只能定时浇水但是精准农业是在农作物缺水时及时浇水，传统农业无法很好的监测二氧化碳浓度但是精准农业可以准确的实时监测等。农业需要彻底监督以能够获得植被，邻里地方气候疾病和人的选择之间的实时响应。因为网络的标量（例如，温度，湿度等）传感器允许数据采集温室的控制，以优化资源的消耗（能源，水等）同时无线传感器网络也可以带来解决方案，开发智能建筑的农业与监管政策[6]。 和传统农业监测相比，无线农业微环境多参数无线监测系统具有以下几个主要特点：
（1） 易于安装使用和维护，能够长期稳定运行 ；
（2） 能够进行连续实时监测 ；
（3） 对于周围环境的测量准确度高；
（4） 系统稳定性高；
（5） 能够同时对温湿度、光照、二氧化碳进行实时监测。
1．2 研究现状和发展趋势
人类对农业环境质量重要性的初步认识可以说是由来已久的。我国在20世纪80年代开始先后在全国建立农业环境监测站，建站工作的迅速发展说明了我国对农业环境保护工作的重视，也说明农业环境监测工作对国家社会和经济发展的重要性。因此在农业生态环境监测领域，我们应该学习美国、法国和日本等一些发达国家怎么样综合运用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络[7]。只有建立一个全国性的监测平台这样才能实现对农业微环境的实时监测，确保农业生态环境的可持续发展[8]。
由于之前的各种因素导致我国在农业现代化方面的起步时间比国外许多国家都落后，我国的农业现代化程度，无论在发展的深度上、普及度上、还是在最后能过达到的成果上，都存在着很大的差距，而这些差距不是一朝一夕就能赶上的，所以我国在农业现代化建设方面还是需要更加重视[9]。
众所周知二十一世纪是一个互联网时代，众多技术的发展都与互联网有着密不可分的联系，当然有关农业环境监测的技术也不例外。随着科学技术的迅速发展，传统的农业方法无法跟上现代经济的快速发展。因此，人们利用先进的现代科学技术来改善现代农业技术，如温室、作物杂交、土壤耕作、空间育种等。近年来我国在温室环境监测领 域上做了很多研究，并且在温室栽培等技术上获得了显著成果[10]。由于温室的温度和湿度必须经常监测，以确保最佳的条件下，所以使用无线传感器网络来远程收集数据[11]。然而，目前所使用的的温室测控系统其中大部分都采用有线布网和人工测量，这样就会降低工作效率而且最后测量得到的数据也不够准确。此外，系统中的每个监控点没有自组织功能和自愈能力，维护工作量大，也不利于系统升级[12]。但是因为我国二十世纪八十年代以来才开始踏足该领域，缺乏先进的技术与设备，使得我国在环境监测领域能力低，现代化农业生产能力有限，因此我国在温室环境监测领域还有很多地方需要提高。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2281.html
