基于单片机的智慧农业监测装置设计与应用(附件)【字数：11274】
摘 要随着时代的发展，人们的生活水平不断提高，从事农业工作的人越来越少，传统的农业模式需要大量的人力物力来实现，相反，智慧农业利用现代化信息技术对农业实施实时监测，这不仅仅是工作效率提高了，同时一些因为人为造成的损失也能免则免了，因此发展智慧农业是当下农业发展的明智选择。本文描述的智慧农业监测系统，其主控制器为单片机，再加上传感器电路、A/D转换电路、实时时钟、键盘、存储电路、液晶显示电路等部分构成，并通过RS-485通信接口与其他部分相连。此设计可以实时监测光照强度、温湿度和土壤肥力，并根据预先设置值来进行调整。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外发展 1
1.3本设计要实现目标 2
第二章 整体设计方案 3
2.1方案设计 3
2.1.1系统总设计结构框图 3
2.1.2工作原理 3
2.2单片机选择 4
2.3传感器选择 4
2.3.1温湿度传感器选择 4
2.3.2光照强度传感器选择 4
2.4显示电路选择 5
2.5存储单元选择 5
第三章 硬件设计 6
3.1单片机最小系统模块 6
3.2 A/D转换模块 6
3.3键盘模块 7
3.4存储模块 8
3.5显示模块 8
3.6时钟模块 9
3.7报警模块 10
3.8数据采集模块 11
3.8.1温湿度采集 11
3.8.2光照强度采集 12
3.8.3土壤肥力采集 12
3.9通信模块 12
3.10总电原理图 13
第四章 系统软件设计 15
4.1软件设计总体思路 15
4.2主程序流程图 15
4.3 LCD显示流程图 16
4.4温湿度采集流程图 17
4.5数据判断流程图 18
第五章 仿真与调试 20
5.1仿真软件 20
5.2仿真步 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
骤 20
5.3模块仿真图 22
5.3.1时钟模块仿真 22
5.3.2测量数据仿真 23
5.3.3报警模块仿真 23
5.3.4 485通信模块仿真 24
5.4仿真调试问题与结果 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A软件程序 30
第一章 绪论
1.1研究背景
自古以来，人们就离不开衣食住行，但其中最基础的还是农业。近年来，我国一直处于人多地少的尴尬局面，在传统的农业耕作模式中，农民都是凭借着自己的经验给农田进行灌溉、施肥、喷药，这不仅需要巨大的人力物力以及财力，而且工作的效率也不怎么高。随着信息化时代的步伐，我国对土地的需求也在逐渐增多，每年都在增加工业用地、交通用地、城市用地以及住宅用地的面积，这样可使用的土地也会越来越少，甚至会占用农业土地，随着环境的不断恶化，我国土地的可利用率和可持续性也在不断下降。因此，我国农业必须要向现代化智能化农业方向发展。在现代化农业中，空气的温度、湿度、土壤的肥力、光照的强度等这些重要参数是农业生产过程中必须要进行监测的，毕竟农业生产环境的好坏对于农作物的产量有着重要作用，通过对这些参数数据的监测、分析，再结合庄稼生长的自然规律，对生产环境进行严格控制，使得庄稼能够得到最优质的环境，从而达到高产的目的。虽然国外对于智慧农业已经发展到了很成熟的阶段，有着一定的标准，但我国的气候与国外不同，使用其他国家的监控设备不仅价钱昂贵，而且与我国的气候不匹配。由于我国现如今对于温度、湿度、土壤肥力、光照强度的监测与控制都是人为操作，不仅产量不高，且容易造成损失。是以，为了提高农业生产的效率，促进农业在中国的发展，必须大力研究监控软件，且是能够符合国家气候的，从而能科学、合理地调节温度、湿度、光照强度和土壤所需的肥力，使得其生长环境有利于庄稼的生长，从而提高农业生产的科学化和准确性。
目前，随着智能农业的不断发展，对其安全性和多样性的要求也越来越高。特别是为了提高农业生产效率，农业自动化的需求也在不断增加。现在市场上单片机以及各种电子器件的性价越来越好，利用它们可相互结合性，使得农业实现自动化的可能性越来越高。现在农业规模小，要引进自动化的监测系统，考虑到成本问题，我们应该设计一套低成本高效率的自动监测系统。因此，利用单片机的高性价比设计了一套系统。该系统选用了单片机和传感器相互结合，通过RS485接口进行通信，从而实现对农业的监测。
1.2国内外发展
智慧农业是一种可改变农作物生长环境，不会因为外界的气候、四季的变化影响其生长，从而达到农作物的高效率、高产量的目的。它选用一种能够采光的材料作为所有或部分的结构材料，使得无论在任何季节都能培育农作物。
从很早开始，国外对于农作物的生长环境就进行了研究，最早的大概应该是在上世纪70年代。那个时候收集、分析和控制数据用的模拟仪器，经过10多年的研究，逐渐地发展成了数字化的控制系统。目前，基于计算机对于数据进行采集与控制的多因素综合控制系统正在研究中。在世界上很多国家的智能化农业发展的都比较迅速，尽管中国是比较晚的，但是它也正在往其发展的道路上。
在未来的几年甚至是几十年内，我们国家对于智慧农业的研究一定会加大。因为现在城镇化的需要，越来越少的人在种植农作物，已经远远满足不了人们的需求。只有大力发展农业设施和相应的农业技术，工厂进行大规模自动化种植，且大棚内装有环境监测装置，这样才能实时监测庄稼的生长环境，并根据需求及时做出相对应的操作，达到循环高效农业的生产。所以，在不久的将来我国的智慧农业一定会呈现出欣欣向荣的状态。
1.3本设计要实现目标
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外发展 1
1.3本设计要实现目标 2
第二章 整体设计方案 3
2.1方案设计 3
2.1.1系统总设计结构框图 3
2.1.2工作原理 3
2.2单片机选择 4
2.3传感器选择 4
2.3.1温湿度传感器选择 4
2.3.2光照强度传感器选择 4
2.4显示电路选择 5
2.5存储单元选择 5
第三章 硬件设计 6
3.1单片机最小系统模块 6
3.2 A/D转换模块 6
3.3键盘模块 7
3.4存储模块 8
3.5显示模块 8
3.6时钟模块 9
3.7报警模块 10
3.8数据采集模块 11
3.8.1温湿度采集 11
3.8.2光照强度采集 12
3.8.3土壤肥力采集 12
3.9通信模块 12
3.10总电原理图 13
第四章 系统软件设计 15
4.1软件设计总体思路 15
4.2主程序流程图 15
4.3 LCD显示流程图 16
4.4温湿度采集流程图 17
4.5数据判断流程图 18
第五章 仿真与调试 20
5.1仿真软件 20
5.2仿真步 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
骤 20
5.3模块仿真图 22
5.3.1时钟模块仿真 22
5.3.2测量数据仿真 23
5.3.3报警模块仿真 23
5.3.4 485通信模块仿真 24
5.4仿真调试问题与结果 26
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
附录A软件程序 30
第一章 绪论
1.1研究背景
自古以来，人们就离不开衣食住行，但其中最基础的还是农业。近年来，我国一直处于人多地少的尴尬局面，在传统的农业耕作模式中，农民都是凭借着自己的经验给农田进行灌溉、施肥、喷药，这不仅需要巨大的人力物力以及财力，而且工作的效率也不怎么高。随着信息化时代的步伐，我国对土地的需求也在逐渐增多，每年都在增加工业用地、交通用地、城市用地以及住宅用地的面积，这样可使用的土地也会越来越少，甚至会占用农业土地，随着环境的不断恶化，我国土地的可利用率和可持续性也在不断下降。因此，我国农业必须要向现代化智能化农业方向发展。在现代化农业中，空气的温度、湿度、土壤的肥力、光照的强度等这些重要参数是农业生产过程中必须要进行监测的，毕竟农业生产环境的好坏对于农作物的产量有着重要作用，通过对这些参数数据的监测、分析，再结合庄稼生长的自然规律，对生产环境进行严格控制，使得庄稼能够得到最优质的环境，从而达到高产的目的。虽然国外对于智慧农业已经发展到了很成熟的阶段，有着一定的标准，但我国的气候与国外不同，使用其他国家的监控设备不仅价钱昂贵，而且与我国的气候不匹配。由于我国现如今对于温度、湿度、土壤肥力、光照强度的监测与控制都是人为操作，不仅产量不高，且容易造成损失。是以，为了提高农业生产的效率，促进农业在中国的发展，必须大力研究监控软件，且是能够符合国家气候的，从而能科学、合理地调节温度、湿度、光照强度和土壤所需的肥力，使得其生长环境有利于庄稼的生长，从而提高农业生产的科学化和准确性。
目前，随着智能农业的不断发展，对其安全性和多样性的要求也越来越高。特别是为了提高农业生产效率，农业自动化的需求也在不断增加。现在市场上单片机以及各种电子器件的性价越来越好，利用它们可相互结合性，使得农业实现自动化的可能性越来越高。现在农业规模小，要引进自动化的监测系统，考虑到成本问题，我们应该设计一套低成本高效率的自动监测系统。因此，利用单片机的高性价比设计了一套系统。该系统选用了单片机和传感器相互结合，通过RS485接口进行通信，从而实现对农业的监测。
1.2国内外发展
智慧农业是一种可改变农作物生长环境，不会因为外界的气候、四季的变化影响其生长，从而达到农作物的高效率、高产量的目的。它选用一种能够采光的材料作为所有或部分的结构材料，使得无论在任何季节都能培育农作物。
从很早开始，国外对于农作物的生长环境就进行了研究，最早的大概应该是在上世纪70年代。那个时候收集、分析和控制数据用的模拟仪器，经过10多年的研究，逐渐地发展成了数字化的控制系统。目前，基于计算机对于数据进行采集与控制的多因素综合控制系统正在研究中。在世界上很多国家的智能化农业发展的都比较迅速，尽管中国是比较晚的，但是它也正在往其发展的道路上。
在未来的几年甚至是几十年内，我们国家对于智慧农业的研究一定会加大。因为现在城镇化的需要，越来越少的人在种植农作物，已经远远满足不了人们的需求。只有大力发展农业设施和相应的农业技术，工厂进行大规模自动化种植，且大棚内装有环境监测装置，这样才能实时监测庄稼的生长环境，并根据需求及时做出相对应的操作，达到循环高效农业的生产。所以，在不久的将来我国的智慧农业一定会呈现出欣欣向荣的状态。
1.3本设计要实现目标
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