温室大棚无线报警硬件子系统
在农业领域中，温室中的作物生产量越来越高。作物生产和保护的组成部分主要是对温室的环境检测以及采取的相应控制。众所周知，温室中最重要的参数就是温度和湿度。本文提出用温湿度数据传感器来检测温室大棚中的温度与湿度。系统的组成部分主要有无线检测节点和主控节点。无线传输模块主要包含温湿度传感器的监测模块和无线传输系统。主控模块主要包括SIM800通信模块，显示模块，蜂鸣器报警模块，调节模块等。基于这个系统，温室的温湿度可以被监控。一旦温湿度数值超过预设参数值，调节模块则采取相应的措施。关键词 温室，湿度，温度，无线通信
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状、趋势 1
1.3 研究内容 3
2 温室监控系统的总体设计 3
2.1 方案的总体设计 3
2.2 系统硬件的总体设计 4
2.3 系统软件的总体设计 4
3 硬件电路的设计与实现的功能 8
3.1 系统硬件电路的总体设计 8
3.2 主控部分 8
3.3 LCD1602 液晶模块接口电路设计 10
3.4 声光报警系统的电路设计 12
3.5 温湿度传单器DHT11实物介绍与电路图 13
3.6 电源模块的设计 14
3.7 键盘以及显示电路 17
3.8 SIM800模块接口电路设计 18
3.9 风扇和继电器 19
3.10 NRF24L01无线传感器的设计 20
4 系统测试 22
4.1 PCB制作软件 22
4.2 系统样机的设计 23
4.3 系统的室内性能的检验 24
4.4 测试结果分析 26
5 总结与展望 27
致谢 29
参考文献
附录
1 绪论
1.1 研究背景
从人类文明起源开始以来，中国就是一农业大国。随着经济水平的不断提高，科学技术的不断进步[1]，我国的农业水平也达到了很高的水准[2]，与此同时也凸现出越来越多的问题[3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
]。这些问题严重的制约着我国农业的进步。其中最突出的2点是：人口众多，人均资源短缺。因此，高效、现代化的高新科技手段必不可少,我们必须利用现代科技手段，把我国传统农业的低效发展方式，转变成优质、高效、高产的现代化科技型农业[4]。现代化的温室大棚就是现代科技型农业发展的一个典型代表。温室大棚技术的全面推广有利于我国农业的发展，而且是实现农业现代化的好办法。
1.2 国内外研究现状、趋势
1.2.1 国内温室技术研究现状
中国进行温室栽培植物比世界上任何一个国家都早，古代我国劳动人民在栽培植物的时候就注意采取保护措施，但是直到上个世纪，仍然处于一个低水平阶段。生产效率低下，农作物不仅产量差，质量也没有任何保证。因为当时的环境差，大棚材料大多以塑料、玻璃为主，条件非常简陋，而且对室内温湿度等环境因素也不能够很好的控制，这一问题严重制约着我国温室栽培技术的发展和进步[5]。
20世纪末，我国从发达的国家引进了一批现代化的温室系统，例如加温系统，灌溉系统，监测与集中管制系统等，这对于我国农业向高效智能化、集成化发展有着重要的意义。
温室大棚的系统较为复杂，不仅内部的环境变量多，且各个变量之间的关系更是错综复杂，无规律可循，加上外部扰动随机性，给温室大棚研究带来了不少的阻力。改造型温室、玻璃温室和具有现代化特色的温室是大棚技术发展所经历的多个阶段,由于各地环境，发展以及其他因素的差异，不同种类的大棚在各个地方仍然可以看到。
1.2.2 国外温室技术研究现状
国外对现代温室大棚的研究要比国内早的多，早在上个世纪50年代，美国就建立了世界上第一个人工气候室。日本在上世纪也大力发展现代大棚农业，由单一向多型化结构转化。由于较早的将科学技术运用于温室上，西方那些发达国家也更快的实现了温室大棚的标准化和现代化，从而带动了农村科技化水平的大幅度提高和对环境调控能力的进步。
澳大利亚推出全封闭式温室生态体系，对信号进行数据记录与传输。综合视频技术，对温室环境进行监控与检测，由温室内的机器人或者操作手对植物进行栽培，这种生态系统极大地提高了产品生产率，且节约了大量的劳动力。
1.2.3 温室大棚监控发展概述
随着现代科技型农业的高速发展[6]，在工业和农业的生产过程中，故障报警和周围环境状态的监控成为系统能够稳定和安全运行，提高系统的生产效率和保证生产质量的必不可少的因素，加上采取远程数据监控手段，已成为国内外关注的焦点。这一综合性问题涉及多学科，监测方式也历经从原来单一监测转变成多元化检测，到现在的远距离监控系统这一历程。
一开始的测控系统只有一台机子控制，由一台计算机和一块或者多块功能模块组成。它的特点是集中式控制，多用户联机，而且此测控系统只是针对某固定的测控对象。它的信息的采集与控制仅仅只能在系统的内部进行，所以控制缺陷很明显，具有明显的使用局限性。
随着对测控系统研究的不断深入，出现了第二代监控系统，较之与第一代的测控系统，它的集散化，局域网控制的特征显而易见，且是一种基于农业局域网的相对开放的系统。主要针对的多辅助点、地域分布点和较大型设备主机，把各个局部的现场和本地计算机通过局域网互联起来，可以对现场控制设备进行集中操作，将现场的信息集中搜集，集中处理，做到信息共享，实现分布式管理。由于第二代系统具备很大的灵活性和极强的扩展性[7]，因此第二代监控系统的信息处理是在局域网内部进行的。
进入21世纪，日渐发达的科学技术，尤其是信息技术的不断提高，监控技术也有了更高飞跃。把计算机当作为主核心，控制数据采集器，经过数据采集器搜集现场的物理信息，再由总线把数据传给主控核心单片机，然后进行处理以及分析。数据和参数的设定可以通过键盘来完成。如果现场的环境参数超过预设的数值，可以通过SIM800模块传输到用户的手机上，从而进行报警。也可以经过RS232将单片机上面的数据输送到PC端[8]，进行处理和显示，从而完成温室大棚的温湿度检测与管制[9]。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状、趋势 1
1.3 研究内容 3
2 温室监控系统的总体设计 3
2.1 方案的总体设计 3
2.2 系统硬件的总体设计 4
2.3 系统软件的总体设计 4
3 硬件电路的设计与实现的功能 8
3.1 系统硬件电路的总体设计 8
3.2 主控部分 8
3.3 LCD1602 液晶模块接口电路设计 10
3.4 声光报警系统的电路设计 12
3.5 温湿度传单器DHT11实物介绍与电路图 13
3.6 电源模块的设计 14
3.7 键盘以及显示电路 17
3.8 SIM800模块接口电路设计 18
3.9 风扇和继电器 19
3.10 NRF24L01无线传感器的设计 20
4 系统测试 22
4.1 PCB制作软件 22
4.2 系统样机的设计 23
4.3 系统的室内性能的检验 24
4.4 测试结果分析 26
5 总结与展望 27
致谢 29
参考文献
附录
1 绪论
1.1 研究背景
从人类文明起源开始以来，中国就是一农业大国。随着经济水平的不断提高，科学技术的不断进步[1]，我国的农业水平也达到了很高的水准[2]，与此同时也凸现出越来越多的问题[3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
]。这些问题严重的制约着我国农业的进步。其中最突出的2点是：人口众多，人均资源短缺。因此，高效、现代化的高新科技手段必不可少,我们必须利用现代科技手段，把我国传统农业的低效发展方式，转变成优质、高效、高产的现代化科技型农业[4]。现代化的温室大棚就是现代科技型农业发展的一个典型代表。温室大棚技术的全面推广有利于我国农业的发展，而且是实现农业现代化的好办法。
1.2 国内外研究现状、趋势
1.2.1 国内温室技术研究现状
中国进行温室栽培植物比世界上任何一个国家都早，古代我国劳动人民在栽培植物的时候就注意采取保护措施，但是直到上个世纪，仍然处于一个低水平阶段。生产效率低下，农作物不仅产量差，质量也没有任何保证。因为当时的环境差，大棚材料大多以塑料、玻璃为主，条件非常简陋，而且对室内温湿度等环境因素也不能够很好的控制，这一问题严重制约着我国温室栽培技术的发展和进步[5]。
20世纪末，我国从发达的国家引进了一批现代化的温室系统，例如加温系统，灌溉系统，监测与集中管制系统等，这对于我国农业向高效智能化、集成化发展有着重要的意义。
温室大棚的系统较为复杂，不仅内部的环境变量多，且各个变量之间的关系更是错综复杂，无规律可循，加上外部扰动随机性，给温室大棚研究带来了不少的阻力。改造型温室、玻璃温室和具有现代化特色的温室是大棚技术发展所经历的多个阶段,由于各地环境，发展以及其他因素的差异，不同种类的大棚在各个地方仍然可以看到。
1.2.2 国外温室技术研究现状
国外对现代温室大棚的研究要比国内早的多，早在上个世纪50年代，美国就建立了世界上第一个人工气候室。日本在上世纪也大力发展现代大棚农业，由单一向多型化结构转化。由于较早的将科学技术运用于温室上，西方那些发达国家也更快的实现了温室大棚的标准化和现代化，从而带动了农村科技化水平的大幅度提高和对环境调控能力的进步。
澳大利亚推出全封闭式温室生态体系，对信号进行数据记录与传输。综合视频技术，对温室环境进行监控与检测，由温室内的机器人或者操作手对植物进行栽培，这种生态系统极大地提高了产品生产率，且节约了大量的劳动力。
1.2.3 温室大棚监控发展概述
随着现代科技型农业的高速发展[6]，在工业和农业的生产过程中，故障报警和周围环境状态的监控成为系统能够稳定和安全运行，提高系统的生产效率和保证生产质量的必不可少的因素，加上采取远程数据监控手段，已成为国内外关注的焦点。这一综合性问题涉及多学科，监测方式也历经从原来单一监测转变成多元化检测，到现在的远距离监控系统这一历程。
一开始的测控系统只有一台机子控制，由一台计算机和一块或者多块功能模块组成。它的特点是集中式控制，多用户联机，而且此测控系统只是针对某固定的测控对象。它的信息的采集与控制仅仅只能在系统的内部进行，所以控制缺陷很明显，具有明显的使用局限性。
随着对测控系统研究的不断深入，出现了第二代监控系统，较之与第一代的测控系统，它的集散化，局域网控制的特征显而易见，且是一种基于农业局域网的相对开放的系统。主要针对的多辅助点、地域分布点和较大型设备主机，把各个局部的现场和本地计算机通过局域网互联起来，可以对现场控制设备进行集中操作，将现场的信息集中搜集，集中处理，做到信息共享，实现分布式管理。由于第二代系统具备很大的灵活性和极强的扩展性[7]，因此第二代监控系统的信息处理是在局域网内部进行的。
进入21世纪，日渐发达的科学技术，尤其是信息技术的不断提高，监控技术也有了更高飞跃。把计算机当作为主核心，控制数据采集器，经过数据采集器搜集现场的物理信息，再由总线把数据传给主控核心单片机，然后进行处理以及分析。数据和参数的设定可以通过键盘来完成。如果现场的环境参数超过预设的数值，可以通过SIM800模块传输到用户的手机上，从而进行报警。也可以经过RS232将单片机上面的数据输送到PC端[8]，进行处理和显示，从而完成温室大棚的温湿度检测与管制[9]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2615.html
