1105130325-黄志强-基于无线网络的温室大棚监控系统的设计
毕业设计
基于无线网络技术的温室监控系统设计
学生姓名：黄志强
指导教师：崔新忠（讲师）
专业名称：自动化
所在学院：信息工程学院
2015年6月
目录
摘要..................................................... I Abstract ................................................ II 第一章前言 (1)
1.1 研究意义 (1)
1.2 国内外现状 (1)
1.3 本文研究的主要内容 (1)
第二章系统总体设计方案 (2)
2.1 本系统的设计要求 (2)
2.2硬件功能设计 (3)
2.3软件功能设计 (4)
第三章系统硬件设计 (10)
3.1 主控芯片模块的实现 (10)
3.2 数据采集模块的实现 (12)
3.3 太阳能随动模块的实现 (20)
3.4 灯光补偿模块的实现 (22)
3.6 恒温控制模块的实现 (24)
3.7 报警和显示模块模块的实现 (25)
3.8 补水电路模块的实现 (26)
第四章系统软件设计 (28)
4.1 主控芯片程序的实现 (28)
4.2 上位机程序的实现 (34)
4.3 传输协议的实现 (42)
4.4 数据库的实现 (43)
第五章结论 (45)
致谢 (46)
参考文献 (47)
摘要
本文对国内、外温室大棚的现状进行调研后，根据我国温室大棚的不足之处，结合时下流行的无线网络技术和电子技术，设计了基于无线网络技术的温室监控系统，该系统采用计算机技术结合传感器技术，多温室大棚内部的环境参数进行采集、分析、处理等操作，同时将其发送到上位机和移动终端中，并在上位机和移动终端中对温室内部的环境进行远程调控。同时，也会将异常数据保存在远程数据库中。该系统具有智能化程度高，可扩展性、移植性强，操作简单，使用方便等特点。
关键字：温室，大棚，单片机，传感器，数据采集
Abstract
After the research on the status of greenhouses at home and abroad, according to the disadvantages of greenhouses in China, combining popular wireless network technology and electronic technology, the paper designs a greenhouse monitoring system based on wireless network technology, which adopts computer technology combined with sensor technology to conduct operations such as collection, analysis, handling with environmental parameters inside the greenhouse. At the same time, it sends them to the upper computer and mobile terminal, and remotely monitors internal environment of the greenhouse on the upper computer and mobile terminal. Meanwhile, it stores abnormal data in remote database. The system is featured with high intelligence, good expandability, strong portability, easy operation and convenient using.
Key words:Greenhouses, Sheds, Single-chip Microcomputer, Sensors, Data
acquisition
第一章前言
1.1 研究意义
我国温室大棚未来的发展方向，是会随着我国科学实力，经济实力，军事实力已经综合国力的增强，我国温室大棚的发展一定会向区域生产化、生产节能化、生产专业化的方向发展，会形成科技含量高、自动化水平高、机械化程度高、集团规模化、产业集中化的新型工厂型农业发展。
然而目前，我国传统农业的温室大棚控制系统还是停留在上世纪末的技术水平上，这些温室大棚系统存在者操作不够简单方便、线路布局复杂难以控制、需要投资额度大、后续研发不易等问题。
设计的主要目的是设计一个基于网络技术的温室大棚的二次开发平台，此设计能够作为一般功能性大棚的监控使用，同时也可以让需求不同的使用者根据自己的具体使用标准，在本系统的基础上进行二次开发以满足我国不同的使用者（农业生产者，科研机构，部队等多种使用者）的各自不同的使用需求。
1.2 国内外现状
目前世界上一些发达国家已经开始大力发展集约化的温室产业，已经基本实现了温室大棚内部温度、光照、水、气、肥使用计算机进行调整和控制。
现在，欧美国家开始要求控制能够在远离温室的计算机控制室或者移动终端上就能够完成，即远程控制。在此之外，还支持网络连接多个通讯平台，使用者可以原通过十分形象、直观的图形化界面与分布式的控制系统进行通信，就像在现场操作一样，给人以身临其境之感[1][2]。
相对于国外温室大棚的发展，我国农业计算机的面向温室大棚的应用是从上世纪七十年代起步的[5]，在上世纪80年代左右计算机技术正式开始应用于温室大棚的控制和管理领域。
在上世纪90年代初期的时候，我国广大的农业科研工作者首次开发了基于微软操作系统的温室大棚控制软件；上世纪90年代中后期，我国科研工作者又继续研制出了温室软硬件控制系统，该系统已经能够对温室大棚的营养液系统、温度、光照、CO2 、施肥等进行计算机控制，是目前我国目前已经实现国产化的温室计算机控制系统[4]。
1.3 本文研究的主要内容
本文主要通过单片机作为下位机的微处理器，控制下位机的各个模块，进行数据的读取通过RS232与上位机建立通信。将数据传与上位机进行分析。
同时，利用PC机作为上位机，获取下位机的各项数据。同时将该信息上传至数据库，用以保存或查询。
第二章系统总体设计方案
本设计的的系统整体架构图图1所示：
图1 系统整体架构图
2.1 本系统的设计要求
根据本第一章的内容，结合我国的实际情况，对本设计提出了如下要求：
操作简单、可移植性良好、数据采集全面、改善生长环境、安全性高、可靠性好、
价格低廉、可扩展性良好、维护简单。
2.1.1 操作简单
因为本设计的面向操作人员是广大农户，他们普遍的文化程度不高，因此本设计的操作系统应该较为简单，方便学习。让广大农户能够快速掌握操作方式，操作方式直接，操作功能全面。因此本设计的操作系统应该操作简单。
2.1.2 可移植性良好
由于我国国土面积广大，地理环境多样、复杂。从我国南部到北部，从东部到西部，有着温差大，土质环境多样，种植的农作物种类不同，所需环境不同等诸多因素影响，所以就要求本设计能够适应多种环境，能够种植多种农作物。因此本设计必须拥有良好可以移植性。
2.1.3 数据采集全面
在温室大棚的生产过程中，能够影响农作物生产的环境因素多种多样，例如室内温度，土壤的湿度，空气的湿度百分比，土壤肥力的肥沃程度等等。因此，本设计对数据的采集应该全面。
2.1.4 改善生长环境
为了使大棚内农作物的生长环境最适合该农作物的生产，所以对于不利于或者不适宜的生长环境就需要改变。因此本设计必须具备改善生长环境的能力。
2.1.5 安全性高
为了保障农户的利益，让农户的免受意外损失，免受犯罪分子的威胁，因此本设计必须具有很好的安全性。
2.1.6 可靠性好
为了保障广大农户的经济利益不受到意外状况而产生的损失损失，减少由于意外断电，断水等不可以逆因素而产生的损失，因此本设计必须具有优良的可以靠性，保证在绝大部分情况下可以正常运行。
2.1.7 价格低廉
为了降低本设计的推广成本，便于本设计的系统化，规模化应用，同时降低农机的生产成本，因此本系统应该价格低廉。
2.1.8 可扩展性良好
为了适合不同的使用人群，例如科研机构，部队等，让用户实现非通用的，独有的使用环境，因此系统必须支持一定的可以扩展性[6]。
2.1.9 维护简单
为了让使用者在使用过程中便于对设计进行维修和维护等，因此本设计必须具有良好的维护性。
综上所述，本设计应该具有上述九个特点，完成上面九个技术要求。
2.2硬件功能设计
本设计中的硬件主要承当的作用是：
1）在主控芯片的控制下，采集各自对应的数据
2）在主控芯片的控制下，进行大棚内部条件的改善
3）外围功能1，2的实现
本设计中的硬件功能主要有：
主控芯片模块、数据采集模块、太阳能随动模块、灯光补偿模块、蓄能模块、恒温控制模块、报警和显示模块、补水电路模块，同时，使用者可以按照各自的要求进行对应的扩展。
2.2.1 主控芯片模块
本模块的作用是统筹下述述所有功能的驱动、控制、监测、数据处理等，同时，和上位机进行数据交互。
1）主控芯片的选择
2）主控芯片外围电路的设计
2.2.2 数据采集模块设计
本模块的主要功能是用在主控芯片的控制下，经过A/D转换芯片，将采集到的模拟值装换成对应的数字值，供主控芯片使用。本模块的设计重点是：
1）A/D采集芯片的选择
2）A/D采集芯片外围电路的设计
3）数据传感器的选择
2.2.3 太阳能随动模块设计方案
本模块的主要功能是以主控芯片控制42步进电机转动，根据数据采集而来的信息，进行处理，驱动42步进电机左右旋转，让光能发电板受到的光照强度始终最强。本模块的设计重点是：
1）光敏传感器的外围电路
2）42步进电机的驱动电路的设计
2.2.4 灯光补偿模块设计方案
本模块的主要功能是在光敏传感器采集到温室内灯光强度不够的时候，通过驱动本模块进行分级灯光补偿，让大棚内部的光照强度时时刻刻保持在最优强度。本模块的设计重点是：1）光敏传感器的外围电路（由于在2.2.1大阳能随动模块设计方案中已经对这个电路进行了设计，这里不再进行重复设计！）
2）补偿LED灯光电路设计
2.2.5 蓄能模块设计方案
本模块的作用是在外界断电之后，能够以蓄电池储蓄的电力维持本设计最低运行要求运行，维持到外部电源恢复之后，系统转至正常工作。因此，蓄电模块是设计中一个十分重要的模块。本模块的设计重点是：
1）稳压、滤压装置（过滤12V以下电压，将12V以上电压降至12V）
2）太阳能充电电路的设计
2.2.6 恒温模块设计方案
本模块的作用是在温度传感器检测到温度异常之后，驱动本模块让温度脱离异常状态。本模块的设计重点是：
1）半导体驱动电路的设计
2）风扇驱动电路的设计
2.2.7 报警和显示模块设计方案
本模块的作用是将传感器采集来的数据交由显示屏进行显示，异常状态下驱动对应的蜂鸣器鸣叫和LED灯闪烁。本模块的设计重点是：
1）XPT20461芯片A/D转换电路
2）蜂鸣器电路的设计（单一，实际运用时多个电路并联使用）
3）LCD显示屏驱动电路的设计
2.2.8. 补水电路设计方案
本模块的作用是是通过驱动芯片接受主控芯片发出的信号，根据对应的信号驱动抽水电机按照不同的速率工作，提供不同的水量。本模块的设计重点是：
1）抽水机分布的设计
2）驱动电路的设计
本设计的硬件功能图如图2所示：
2.3软件功能设计
本设计的软件功能在本设计中是十分重要的，起到了枢纽作用，因此软件的实现也是本设计的重点和难点。
本设计的软件的设计主要分为下述几个方向：
1）主控芯片程序的设计
2）上位机程序的设计
3）传输协议的设计
4）数据库的设计
2.3.1 主控芯片程序的设计
主控芯片的程序在本设计的地位十分重要，它是本设计中下位机的控制中枢，同时也是和上位机进行通信的桥梁。
图2 硬件功能示意图
主控芯片程序分为如下设计：
数据采集程序设计、反馈调节程序设计、太阳能随动模块程序设计、时间控制程序设计同时，每个程序的设计都应该符合下述要求：
2.3.1.1 数据采集程序设计
大棚内的数据是本设计十分重要的一个环节，它是其他环节的基础。
1）空气温度采集
大棚内的温度对于农作物的生长是十分重要的，通过硬件传感器收集到温度的模拟量数据，通过本设计所选择的A/D采集芯片，将采集的数据装换成数字量供主控芯片使用，在用程序将其温度分级 ---- 正常，低温，高温：
正常温度条件下不进行任何操作，低温条件下驱动恒温控制模块将温度升高，高温条件下驱动恒温控制模块降低温度。
其作用是在温度异常的情况下，给出对应的异常代码。
2）土壤湿度采集
温室大棚内部的土壤湿度条件是影响农作物生长的一个重要的参数条件，因此将土壤的湿度维持在适宜农作物生长的湿度范围内是十分重要的，且必须完美实现的。通过硬件传感器收集到土壤湿度的模拟量数据，通过本设计所选择的A/D采集芯片，将采集的数据装换成数字量供主控芯片使用，在用程序将其湿度分级 ---- 正常，缺水：
正常土壤湿度条件下不进行任何操作，缺水条件下驱动抽水机模块补水。
其作用是在土壤湿度异常的情况下，给出对应的异常代码。
3）液位传感器
蓄水池是一个保障温室在大环境缺水的情况下也能正常工作的一个重要设备，而检测蓄水池内液位的高低，从而判断蓄水池内蓄水量的多少是十分重要的。而为了实现这个要求，需要液位传感器，将经过液位传感器收集到蓄水池水位高低的模拟量数据，通过本设计所选择的A/D采集芯片，将采集的数据装换成数字量供主控芯片使用，在用程序将蓄水池内水量分级 ---- 正常，缺水：
正常蓄水湿度条件下不进行任何操作，缺水条件下驱动抽水机模块补水。
其作用是在蓄水池液位异常的情况下，给出对应的异常代码。
4）光敏传感器
A)光敏传感器是随动太阳能模块中的数据收集方案，通过光敏传感器收集到光照强度的模拟量数据，通过本设计所选择的A/D采集芯片，将采集的数据装换成数字量供主控芯片使用，在用程序确定太阳能随动模块的转动方向 ---- 正常，左转，右转：
正常条件下不进行任何操作，左转条件下驱动太阳能模块，右转条件下驱动太阳能模块右转。
其作用是确定太阳能模块的转动方向，给出对对应的转动代码。
B) 检测温室大棚内部的灯光状况[7]，通过光敏传感器收集到光照强度的模拟量数据，通过本设计所选择的A/D采集芯片，将采集的数据装换成数字量供主控芯片使用，确定室内的灯光强度 ---- 正常，缺光：
正常条件下不进行任何操作，缺光条件驱动灯光补偿模块进行灯光补偿。
其作用是确定是否需要灯光补偿，以及灯光补偿的等级的代码。
5）烟雾传感器
大棚内空气状况也是农作物生长的一个重要因素，通过烟雾传感器收集到室内烟雾的模拟量数据，通过本设计所选择的A/D采集芯片，将采集的数据装换成数字量供主控芯片使用，在用程序确定烟雾等级 ---- 无烟雾，有烟雾：
无烟雾条件下不进行任何操作，有烟雾条件下驱动恒温控制模块将烟雾排除。
其作用是室内烟雾的存在情况，给出对应得异常代码。
6）红外传感器
红外传感器是安全检测的一个重要组成部分，它的作用是检测非工作时间大棚内部是否有人存在，工作时间其不工作，程序确定其反馈条件 ----不工作，正常，有人。
工作时间不工作，非工作时间有人存在就驱动报警模块。
起作用是保证在非工作时间大棚内部有人存在即报警，其余情况不报警，反馈回去这些处理的代码。
2.3.1.2 反馈调节程序设计
1）恒温控制模块控制程序
该程序的作用是读取数据采集程序方案给出异常代码。对代码进行分析，处理，得到对应的异常信息，按照程序设定的方案，让恒温控制模块做出不同的动作。
2）补水模块控制程序
该程序的作用是读取数据采集程序方案给出异常代码。对代码进行分析，处理，得到对应的异常信息，按照程序设定的方案，让补水模块做出不同的动作。
3）显示模块驱动程序
该程序的作用是读取数据采集程序方案中采集到的各项数据，交由显示屏进行显示，方便使用者了解大棚内的环境状况。
4）报警模块驱动程序
该程序的作用是读取数据采集程序方案给出异常代码。对代码进行分析，处理，得到对应的异常信息，按照程序设定的方案，让不同的蜂鸣器和指示灯闪烁，通知使用者大棚内部的异常情况。
2.3.1.3 太阳能随动模块程序设计
该程序的作用是控制太阳能模块的重要程序，其作用是将光敏传感器采集到的光照强度数据进行分析，处理，计算出当前光照最强点，然后驱动电机，将太阳能发电板转到光照最强点，已得到最强发电量。
2.3.1.4 时间控制程序设计
利用定时器和振荡器产生标准的1/20 S的时间间隔，得到万年历表，按照一日24小时制确定大棚的工作制度，在规定的时间内做程序设定好的事情：
2.3.2 上位机程序的设计
上位机程序的设计在本设计中主要起到人机交互的作用[8]，将下位机的信息传输到上位机界面中，进行显示。同时，上位机会发出制定的指令，对下位机进行一定程序的控制。因此，上位机程序的设计也是十分重要的。
因此，上位机程序的设计包括：
界面程序的设计、通信程序的设计、数据发送程序的设计、数据接受程序的设计、界面友好程序的设计。
其中界面友好程序应该体现在界面程序的设计、通信程序的设计、数据发送程序的设计、数据接受程序的设计之中，因此，界面友好程序的设计不在这里提出详细要求。
2.3.2.1 界面程序的设计
界面程序的设计在本设计中直接体现我本设计的使用感观，因此，它的设计及实现必须是符合人机友好要求的。
在界面的设计中，应该包括以下区域：
通信建立区、测量数据显示区、硬件检测显示区、控制区、其他5类构成。
1）通信建立区
该区域的主要功能是保证上位机成功的与下位机建立通信，它是上位机与下位机进行数据交互的基础，也是必备条件。
该区域应该包括如下内容：
A)COM口选择
B)通信按钮
C)COM状态显示
D)信息提示
2）测量数据区
该区域的主要功能是显示从下位机中得到的测量数据，它是上位机最核心的功能，但是上位机工作的基础之一。
该区域中应该包括：
A)采集数据名
B)采集数据值
C)采集数据标准值
3）硬件检测区
该区域的主要功能是反映下位机中各个外设的工作状态，它是最下位机工作状态监控的核心之一。
该区域中应该包括：
A）外部设备名
B）外部设备状态
4）控制区
该区域的主要功能是提供给用户进行操作的，它是用户在界面唯一可以操作的地
方。
该区域中应该包括：
A)获取数据
B)处理数据
C)保存数据
D)设置标准参数
E)退出
5）其他
该区域的主要功能是显示上位机的信息，它是为了更好的使用上位机的外围。
该区域应该包括：
A）设备名
B）设计人员的信息
C）设计人员的联系方式
2.3.2.2 通信程序的设计
通信程序的设计是为了建立上位机和下位机的通信，在建立好通信之后进行数据交互的一个基础。
在该设计中应该应该包括下述信息：
A)COM口选择
B)通信建立
C)ERROR通知及提示
2.3.2.3 数据发送程序的设计
数据发送程序的设计主要是将上位机的指令发送到下位机中。以便下位机做出不同的选择。
该设计中应该包括：
A)指令的设计
B)指令的发送
C)控制按钮
2.3.2.4 数据接受程序的设计
数据接受程序的设计主要是将下位机的数据上传到上位机位机中。供上位机进行不同的显示和其他动作。
该设计中应该包括：
D)数据的接受
E)数据的处理
F)控制按钮
2.3.3 传输协议的设计
传输协议的设计是上位机，下位机、数据库三者进行数据传输的一个约定，约定本设计的所有信息的封装、拆解、传输、储存都应该遵循本协议。同时本设计的数据特点是实时采集，异常储存。根据这些特点，参考ModBus传输协议，设计出本设计的传输协议的要求。此协议传输的信息中，应该具有如下信息：
温室编号、数据设备型号、数据设备编号、数据大小、数据单位，年月日，时分秒。
同时本协议在设计过程中应该考虑如下因素：
1）所有的信息的处理过程都必须遵循此协议所包含的全部要素；
2）每个要素应该具备一点的容量，能够包扩设备的全部数据；
3）应该具有一定可以扩展性。
2.3.4 数据库的设计
本设计的数据库承担的作用是，在上位机的要求下，存储上位机要求存储的各项数据，按要求将数据库的数据下载到上位机中。
同时以便进行远程访问和进行大数据分析，给后续开发和修复提供一定的数据依据。
在数据库的设计中应该包括下述表格：
用户表、标准参数表、异常参数表。
同时在设计过程中应该制定某一参数作为主键，进行表连接。
2.3.4.1 用户表
用户表的作用是：用户登录时查询此表，确认用户的权限，下载对应用户的数据表格。
2.3.4.2 标准参数表
标准参数表的作用是：存储温室大棚内部环境参数的正常值，供上位机进行下载。
2.3.4.3 异常参数表
异常参数表的作用是：存储温室大棚内部的异常数据（遵循传输协议的存储规则），在上位机要求的时候进行存储，并且提供给远程进行数据查询。
本设计软件架构图如图3所示：
图3软件架构图
第三章系统硬件设计
在硬件功能实现的设计中，遵循本文2.2提出的设计要求，进行元器件的选择，外围电路的设计。
3.1 主控芯片模块的实现
该模块的设计要点为：
1）主控芯片的选择
2）主控芯片外围电路的设计
3.1.1 主控芯片的选择
在基于本设计的要求的基础上，选择3种主控芯片作为备选方案：
STC90C51、IAP15F2k61S2、ARM7
3.1.1.1 STC90C51介绍
51系列单片机作为庞大的单片机家族中的重要组成部分，而其中STC90C51是该家族中的新贵，51系列作为被使用最为广泛的一款单片机型号，其拥有10多年的优秀使用历史，它具有下述特点：
1）51系列单片机拥有8位CPU·4kbytes程序存储器(ROM)
2）51系列单片机拥有128bytes的数据存储器(RAM）
3）51系列单片机拥有4组，每组8个I/O接口线，也就是4个并行的P口，每组P口既可以作为输出使用，同时也可以作为输入使用。
4）51系列单片机共计拥有多大111条的指令，其中的绝大大部分的指令为单字节指令，使用21个专用寄存器以及2个可以编程定时/计数器（内部中断计数使用）·5）51系列单片机拥有5个中断源，2个优先级
6）所有51系列单片机拥有一个全双工串行通信口，其外部数据存储器寻址空间为
64kB；
7）51系列单片机进行双列直插40DIP封装，共计40引脚
8）所有51系列单片机军使用1组+5V 直流电源供电；
9）51系列单片机的CPU是由运算和控制逻辑组成，同时也包括各种功能的中断系统以及部分功能特殊的外部寄存器；
10）51系列单片机的RAM可以用来用以存放可以读写的数据，比如单片机运算的中间处理结果和最终结果以及将要显示的数据；
11）51系列单片机的ROM可以用以存放程序、一些原始数据、表格等内容。
12）所有51系列单片机都拥有一个全双工的串行I/O口，用于进行单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；
而STC90C51是宏晶公司推出的一款新的51单片机，该芯片是以往51系列芯片的升级版，在以往51的基础之上，不仅STC90C51提高了自身的加密算法，还增加了EEPROM模块，同时已经支持掉电存储数据，剩余的其他功能均得到了不同程序的加强。
3.1.1.2 TAP15F2k61S2 介绍
15系列单片机是单片机家族中的新贵，属于近年来才推出的一款芯片。其主要特点是：1）15系列单片机支持在系统可以编程/在应用可以编程，
2）15系列单片机不需要专门需编程器，
3）15系列单片机不需要专门仿真器，因为15系列单片机不仅可以作为微处理器，同时可以当仿真器使用.
4）15系列单片机使用增强型8051 CPU，该CPU处理速度速度比普通8051快8-12 倍5）15系列单片机拥有61K字节的片内Flash程序存储器，可以擦写次数在10万次以上
6）15系列单片机拥有片内大容量,共计2048字节的SRAM
7）15系列单片机拥有大容量片内EEPROM，其可以擦写次数同样在10 万次数以上
8）15系列单片机共计拥有8 通道10 位高速ADC，
9）15系列单片机不仅运行速度可以达30 万次/秒，并且15系列单片机的3 路PWM产生引脚，还可以当3 路D/A使用
10）15系列单片机拥有内部高可以靠复位
11）15系列单片机拥有两组高速异步串行通信端口（可以同时使用，也可以分时复用）12）15系列单片机的各种接口扩展功能齐全。
STC15F2K61S2是15系列中才上市的一款新型单片机，虽然其有着比51系列更好的速度，更大的ROM、RAM等优势。但是由于去芯片引脚布局是采用15系列独特的布局方式，如果采用STC15F2K61S2芯片，本设计在2.1中退出的可以移植性良好的要求难以实现，因此，不采用此芯片
3.1.1.3 ARM7介绍
ARM7系列处理器目前市面上流行的嵌入式处理器之一，其主要特点是：
1）ARM7处理器是一款体积小、功率消耗低、处理速度快的芯片；
2）ARM7处理器其支持Thumb/ARM双指令集，同时能够很好的兼容8位/16位元器件；
3）ARM7处理器其指令长度固定；
4）ARM7处理器其具有嵌入式开发逻辑，因此调试、开发都简单方便。
5）ARM7处理器其拥有极低的功耗，适合对功耗要求严格的应用
6）ARM7处理器其能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。
7）ARM7处理器编写的代码不仅拥有密度高的优势，同时还可以运行兼容的Thumb（16位）的指令集。
8）ARM7处理器其对操作系统的支持非常良好，
9）ARM7处理器其指令集与ARM其余系列处理器指令集兼容，因此用户的产品升级换代较为简单，无需大规模更改。
10）ARM7处理器其主频最高可以达130MIPS。
虽然ARM7具有上述特点，但是ARM7有一个无法回避的特点，就是价格昂贵。不满足2.1要求中的价格低廉的要求。因此，不采用此芯片。
综上所述，虽然15F2K61S2，ARM7等芯片有着处理速度快，功能全面等特点，但是本设计中基本不涉及到各自芯片自带的功能（除定时中断，串口中断外）的使用，在参考2.1
特出的要求，本设计决定采用STC90C51单片机作为主控芯片。
3.1.2 主控芯片外围电路的设计
STC90C51的共有40个引脚，为保证其能够正常工作，其中的部分引脚需要焊接外围电路：
1）9号引脚经10up（有极性）电容接5V电源，经10K电阻接地。
2）18号引脚，19号引脚并联1K电阻，并联11.9MHZ晶振，在分别串联47up（无极性）电容接地。
3）20号引脚和40号引脚并联型号106电容，在并联10up（有极性）电容，在此端点
处接地，在串联一个104可以调电阻，此端点接电源。
4）P0.0-P0.7、P1.0-P1.7、P2.0-P2.7、P3.0-P3.7引脚接1K电阻接5V电源（上拉电阻）。
本设计采用的STC90C51外围电路示意图如图4所示：：
图4 STC90C51外围电路图
3.2 数据采集模块的实现
本模块的设计要点为：
1）A/D采集芯片的选择；
2）A/D采集芯片外围电路的设计；
3）数据传感器的选择。
在实现过程中，发现用一块51单片机很难做到多种数据采集，为了解决这个问题，又提出一个要点：
4）多路数据的采集电路设计
3.2.2 A/D采集芯片的选择
基于本设计的实际情况考虑，本设计选择了2中A/D采集芯片作为备选方案：
PCF8591P数据采集芯片，XPT2046数据采集芯片
3.2.2.1 PCF8591数据采集芯片的特点
1）PCF8591是一种单片集成、独立供电、功耗低、8位数据获取的电子元器件。
2）PCF8591拥有4路D量（模拟量）输入接口、1路A量（模拟量）接口，1路串行I2C
总线接口。
3.2.2.1 XPT2046数据采集芯片的特点
1）XPT2046数据采集芯片是一款4导线制A/D数据采集芯片，
2）XPT2046数据采集芯片支持在1.5V-5.25V的工作电压中正常工作，同时也支持5V 的电压转换。
3）XPT2046数据采集芯片除此之外，还能够测量外部作用力施加在触摸屏上的压力大小。
4）XPT2046数据采集芯片除此之外，还能够通过测量外部作用力施加在触摸屏上后，根据电压的大小改变，得到压力的具体值。
本设计的两块芯片在功能、性能、等多个方面没有明显差距，但是从各自的驱动程序编写上考虑，XPT2046拥有更加简洁的代码编写过程。考虑到这个因素，本设计选择XPT2046作为本设计的A/D采集芯片。
本设计所采用其原理图如图5所示：
图5 XPT2046原理图
3.2.2 A/D采集芯片外围电路的设计
XPT2046拥有16个引脚，支持4路模拟量采集，1路模拟量输出，剩余11个引脚都承担着消抖，供电等功能：
本设计所采用XPT2046其外围电路图如图6所示：
图6 XPT2046外围电路图
3.2.3 数据传感器的选择
各种类型的数据传感器，是实现温室大棚内部数据采集的重要手段，也是本设计采用的唯一手段，因此，选择何种型号的采集器就对应采集温室大棚内部的何种数据。因此，分析数据综合考量后，决定采集温室大棚内部5种数据，同时保留一定的预留接口（保留一个）。
经过中和考虑，决定采集下述5种数据：
光照强度数据、烟雾数据、液位数据（温室大棚内部蓄水池的液位高度）、土壤湿度数据、温度数据。
3.2.3.1 光敏传感器
光敏传感器是一种利用光敏元件的特性（据光敏电阻可以将不同的光照强度转换成成对应的电信号值，根据对应的电信号值对比得出对应的光照强度值）制作的一种光学传感器。
）制作的一款传感器，
1）光敏传感器的敏感波长是在可见光波长左右，
2）光敏传感器是基于半导体光电效应工作的的传感器。
3）光敏传感器的光敏电阻是一个无极性电阻，其在光敏传感器里面只是一个十分单纯的电阻元件，对其余硬件没有任何影响。
光敏电阻（光敏传感器的光、电信号的转化表）的伏安特性表如图7所示：
图7 伏安特性图
本设计所采用的光敏传感器外型如图8所示：
图8 光敏传感器外型图
本设计所采用的光敏传感器电路图如图9所示：
图9 光敏电阻外围电路图
3.2.3.2 烟雾传感器
MQ-2型号的烟雾传感器的工作原理是：
MQ-2型号的烟雾传感器的内外电离室里面有放射源镅241，放射源镅241经电离产生的正、负离子，电离产生的正、负离子在稳定的电场的作用下各自向正负电极稳定移动，不受外界干扰。当有烟雾逃窜至外电离室时，烟雾颗粒搅乱了带电粒子的正常运动轨迹和趋势，从而内外电离室之间的电流，电压就会发生一定的改变，就这样破坏了内外电离室之间的平衡，产生不同的电位差，使用A/D芯片读取此电位差，就可以得到当时的烟雾浓度。
本设计所采用的烟雾传感器的型号为MQ-2，其外型如图10所示：
(完整word版)温度监测系统设计仿真与实现
实用温度监测系统 学院：电子信息工程学院专业：通信工程1303 学生姓名：张艺 学号：13211075 任课教师：刘颖 2015年06 月10 日
目录 实验题目：失真放大电路 .............. 错误！未定义书签。 1 实验题目及要求 (2) 2 实验目的与知识背景 (2) 2.1 实验目的 (2) 2.2 知识点 (2) 3 实验过程 (4) 3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (4) 3.2 每个电路的讨论和方案比较 (16) 3.3 分析研究实验数据............. 错误！未定义书签。 4 总结与体会 (20) 4.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻， 有那些创新点。 (20) 4.2 对本课程的意见与建议......... 错误！未定义书签。 5 参考文献 (21)
目录 1.电路设计及原理分析 (3) 1.1设计任务 (4) 1.2技术指标 (4) 1.3电路原理图 (5) 1.4基本原理 (5) 2.电路模拟与仿真 (6) 2.1仿真软件 (6) 2.2创建电路模拟图 (9) 2.3元件列表 (9) 2.4仿真记录与结果分析 (10) 3.实际电路的安装调试 (15) 3.1 元件参数确定 (15) 3.2 电路板布线设计 (15) 3.3 焊接 (15) 3.4调试与测量 (15) 3.5分析结果及改进 (16) 4.总结 (176) 5.心得体会 (177) 6.参考文献 (198)
1.电路设计及原理分析 1.1设计任务 通过Proteus软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。 通过比较器产生“数字模拟信号”，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。 1.2技术指标 a.当温度在设定范围内时报警电路不工作； b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警； c.上下限低于报警led用不同颜色； d.上下限可调； e.控温精度度 1℃ f.监测范围0.5℃
农作物温室环境智能监控系统研究背景意义及国内外现状
农作物温室环境智能监控系统研究背景意义及国内外现状 1研究背景及其研究意义 (1) 研究背景概述 (1) 项目研究意义 (2) 2国内外研究现状 (3) 国外研究现状 (3) 国内研究现状 (4) 1研究背景及其研究意义 研究背景概述 农业是国家重要的支柱产业，我国作为世界第一农业大国，农业生产在我国经济建设和社会发展中占有举足轻重的地位。良好的气候与生态环境条件是农业生产的重要保障，而我国幅员辽阔，气候与生态环境条件相对恶劣，制约农业的发展。 我国作为世界第一农业大国，在农业也是积累的相当多的经验和知识，但我国大部分地区都存在山多土地少，土质不好，土壤资源匮乏，气候条件复杂多变等劣势，这些劣势对农作物的生长极其不利；况且随着社会的进步，从事农业生产的人也日趋减少，而社会的对农产品的需求却日益增高，原有农作种植方式已经不能满足社会发展的需要，必须对传统的农业进行技术更新和改造。因此，在我国发展现代化农业和生态农业是今后农业发展的必然趋势，推广高新技术在农业生产中的应用势在必行。而现代温室农业技术就能满足以上的要求。 温室控制技术主要针对湿度、温度、光照度等温室作物生长必须的外在物理要素进行调节，以达到作物生长的最佳条件。现代温室控制技术主要是能通过系统实时采集温室环境的温湿度和光照度，以达到温室植物生长环境实时监控的目的。近年来，我国在温室控制技术方面也做了很多的研究，并在温室栽培等方面取得了显着成果。但由于我国在这方面的研究时间不算长，在配套技术与设备上都比较匮乏，使得环境的监控能力不高，生产力有限。能够实现全年生产的大型现代化温室很少。而且需要进口温室设备，但投资又太大，需要的操作人员的素质要求也高。所以我国温室环境控制还有很多地方需要改善与提高。 温室环境智能监控系统的研究涉及到计算机技术、传感器技术、控制技术、通讯技
农业温室大棚智能监控系统
信息与电气工程学院 电子信息工程CDIO一级项目（2014/2015学年第一学期） 题目：农业温室大棚智能监控系统 专业班级：电子信息 学生姓名： 学号： 指导教师：马永强老师 设计周数：16周（分散） 设计成绩： 2014年12月26 日
1 项目设计目的及任务 基于嵌入式和zigbee的农业温室大棚智能监控系统，该系统可以实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度等，通过模型分析，可以自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。同时，系统还可以通过手机、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息，实现温室大棚信息化、智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用保证温室大棚内环境最适宜作物生长实现精细化的管理，为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件，帮助客户提高效率、降低成本、增加收益。 2 项目设计背景 近年来，温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速的推广和应用，种植环境中的温度、湿度、光照度、 CO浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。 2 传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见，而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不适合国情。 针对目前大棚发展的趋势，提出了一种大棚智能监控系统的设计，根据大棚智能监控的特殊性，需要传输大棚现场参数给管理者，并把管理者的命令下发到现场执行设备，同时又要使上级部门可随时通过互联网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于GPRS的智能大棚监控系统使这些成为可能。 3 项目设计思路 3.1 智能报警系统 (1) 系统可以灵活的设置各个温室不同环境参数的上下阀值。一旦超出阀值，系统可以根据配置，通过手机短信、系统消息等方式提醒相应管理者。 (2) 报警提醒内容可根据模板灵活设置，根据不同客户需求可以设置不同的提醒内容，最大程度满足客户个性化需求。 (3) 可以根据报警记录查看关联的温室设备，更加及时、快速远程控制温室设备，高效处理温室环境问题。 (4) 可及时发现不正常状态设备，通过短信或系统消息及时提醒管理者，保证系统稳定运行。 3.2 远程自动控制 (1) 系统通过先进的远程工业自动化控制技术，让用户足不出户远程控制温室设备。 (2) 可以自定义规则，让整个温室设备随环境参数变化自动控制，比如当土壤湿度过低
大棚监控系统设计方案
大棚监控系统设计方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
农业温室大棚监控系统设计方案 一、概述 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。 二、项目需求 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 三、系统架构设计 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 四、大棚现场布点 .......................................................................................... 错误!未定义书签。 五、平台软件 .................................................................................................. 错误!未定义书签。光照度传感器................................................................................................... 错误!未定义书签。 1 、简介............................................................................................................ 错误!未定义书签。 2、用途 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。 3、技术参数..................................................................................................... 错误!未定义书签。 4、安装与使用................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于Zigbee技术的智能大棚远程监控系统的设计与实现
基于Zigbee技术的智能大棚远程监控系统的设计与实现 【摘要】设计了一个基于Zigbee协议的温室远程监控系统，利用物联网及分布式传感器网络将温室内的环境参数进行采集、存储、处理、传输和输出，根据数据显示远程控制温室环境。本系统实现无人值守，具有低成本、实时和便捷性的特点。 【关键词】传感器；ZigBee；远程监控 1.引言 农业是国家的经济命脉，原始的劳动生产手段、落后的劳动生产力及低下的劳动生产率已不能满足当今社会的需求，提高农业劳动生产率的重要方法之一就是实现农业生产的智能化和信息化。农产品及各种水产养殖品的成活质量与它们赖以生存的环境之间有着密切的关系。而温室的主要作用就是能够在一年四季都提供给作物以他们所必需的生长环境，温室控制的首要任务是采集作物生长环境的参数，国内目前绝大多数采用的是人工实地测试，一天多次或者几天一次的读取温室里的测量仪，这样不仅耗费不必要的人力物力损耗，还不能实时的监测温室内变化，更不能智能化的自动打开相应设备来调控参数，无法进一步实现温室作物的质量和产量的提高。无线传感器网络在农业生产中的应用将这一难题变为可能，它可以有效的监测温室内各个角度的参数，并且将数据实时反馈给数据中心，数据中心根据已经定义好的规则库，按作物的不同生长阶段由专家系统识别判断参数的合法性，从而向控制节点发送指令，控制各个调控设备协同工作。最大程度上的在第一时间保护农作物不被环境所影响，从而提高作物产量。 2.系统分析 2.1 系统的基本功能 该系统研究一种基于Zigbee技术的温室远程监控系统，在温室远程监控系统的设计中，采用Zigbee模块与传感器模块组成无线传感器节点，对所覆盖环境中的温度、湿度等参数进行实时采集并传至终端节点Zigbee，通过无线传输给中心节点Zigbee，然后数据就可以在设计好的上位机上显示大棚里的环境参数，由监控中心对温室环境进行评估与分析，并根据检测到的温室环境发出提示信息，发出命令，实现控制。同时信息还会同步到手机客户端，实时实地，方便查询温室作物生长情况，并发出命令。 2.2 基本组成 该系统由监测系统和控制系统组成。其中，监测系统由Zigbee通信子网和远程监测终端构成。控制系统由控制单元和Zigbee通讯模块构成。如图1所示： 2.3 基本框架
农业大棚智能温室监测系统设计方案
农业大棚智能温室监测系统设计方案 托普物联网认为：智能温室监测系统是根据无线网络获取的植物实时的生长环境信息，如通过各个类型的传感器可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。其它参数也可以选配，如土壤中的PH值、电导率等等。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。 一、概述 农业大棚智能温室监测系统通过实时采集农业大棚内空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。通过该系统的部署实施，可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。 大棚监控及智能控制解决方案是通过可在大棚内灵活部署的各类无线传感器和网络传输设备，对农作物温室内的温度，湿度、光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等与农作物生长密切相关环境参数进行实时采集，在数据服务器上对实时监测数据进行存储和智能分析与决策，并自动开启或者关闭指定设备（如远程控制浇灌、开关卷帘等）。 二、项目需求 在每个智能农业大棚内部署无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等，分别用来监测大棚内空气温湿度、土壤温度、土壤水分、光照度、CO2浓度等环境参数。为了方便部署和调整位置，所有传感器均应采用电池供电、无线数据传输。大棚内仅需在少量固定位置提供交流220V市电（如：风机、水泵、加热器、电动卷帘）。 每个农业大棚园区部署1套采集传输设备（包含路由节点、长距离无线网关节点、Wi-Fi 无线网关等），用来覆盖整个园区的所有农业大棚，传输园区内各农业大棚的传感器数据、设备控制指令数据等到Internet上与平台服务器交互。 在每个需要智能控制功能的大棚内安装智能控制设备（包含一体化控制器、扩展控制配电箱、电磁阀、电源转换适配设备等），用来接受控制指令、响应控制执行设备。实现对大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等行为的实现。 三、智能温室监测系统架构设计
温度监控系统设计实验报告
温度监控系统设计
引言：温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、 建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。 本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括温度采集模块，单片机最小系统，显示模块，按键控制模块，报警模块和指示模块六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 方案设计：总体设计方案采用AT89C52单片机作控制器，温度传感器选用DS18B20来设计数字温度计，系统由6个模块组成：主控制器、测温电路、显示电路、报警电路、控制电路及指示电路。主控制器由单片机AT89C52实现，测温电路由温度传感器DS18B20实现，显示电路由4位LED数码管直读显示,，报警系统由蜂鸣器和发光二级管构成，控制电路由按键构成，指示电路由发光二极管组成。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，并且加有报警装置，超过温度可发出警示，还可以调整报警温度。该设计控制器使用单片机AT89C52，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以I/O传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 实验目的和要求： 1.学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 3.掌握矩阵式键盘的原理及使用方法。
农业温室大棚智能环境监控系统解决方案
智能温室大棚环境监控系统 1、系统简介 该系统利用物联网技术，可实时远程获取温室大棚内部的空气温湿度、土壤水分温度、二氧化碳浓度、光照强度及视频图像，通过模型分析，远程或自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备，保证温室大棚内环境最适宜作物生长，为作物高产、优质、高效、生态、安全创造条件。同时，该系统还可以通过手机、PDA、计算机等信息终端向农户推送实时监测信息、预警信息、农技知识等，实现温室大棚集约化、网络化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用。本系统适用于各种类型的日光温室、连栋温室、智能温室。 2、系统组成 该系统包括：传感终端、通信终端、无线传感网、控制终端、监控中心和应用软件平台。 （1）传感终端 温室大棚环境信息感知单元由无线采集终端和各种环境信息传感器组成。环境信息传感器监测空气温湿度、土壤水分温度、光照强度、二氧化碳浓度等多点环境参数，通过无线采集终端以GPRS方式将采集数据传输至监控中心，以指导生产。 （2）通信终端及传感网络建设 温室大棚无线传感通信网络主要由如下两部分组成：温室大棚内部感知节点间的自组织网络建设；温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络建设。前者主要实现传感器数据的采集及传感器与执行控制器间的数据交互。温室大棚环境信息通过内部自组织网络在中继节点汇聚后，将通过温室大棚间及温室大棚与农场监控中心的通信网络实现监控中心对各温室大棚环境信息的监控。 （3）控制终端 温室大棚环境智能控制单元由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成，通过GPRS模块与管理监控中心连接。根据温室大棚内空气温湿度、土壤温度水分、光照强度及二氧化碳浓度等参数，对环境调节设备进行控制，包括内遮阳、外遮阳、风机、湿帘水泵、顶部通风、电磁阀等设备。 （4）视频监控系统
温室大棚监控系统解决方案-v
温室大棚监控系统解决方案
目录 前言 (3) 1、中国农业发展现状 (3) 2、温室大棚控制系统在农业应用中的意义 (4) 2.1、促进农业三个方面的发展： (4) 2.2、社会经济效益： (5) 3、温室大棚控制系统设计方案概述 (6) 3.1、系统设计原则 (6) 3.2 系统功能特点 (7) 3.3 系统组成 (7) 3.4 系统示意图 (8) 4 温室大棚控制系统功能 (8) 4.1 环境信息采集系统 (8) 4.2 视频监控系统 (10) 4.3 智能控制系统 (12) 4.4 信息展示系统 (13) 4.5 管理平台 (15) 4.6公司资料 (17)
前言 物联网信息技术在2006 年被评为未来改变世界的十大技术之一，是继互联网之后的又一 次产业升级，是十年一次的产业机会。总体来说，物联网是指各类传感器和现有的互联网相互 衔接的新技术，物物相连，相互感知，若干年后，地球上的每一粒沙子都有可能分配到一个确 定地址，它的各种状态、参数可被感知。 2009 年8 月温家宝总理在无锡提出“感知中国”，物联网开始在中国受到政府的重视和政 策牵引。 2010 年国家发布了“十二五”发展规划纲要，其中第十三章“全面提高信息化水平”第 一节“构建下一代信息基础设施”中明确提到：推动物联网关键技术研发和在重点领域的应用 示范。 在第五章“加快发展现代农业”第二节“推进农业结构战略性调整”中提出：加快发展 设施农业，推进蔬菜、水果、茶叶、花卉等园艺作物标准化生产。提升畜牧业发展水平。促进 水产健康养殖。推进农业产业化经营，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化。 推进现代农业示范区建设。第三节“加快农业科技创新”中提出：推进农业技术集成化、劳动 过程机械化、生产经营信息化。加快农业生物育种创新和推广应用，做大做强现代种业。加强 高效栽培、疫病防控、农业节水等领域的科技集成创新和推广应用，实施水稻、小麦、玉米等 主要农作物病虫害专业化统防统治。加快推进农业机械化，促进农机农艺融合。发展农业信息 技术，提高农业生产经营信息化水平。 物联网信息技术与现代农业的结合更加是国家重点推动的关键示范应用。 1、中国农业发展现状 我国是农业大国，而非农业强国。近30 年来农业高产量主要依靠农药化肥的大量投入， 大部分化肥和水资源没有被有效利用而随地弃置，导致大量养分损失并造成环境污染。我国农 业生产仍然以传统生产模式为主，传统耕种只能凭经验施肥灌溉，不仅浪费大量的人力物力， 也对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战。 我国人口占世界总人口的22%，耕地面积只占世界耕地面积的7%，随着经济的飞速发展，人民生活水平不断提高，资源短缺，环境恶化与人口剧增的矛盾越来越突出。特别是我国加入 世贸组织后，国外价格低廉的优质农副产品源源不断的流入我国，这对我国的农产品市场构成 极大威胁。因此，如何提高我国农产品的质量和生产效率，如何对大面积土地的规模化耕种实 时信息技术指导下科学的精确管理，是一个即前沿又当务之急的科研课题。而现实情况是，粗 放的管理与滥用化肥，其低效益和环境污染令人惊叹。 传统农业产生的物质技术手段落后，主要依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单机 械。在现实中主要存在的问题是： （1）农业科技含量、装备水平相对滞后 （2）农业生产存在污染和浪费，据农业、水利部门测算，我国每年农业所消耗化肥、农药 和水资源量都在飞速增长，数据惊人，农业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群 众饮水安全受到影响 （3）农业产出少、农民收入低
农业大棚远程智能监控与PLC自动化控制系统解决方案
农业大棚远程智能监控与P L C自动化控制系统解决方案 目录
1前言 1.1 智能农业远程智能监控系统的概念 智能农业是采用比较先进、系统的人工设施，改善农作物生产环境，进行优质高效生产的一种农业生产方式，20世纪80年代以来，智能农业发展很快，特别是欧美、日本等一些发达国家，目前已经普遍采用计算机控制的大型工厂化设施，进行恒定条件下全年候生产，效益大为提高；在社会主义市场经济条件下，我国的智能农业以其较高的科技含量、市场取向的新机制、短平快的产销特点、效益显着的竞争力，取得了快速发展，改善了传统农业的生产方式、组织方式和运行机制，提高了农业科技含量和物质装备水平，成为现代农业重要的生产方式。 深圳市信立科技有限公司智能农业远程智能监控系统是指利用现代电子技术、移动网络通信技术、计算机及网络技术相结合，将农业生产最密切相关的空气的温度、湿度及土壤水分等数据通过各种传感器以无线ZigBee技术动态采集，并利用中国电信的4G，4G CDMA网络通讯技术，将数据及时传送到智能专家平台，使智能农业管理人员、农业专家通过手机或手持终端就可以及时掌握农作物的生长环境，及时发现农作物生长症结，及时采取控制措施，及时调度指挥，及时操作，达到最大限度的提高农作物生长环境，
降低运营成本，提高生产产量，降低劳动量，增加收益。 1.2 实施农业远程智能监控系统的必要性 江苏智能农业发展，已经初步形成了政府引导、社会支持、市场推动和农民投入的良性运行机制，当前，全省发展智能农业，有丰富的资源、成熟的技术和广阔的市场，具备了进一步发展的基础，也蕴藏着巨大的潜力。 智能农业远程监控管理系统融合先进的信息技术、自动化控制、无线通讯技术等高新技术和农业科技专家为一体的综合平台，实现资金、技术、人才和信息的有效调配，改善农民的传统作业和手工操作，将产生巨大的经济和社会效益，推动农业和农村经济发展，成为江苏统筹城乡经济发展，建设现代化农业的重要内容和全面建设小康社会的强势产业。 2背景分析 江苏省在“十二五”期间加大智慧城市建设，将智能农业纳入六大智慧产业之一，突出显示了农业信息化在智慧城市建设中的重要地位。智慧农业建设较好地适应了市场经济发展要求和农业增效、农民增收的需要，取得了突破性进展，生产规模稳步扩大，突破了光热水气资源的限制，基本实现了淡季不淡、全年生产、保障供应；科技含量较快提高，无立柱日光温室、二氧化碳气肥、病虫害生物防治、无公害栽培、组织培养、工厂化育苗等先进技术得到推广应用，科技进步贡献率达到65%以上，成为种植业中科技含量较高的产业；智能农业以其病虫害相对较轻、用药量少、标准化程度高的优势，成为全省无公害蔬菜的骨干，质量安全水平明显提高。 随着自动化农业、精准农业、绿色农业的发展需求，迫切需要在农业领域引入物联网、4G等技术，进一步深化农业各环节的信息化水平，结合ZigBee技术、CDMA网络数据传输和传感器技术组成无线传感网络，通过ZigBee无线网络实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为智能农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依
设计农业大棚环境监控系统方案
农业大棚环境监控系统方案 一简介 (2) 二农业大棚环境监控概述 (2) 三背景与需求 (2) 四系统的组成 (3) 1）总体架构 (3) （2）系统有两种典型配置结构 (3) （3）传感信息采集 (4) 五大棚监测点现场分布 (4) 六系统的软件 (5) 七常用的传感器 (5) 1、空气温湿度传感器 (5) 2、土壤温度传感器 (6) 3、土壤水分传感器 (6) 4、CO2含量传感器 (6) 5、NH3含量传感器 (7) 6、光照度传感器 (7) 2014.9
一简介 近年来，温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速 浓度等环境因子对作物的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、CO 2 的生产有很大的影响。传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，目前国内可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见，而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不适合国情。 针对目前大棚发展的趋势，提出了一种大棚智能监控系统的设计。根据大棚智能监控的特殊性，需要传输大棚现场参数给管理者，并把管理者的命令下发到现场执行设备，同时又要使上级部门可随时通过互连网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于GPRS的智能大棚监控系统使这些成为可能。 二农业大棚环境监控概述 农业温室大棚监控系统通过实时采集农业大棚内空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。通过该系统的部署实施，可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。 开拓者kitozer系列的农业温室大棚监控及智能控制解决方案是通过可在大棚内灵活部署的各类无线传感器和网络传输设备，对农作物温室内的温度，湿度、光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等与农作物生长密切相关环境参数进行实时采集，在数据服务器上对实时监测数据进行存储和智能分析与决策，并自动开启或者关闭指定设备（如远程控制浇灌、开关卷帘等）。 三背景与需求 在每个智能农业大棚内部署无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等，分别用来监测大棚内空气温湿度、土壤温度、土壤水分、光照度、CO2浓度等环境参数。为了方便部署和调整位置，所有传感器均应采用电池供电、无线数据传输。大棚内仅
温度监控系统的设计代码
#include
unsigned char adre[2]; }adresult; extern unsigned int delay; unsigned int temp; unsigned int y; unsigned char receive; unsigned char a; extern unsigned char rxbuf[]; unsigned char temph; unsigned char templ; extern unsigned char i; //****************************** void PROCDIANPIN() { ADCON0=0X89; ADCON1=0X84; ADIF=0; ADGO=1; for(delay=0x8ff;delay>0;delay--) asm("nop"); while(ADIF==0) { asm("clrwdt"); } asm("clrwdt"); ADIF=0; adresult.adre[0]=ADRESL; adresult.adre[1]=ADRESH; if((adresult.y1<=0x204)&&(adresult.y1>=0xD9)) { temp=0x10; for( y=0x204;adresult.y1<=y;adresult.y1=adresult.y1+0x07) { temp++; if(temp==0x1a) temp=0x20; if(temp==0x2a) temp=0x30; if(temp==0x3a) temp=0x40; if(temp==0x4a) temp=0x50; if(temp==0x5a) temp=0x60; if(temp==0x6a) temp=0x70; if(temp==0x7a) temp=0x80; if(temp==0x8a) temp=0x90; if(temp==0x9a) temp=0x100;
温室大棚智能监控系统安装方案
温室大棚智能监控系统安装方案 我国是农业大国，为了给农作物创造合适的生长环境，农业生产人员需实时关注各项环境指标是否正常，传统的人工现场监测已经无法满足现代农业的需求，托莱斯的温室大棚环境智能监控系统有效的解决了这一难题，本文就对此系统的设计进行深度解析。 温室大棚环境智能监控系统通过在传统农业的基础上融合了物联网、信息化、自动化等技术，利用部署在大棚内的各类传感器节点采集土壤水分、温度、湿度、光照、CO2等环境信息，实现无线采集、无线传输、视频监控、异地监控等功能，不仅解放了劳动力，降低了生产成本，还能调节农作物产期，提高生产率。 环境采集节点主要由信立环境传感器、控制器和WIFI模块所组成，其中常用的环境传感器包括光照度传感器、空气温湿度传感器及土壤温湿度传感器。控制器通过IIC协议与485协议等实现对数字传感器的数据采集，并通过UART口将数据转送给WIFI模块。WIFI模块、无线摄像头、移动终端等与WIFI基站建立连接，并由基站通过光纤将数据传输至监控中心的服务器，实现远程PC和移动终端的实时监测温室大棚内环境数据。 无线网络覆盖及接入设计 WIFI技术是近年出现的基于以太网的无线局域网技术，WIFI网络传输速率快，传播距离远，最大可以达到300米左右，在移动状态下，WIFI网络也能保持很好的传输特性，且十分易于系统后期扩展。智能WIFI基站配备了高功率天线，可以有效覆盖方圆200米内的范围，之内的环境采集节点、PC及移动终端可与其连接。同时基站具有Ping Watchdog功能，即通过设置一定时间内Ping 1至2个IP地址的方式来检测当前连接状态，当远程IP地址均Ping失败的时候，基站会执行失败动作，失败动作可配置为重启基站或重新建立WIFI连接，这一机制，有效保证了智能基站长期稳定工作。 环境采集节点设计 环境采集节点由数据处理模块、数据采集模块及稳压电源模块组成。 数据处理模块通常采用STM32F来实现，STM32F具有外围接口广、功耗低、串口资源丰富，抗干扰能力强及价格低廉的优势。STM32F工作频率可达72MHz，MHZ下的功耗仅为uA级别，有效保证了数据采集及处理的时效性，也方便SP706设计硬件看门狗电路。 数据采集模块主要用于感知温室大棚内的环境信息，包括光照度传感器、空气温湿度传感器及土壤温湿度等传感器。我们对传感器的筛选建议是在满足精度的前提下，尽量选择低功耗的复合型传感器。
连栋农业温室大棚监控系统设计方案
农业温室大棚监控系统设计方案 一、概述2 二、项目需求2 三、系统架构设计3 四、大棚现场布点5 五、平台软件6
一、概述 近年来，温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速的推广和应用。种植环境中的温度、湿度、光照度、CO2浓度等环境因子对作物的生产有很大的影响。传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，目前国可以实现上述环境因子自动监控的系统还不多见，而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不适合国情。 针对目前大棚发展的趋势，提出了一种大棚智能监控系统的设计。根据大棚智能监控的特殊性，需要传输大棚现场参数给管理者，并把管理者的命令下发到现场执行设备，同时又要使上级部门可随时通过互连网或者手机信息了解区域大棚的实时状况。基于GPRS的智能大棚监控系统使这些成为可能。 农业温室大棚监控系统通过实时采集农业大棚空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。通过该系统的部署实施，可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。 开拓者的农业温室大棚监控及智能控制解决方案是通过可在大棚灵活部署的各类无线传感器和网络传输设备，对农作物温室的温度，湿度、光照、土壤温度、土壤含水量、CO2浓度等与农作物生长密切相关环境参数进行实时采集，在数据服务器上对实时监测数据进行存储和智能分析与决策，并自动开启或者关闭指定设备（如远程控制浇灌、开关卷帘等）。 二、项目需求 在每个智能农业大棚部署无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无
农业大棚智能监控项目解决方案
农业大棚智能监控解决方案 一、概述 农业大棚智能监控系统通过实时采集农业大棚内空气温度、湿度、光照、土壤温度、土壤水分等环境参数，根据农作物生长需要进行实时智能决策，并自动开启或者关闭指定的环境调节设备。通过该系统的部署实施，可以为农业生态信息自动监测、对设施进行自动控制和智能化管理提供科学依据和有效手段。 大棚监控及智能控制解决方案是通过可在大棚内灵活部署的各类无线传感器和网络传输设备，对农作物温室内的温度，湿度、光照、土壤温度、土壤含水量、CO2 浓度等与农作物生长密切相关环境参数进行实时采集，在数据服务器上对实时监测数据进行存储和智能分析与决策，并自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。
二、项目需求 在每个智能农业大棚内部署无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等，分别用来监测大棚内空气温湿度、土壤温度、土壤水分、光照度、CO2浓度等环境参数。为了方便部署和调整位置，所有传感器均应采用电池供电、无线数据传输。大棚内仅需在少量固定位置提供交流220V市电（如：风机、水泵、加热器、电动卷帘）。 每个农业大棚园区部署1套采集传输设备（包含路由节点、长距离无线网关节点、Wi-Fi无线网关等），用来覆盖整个园区的所有农业大棚，传输园区内各农业大棚的传感器数据、设备控制指令数据等到Internet上与平台服务器交互。在每个需要智能控制功能的大棚内安装智能控制设备（包含一体化控制器、扩展
控制配电箱、电磁阀、电源转换适配设备等），用来接受控制指令、响应控制执行设备。实现对大棚内的电动卷帘、智能喷水、智能通风等行为的实现。 三、系统架构 1、总体架构 系统的总体架构分为现场数据采集、网络传输、智能数据处理平台和远程控制四部分。 2、系统有两种典型配置结构 1. 两层网络，系统由两类点构成： 2. 1.
多点温度监控系统的设计
成都理工大学工程技术学院毕业论文 多点温度监控系统的设计 作者姓名： 专业名称：通信工程 指导教师：
摘要 随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。 本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，输出控制模块，数据传输模块，温度显示模块电路五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 关键词：传感器，A/D转换模块，热敏电阻
Abstract With the "information age" come as a means of access to information technology –sensors technology got hold of significant advances in the increasingly broad applications of its becoming more demanding, and increasingly urgent needs. Sensor technology has become one of the important signs to measure the level of development of national science and technology. Therefore, it’s very important for us to comprehend and mastery the basic structure, operating principles and characteristics of sensor. For enhance the understanding of the sensor, especially thorough research as well as its usage and purpose on the temperature sensor. I designed this system were based on the principle of practical, widespread and representative. This article used the monolithic integrated circuit union sensor technology to develop this temperature supervisory system. Combine the sensor theory with monolithic integrated circuit can narrated the process in using the thermistor qua hot sensitive sensor survey ambient temperature by details, and it also realized the principle process of thermoelectricity transformed. This design system including temperature sensor, A/D transformation module, output control module, data transmission module and temperature demonstration module electric circuit five parts. In the article I have made a detail introduction on each partial functions and the realization process. The overall system’s core is processing on the temperature monitoring, carry out all requests of the topic. Keywords: temperature sensor，A/D transformation module，hot sensitive
温室大棚智能监控系统的研究方案(推荐文档)
温室大棚智能监控系统的研究方案 我国是一农业大国，农业是国家的重要经济命脉。提高单位面积的作物的产量、生产优质农产品是现阶段农业发展的迫切要求，而温室大棚是实现高产、优质农业的一个重要的组成部分。温室大棚是一种可以改变植物生长环境，根据作物生的最佳生长条件，调节温室气候使之一年四季满足植物生长需要，不受气候和土壤条件的影响，能够避免外界四变化和恶劣气候对其影响的场所，并且能在有限的土地上周年地生产各种不同的蔬菜、鲜花等反季节作物的一种温室设施。温室生产以达到调节作物生长过程中的产期，促进在不同时期作物的发育提高作物品质、产量等为目的。温室棚依照不同的屋架、采光材料又可分为很多种类，如玻璃温室、塑料温室等。温室结构的建造标准是既能密封保温，便于通风降温。但是作物要想现高产、优质、仅仅靠温室保温是不行的，需要对农作物的生长环境进行多方位多的精确采集和实时的控制。目前国家提出要狠抓农业科技革命的新型农业道路，实施数字化精准农业温室大棚是现代农业发展改革的一大措施。数字化精准农业温室大棚技术是从生产理念、经营主体、农业装备、先进科技成果转化、提高农业生产力等方面进行农业的改革，应用先进的技术调控差异，科学利用资源，采用信息化经营管理和组织方式进行农业生产，实现农业生产的目标管理。 与普通的温室大棚相比，数字化精准农业温室大棚不仅能够种植优质高产反季作物而且将电子、计算机、通信和自动控制等信息技术引入到本领域中，朝着精细农业、数字农业的方向发展。数字化精准农业温室大棚系统，可以定量获取和分析农业环境的多种参数 ,实现对环境的多点检测，其检测目标可以是温度、湿度、光照、振动、压力、水/土壤/空气成分等，能对大棚内个环境参数达到良好的检测，进而协调控制大棚内的环境参数，使大棚内的环境条件能够适宜作物的成长。对温室大棚内的内的环境因子进行多点多参数的采集，一般需要在土壤中铺设大量的线缆，使得对作物的耕作造成了一定的困难，采用无线的方式进行数据的采集可以解决上述问题；根据所采集的数据，需对温室大棚的环境进