【正文】 23 167。 報警與復(fù)位電路設(shè)計 ............................................................................ 24 167。 執(zhí)行控制電路設(shè)計 ................................................................................ 25 第 4 章 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計 ...................................................................... 26 167。 程序設(shè)計的基本框架 .................................................................................... 26 167。 軟件流程分析 ................................................................................................ 27 167。 各模塊程序設(shè)計 ............................................................................................ 27 167。 數(shù)據(jù)采集模塊程序設(shè)計 ....................................................................... 27 167。 顯示模塊程序設(shè)計 ................................................................................ 30 167。 執(zhí)行模塊 及報警模塊 程序設(shè)計 ........................................................... 30 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................................................................... 32 167。 軟硬件調(diào)試 ..................................................................................................... 32 167。 硬件調(diào)試 ................................................................................................. 32 167。 軟件調(diào)試 ................................................................................................. 32 167。 軟 硬件關(guān)聯(lián)調(diào)試 .................................................................................... 32 167。 功能測試 ......................................................................................................... 32 結(jié) 論 ............................................................................................................................ 34 參考文獻 ....................................................................................................................... 35 致 謝 ............................................................................................................................ 37 附 錄 ............................................................................................................................ 38 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 自從 改革開放以來 我國經(jīng)濟發(fā)展發(fā)生了巨大 變化，但農(nóng)業(yè)一直在國民經(jīng)濟中占有重要 地位，可是隨著社會的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已經(jīng)漸漸滿足不了現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的需求。并且我國雖有廣闊的疆域，但大部分地區(qū)并不適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。所以為了使農(nóng)業(yè)發(fā)展跟上現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的步伐，必須得通過運用現(xiàn)代科技來漸漸改善傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。 眾所周知環(huán)境無疑是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最大因素，但在自然狀態(tài)下人們很難干預(yù)環(huán)境對農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的影響，因此溫室大棚應(yīng)運而生。溫室大棚是最能代表現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技產(chǎn)物之一 。但溫室大棚之所以能夠有效的控制農(nóng)作物生 長 環(huán)境，就是依賴于它對內(nèi)部 環(huán)境的實時 監(jiān)測 ，可是先進 監(jiān)測 技術(shù)投入成本 高，操 作技術(shù)復(fù)雜，對操作人員的素質(zhì)要求很高，使得這種先進的溫室種植技術(shù) 難以在普通農(nóng)民用戶中得到推廣。大多 數(shù)普通農(nóng)民用戶還是依靠人工操作對溫室環(huán)境進行 監(jiān)測 。這種方法不但耗時耗力，并且效率很低 ，很難達到實時 監(jiān)測 的要求。從而無法在最恰當?shù)臅r刻及時做出對環(huán)境的調(diào)控，例如濕度低了需要澆水，溫度低了需要保暖，光照不足需要加強光照度，二氧化碳濃度過高需要通風等。這些對農(nóng)作物生長最重要的環(huán)境因素只有在實時有效的 監(jiān)測 下，并且及時做出反饋調(diào)控才能 更 利于作物生長提高 產(chǎn)量，從而使溫 室大棚的經(jīng)濟效益顯著提高。本設(shè)計就是一套以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，做到對溫室內(nèi) 溫 濕 度、光照強度、 CO?濃度實時 監(jiān)測 ，并在各項指標達到預(yù)設(shè)值時立馬做出信息反饋，調(diào)動其他設(shè)備及時對溫室環(huán)境做出調(diào)控的智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 。 就技術(shù)層面而言本 系統(tǒng)主要包括環(huán)境監(jiān)測模塊 、數(shù)碼顯示模塊、 報警模塊 、數(shù)據(jù)傳輸電路 以及執(zhí)行調(diào)節(jié)電路 。環(huán)境檢測塊用到的傳感器主要有 ：DHT11(溫濕度 監(jiān)測 )、 MH410D5(二氧化碳傳感器 )、 MQ2(煙霧監(jiān)測傳感器 )、TSL2561(光照強度傳感器 )，數(shù)據(jù)傳輸電路 為預(yù)留 RS485 接口，數(shù)碼顯 示模塊為 P35 屏，主控為三星公司 的 S3C2440A 芯片。 本課題意在打造一款 智能化程度高、可靠性強、穩(wěn)定性好、操作簡單、成本低廉適合普通農(nóng)民大眾使用的溫室大棚智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 1章 緒論 167。 智 能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的概念 智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 是溫室大棚內(nèi)一套對內(nèi)部作物生長環(huán)境能夠?qū)崟r 監(jiān)測 ，并且實時控制的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代化溫室大棚農(nóng)業(yè)技術(shù)的核心，正是由于溫室大棚擁 有強大的 監(jiān)測系統(tǒng) ，它才能創(chuàng)造出最適宜作物生長的環(huán)境，提高作物 產(chǎn)量，使農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益得到顯著提高。 167。 智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的 主要內(nèi)容 本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 是以 ARM9 系列的 S3C2440A 為控制核心，具有優(yōu)越的嵌入式特性和強大的數(shù)據(jù)分析能力，與傳統(tǒng) 51 芯片 相比 ARM 芯片在性能上有了巨大的 飛躍，配合上 DHT1 MH410D TSL2561 等傳感器的使用，本系統(tǒng)做到了對溫室內(nèi)各項重要環(huán)境數(shù)據(jù) 的實時 監(jiān)測 。該 監(jiān)測系統(tǒng) 不但可以 監(jiān)測 作物生長環(huán)境指標，還可以通過對傳感器采集過來的數(shù)據(jù)進行分析，在恰當?shù)臅r刻做出合理的反饋控制，進而達到對溫室大棚內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)功能。再配備 MQ2(煙霧監(jiān)測傳感器 )和報警電路使它還擔負起了大棚內(nèi)火災(zāi)預(yù)警功能增加了溫室大棚的安全系數(shù)。整個溫室大棚內(nèi)的環(huán) 境指標都會以數(shù)據(jù)的形式在 P35 屏上直觀的顯示出來 ，用戶還可以通過屏幕上的虛擬按鍵對溫室大棚內(nèi)環(huán)境進行控制調(diào)節(jié)，例如 澆水、升溫、通風、增強光照等操作。系統(tǒng)還預(yù)留有 RS485 接口，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的遠程 控制。 167。 智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的主要特點 和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè) 監(jiān)測 相比，智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 具有以下幾個主要特點 ： （ 1） 靈敏度高，本 監(jiān)測系統(tǒng) 采用當代行業(yè)內(nèi)流行的傳感器，傳感器技術(shù)成熟制作精良，溫室環(huán)境發(fā)生輕微變化，系統(tǒng)都能檢測到； （ 2） 能夠進行連續(xù)實時 監(jiān)測 ，本 監(jiān)測系統(tǒng) 上電后不再需要人工控制，內(nèi)置主控芯片可以實時連續(xù)讀取 監(jiān)測 數(shù)據(jù)，并在極短時 間間隔內(nèi)處理數(shù)據(jù)做出相應(yīng)； （ 3） 測量精度高，本 監(jiān)測系統(tǒng) 各項 監(jiān)測 數(shù)據(jù)采用采集多組數(shù)據(jù)然后取平均值進行分析，大大提高了測量精度； 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 （ 4） 具有自動控制能力，系統(tǒng)可以根據(jù)不同時期的不同預(yù)設(shè)值與溫室內(nèi)采集到的值進行對比，進而做出相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)； （ 5） 系統(tǒng)穩(wěn)定性高； （ 6） 能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制功能； （ 7） 具有遠程控制功能，本 監(jiān)測系統(tǒng) 預(yù)留有 RS485 通信接口，可以與計算機相連，從而實現(xiàn)讓你足不出戶就能實現(xiàn)對溫室大棚的遠程控制。 167。 智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的研究意義 近年我國在溫室環(huán)境 監(jiān)測 領(lǐng)域上做了很多 研究，并 且在溫室栽培等技術(shù)上獲得了顯著成果。但由于我 國在該領(lǐng)域的研究起步時間太晚 ， 缺乏配套的技術(shù)與設(shè)備 ，使得 我國在環(huán)境 監(jiān)測 領(lǐng)域能力低 ， 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)能力有限?？梢跃邆?全年生產(chǎn) 能力 的大型現(xiàn)代化溫室 大棚 很少。如果依靠國外 進口 的溫室設(shè)備，投資又非常巨大，并且溫室 操作 復(fù)雜，對工作 人員的素質(zhì)要求也很高， 因此 我國在 溫室環(huán)境 監(jiān)測 領(lǐng)域還有很多地方需要 提高。本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 正好迎合了我國現(xiàn)在的廣大普通農(nóng)民用戶的需求，它成本低、操作簡單、智能化程度高的特點使它具有良好的應(yīng)用前景和廣闊的市場前景。 適合 在普通農(nóng)民用戶中 進行推廣，為我國普通農(nóng)民大眾帶來良好的經(jīng)濟效益 。 167。 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測 系統(tǒng) 的發(fā)展歷程 與 未來 發(fā)展趨勢 從 20 世紀 70 年代 開始，人們利用 模擬式組合儀表，采集現(xiàn)場信息，并且 進行指示、記錄和控制。 到了 80 年代末 ，出現(xiàn)了分布式環(huán)境 監(jiān)測系統(tǒng) 。現(xiàn)在最前沿的溫室 監(jiān)測系統(tǒng) 為 以 計算機 數(shù)據(jù)采集 控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的多 因子綜合控制系統(tǒng) [1]。 21 世紀是一個網(wǎng)絡(luò)時代，很多技術(shù)都在向網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 也不例外，在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)溫室大棚的網(wǎng)絡(luò)自動化管理，無線互聯(lián)網(wǎng)控制，在強大的“云服務(wù)”控制下創(chuàng)造出完全自動化、無人化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地是智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 未來發(fā)展的趨勢之一 。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2章 智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的總體 設(shè)計方案 167。 智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 設(shè)計概述 167。 功能要求 （ 1） 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對溫室大棚內(nèi)的溫室度 、光照強度、 CO?濃度、煙霧濃度達到實時 監(jiān)測 。 （ 2） 當溫室內(nèi)某項環(huán)境指標達到預(yù)設(shè)值時系統(tǒng)要發(fā)出相應(yīng)的反饋控制信息。 （ 3） 溫室大棚內(nèi)被 監(jiān)測 的環(huán)境數(shù)據(jù)要以直觀易懂的形式在 LCD 屏上顯示出來，用戶還要能夠通過屏幕上的虛擬按鍵實現(xiàn)對溫室內(nèi)相關(guān)設(shè)備的控制。 （ 4） 本系統(tǒng)硬件設(shè)計有 RS485 接口，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的遠程 監(jiān)測 。 167。 技術(shù)指標 ? 額定電壓： 5V ? 額定電流： ? 環(huán)境溫度： 0～ 50℃ ? 檢測參數(shù)及范圍見表 21 表 21 系統(tǒng)環(huán)境檢 測參數(shù) 所選傳感器 檢 測參數(shù) 檢 測范圍 檢 測精度 DHT11 溫度 0～ 50℃ 177。 2℃ 濕度 20％～ 90％ RH 177。 5％ RH TSL2561 光照 0～ 70000 勒克斯 (Lx) 177。 50Lx MH410D5 CO? 0～ 10000ppm 177。 50ppm MQ2 可燃性氣體、煙霧 0～ 100％ LEL 177。 5％ LEL 167。 智 能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的硬件設(shè)計方案 智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 有一個微處理器 做 為主控，在該微處理器 的外圍進河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 行設(shè)備擴展如添加 Nandflash 作為 系統(tǒng)的 ROM、 SDRAM 作為系統(tǒng)的 RAM、 傳感器作 為環(huán)境檢測模塊、 P35 屏作為 顯示器、 蜂鳴器作為報警裝置、 485 接口作為 通信接口。圖 21 表述了智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的硬件結(jié)構(gòu)原理圖。 微 型 處 理 器（ S 3 C 2 4 4 0 A）液 晶 顯 示 模塊（ P 3 5 ）R S 4 8 5 通 信接 口執(zhí) 行 調(diào) 節(jié) 電路溫 濕 度 模 塊（ D H T 1 1 ）光 照 模 塊（ T S L 2 5 6 1）二 氧 化 碳 模塊 （ M H 4 1 0 D 5 ）串 行 輸 出I 178。 C串 行 輸 出報 警 模 塊