【正文】 23 167。 報(bào)警與復(fù)位電路設(shè)計(jì) ............................................................................ 24 167。 執(zhí)行控制電路設(shè)計(jì) ................................................................................ 25 第 4 章 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...................................................................... 26 167。 程序設(shè)計(jì)的基本框架 .................................................................................... 26 167。 軟件流程分析 ................................................................................................ 27 167。 各模塊程序設(shè)計(jì) ............................................................................................ 27 167。 數(shù)據(jù)采集模塊程序設(shè)計(jì) ....................................................................... 27 167。 顯示模塊程序設(shè)計(jì) ................................................................................ 30 167。 執(zhí)行模塊 及報(bào)警模塊 程序設(shè)計(jì) ........................................................... 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(xiàn) ....................................................................................................................... 35 致 謝 ............................................................................................................................ 37 附 錄 ............................................................................................................................ 38 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 自從 改革開放以來 我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)生了巨大 變化，但農(nóng)業(yè)一直在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要 地位，可是隨著社會(huì)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(jì)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(jì)發(fā)展的步伐，必須得通過運(yùn)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(yùn)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(shí)時(shí) 監(jiān)測 ，可是先進(jìn) 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(jìn)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(jìn)行 監(jiān)測 。這種方法不但耗時(shí)耗力，并且效率很低 ，很難達(dá)到實(shí)時(shí) 監(jiān)測 的要求。從而無法在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻及時(shí)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(qiáng)光照度，二氧化碳濃度過高需要通風(fēng)等。這些對農(nóng)作物生長最重要的環(huán)境因素只有在實(shí)時(shí)有效的 監(jiān)測 下，并且及時(shí)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(jì)效益顯著提高。本設(shè)計(jì)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(qiáng)度、 CO?濃度實(shí)時(shí) 監(jiān)測 ，并在各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)立馬做出信息反饋，調(diào)動(dòng)其他設(shè)備及時(shí)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(bào)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(qiáng)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(qiáng)、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(jì)（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(shí) 監(jiān)測 ，并且實(shí)時(shí)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(qiáng)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(jì)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(qiáng)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(xiàng)重要環(huán)境數(shù)據(jù) 的實(shí)時(shí) 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(biāo)，還可以通過對傳感器采集過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻做出合理的反饋控制，進(jìn)而達(dá)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(bào)警電路使它還擔(dān)負(fù)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(gè)溫室大棚內(nèi)的環(huán) 境指標(biāo)都會(huì)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(jìn)行控制調(diào)節(jié)，例如 澆水、升溫、通風(fēng)、增強(qiáng)光照等操作。系統(tǒng)還預(yù)留有 RS485 接口，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程 控制。 167。 智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的主要特點(diǎn) 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(gè)主要特點(diǎn) ： （ 1） 靈敏度高，本 監(jiān)測系統(tǒng) 采用當(dāng)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(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí) 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(shí)時(shí)連續(xù)讀取 監(jiān)測 數(shù)據(jù)，并在極短時(shí) 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(xiàng) 監(jiān)測 數(shù)據(jù)采用采集多組數(shù)據(jù)然后取平均值進(jìn)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(jì)（論文） 3 （ 4） 具有自動(dòng)控制能力，系統(tǒng)可以根據(jù)不同時(shí)期的不同預(yù)設(shè)值與溫室內(nèi)采集到的值進(jìn)行對比，進(jìn)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(yuǎn)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(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)讓你足不出戶就能實(shí)現(xiàn)對溫室大棚的遠(yuǎn)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(shí)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。可以具備 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(jìn)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(diǎn)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(jìn)行推廣，為我國普通農(nóng)民大眾帶來良好的經(jīng)濟(jì)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(jì) 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(jìn)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) ?，F(xiàn)在最前沿的溫室 監(jiān)測系統(tǒng) 為 以 計(jì)算機(jī) 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(jì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)溫室大棚的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化管理，無線互聯(lián)網(wǎng)控制，在強(qiáng)大的“云服務(wù)”控制下創(chuàng)造出完全自動(dòng)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(jì)（論文） 4 第 2章 智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的總體 設(shè)計(jì)方案 167。 智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 設(shè)計(jì)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(qiáng)度、 CO?濃度、煙霧濃度達(dá)到實(shí)時(shí) 監(jiān)測 。 （ 2） 當(dāng)溫室內(nèi)某項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)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(shí)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(jì)有 RS485 接口，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程 監(jiān)測 。 167。 技術(shù)指標(biāo) ? 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(jì)方案 智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 有一個(gè)微處理器 做 為主控，在該微處理器 的外圍進(jìn)河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 行設(shè)備擴(kuò)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(bào)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(bào) 警 模 塊