軟件工程畢業(yè)論文-智慧大棚-物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的設(shè)計與實現(xiàn)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　智慧大棚-物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的，物聯(lián)網(wǎng)的英文名： In

2、ternet of Things（IOT），也稱為Web of Things。被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用擴展，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的核心，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。物聯(lián)網(wǎng)博欣將物聯(lián)網(wǎng)定義為通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識別（RFID）技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外線感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)

3、結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和控制。</p><p>　　從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu) 技術(shù)架構(gòu)圖示成，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID 標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當(dāng)于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集

4、信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)特性主要體現(xiàn)在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、公共安全、城市管理、遠程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等各個行業(yè)均有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嘗試，某些行業(yè)已經(jīng)積

5、累一些成功的案例。</p><p>　　物聯(lián)擁有業(yè)界最完整的專業(yè)物聯(lián)產(chǎn)品系列，覆蓋從傳感器、控制器到云計算的各種應(yīng)用。產(chǎn)品服務(wù)智能家居、交通物流、環(huán)境保護、公共安全、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、個人健康等各種領(lǐng)域。構(gòu)建了“質(zhì)量好、技術(shù)優(yōu)、專業(yè)性強，成本低，滿足客戶需求”的綜合優(yōu)勢，持續(xù)為客戶提供有競爭力的產(chǎn)品和服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界經(jīng)濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一，據(jù)了解，全國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計2015年將超過5000

6、億元。</p><p>　　關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)，傳感器，RFID，無線通信，綠色農(nóng)業(yè)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The concept of things is put forward in 1999, the Internet of things English Name: Internet of

7、Things (IOT), also known as Web of Things. Regarded as the extension of Internet application, application of innovation is the core of the development of the Internet of things, to the user experience as the core of inno

8、vation is the soul of the development of the Internet of things. The Internet of things will be defined as the company of Internet of things through various information sensing equipmen</p><p>　　From the tec

9、hnical architecture point of view, the Internet of things can be divided into three layers: the perception layer, network layer and application layer. The perceptual layer composed of various sensors and sensor gateway c

10、onfiguration technology architecture diagrams, including carbon dioxide concentration sensor, temperature sensor, humidity sensor, a two-dimension code tag, RFID tag and reader, camera, GPS sensing terminal. The perceptu

11、al layer is equivalent to the role of human eye </p><p>　　Complex has the industry's most complete professional complex series of products, covering a variety of applications from the sensor, the control

12、ler to cloud computing. Products and services of intelligent Home Furnishing,transportation, environmental protection, public security, intelligent fire,industrial monitoring, personal health and other fields. Constructi

13、on of the "good quality, technical quality, professional and strong, low cost, the comprehensive advantages to meet customer demand", c</p><p>　　Keywords: network, sensor, RFID, wireless communicat

14、ion,green agriculture</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 立題的目的和意義1</p><p>　　1.3 植被栽

15、培技術(shù)2</p><p>　　1.4 本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容2</p><p>　　2.系統(tǒng)總體分析4</p><p>　　2.1 總體方案：智慧大棚工作原理4</p><p>　　2.2 WIFI模塊4</p><p>　　2.3 單片機傳感器數(shù)據(jù)傳輸詳解7</p><p>　

16、　2.4 智慧大棚功能詳述8</p><p>　　3. 智慧大棚規(guī)格10</p><p>　　3.1 STC12C5A60S2 8051單片機10</p><p>　　3.2 BH1750FVI光強度傳感器10</p><p>　　3.3 DHT11空氣溫濕度傳感器11</p><p>　　3.4

17、YL-69土壤濕度傳感器12</p><p>　　3.5 L298N電機驅(qū)動12</p><p>　　4.系統(tǒng)主要技術(shù)特色14</p><p>　　4.1 運用WIFI模塊14</p><p>　　4.2 連接了微信客戶端14</p><p>　　4.3 使用了 Bootstramp和Highcharts

18、14</p><p><b>　　5. 結(jié)束語15</b></p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p><b>　　致謝17</b></p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p><

19、;b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　目前我國溫室大棚生產(chǎn)的特點是把個體生產(chǎn)和規(guī)?；a(chǎn)相結(jié)合，在單個溫室大棚生產(chǎn)實現(xiàn)智能自動化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)連棟溫室大棚的規(guī)?；a(chǎn)，既能滿足個體農(nóng)民生產(chǎn)的需要，又便于企業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。如果僅靠人工控制既耗人力，又容易發(fā)生差錯。為此，在現(xiàn)代化的大棚管理中需要有一套完整的大棚自動控制系統(tǒng)，以控制大棚各項參數(shù)，適應(yīng)生產(chǎn)需要。</p>&

20、lt;p>　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為滿足這種需求提供了一種可能。 </p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)已成為2010年后最熱門的話題之一，被認(rèn)為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息時代大革命。物聯(lián)網(wǎng)在政府、企業(yè)和群眾的熱情期盼中，終于敲定于2011年開始招收新生。物聯(lián)網(wǎng)作為一門專業(yè)課程正式進入高校培訓(xùn)人才的教學(xué)課程里面，不但是國家和政府大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的巨大體現(xiàn)，也是國家在人才培養(yǎng)模式上作出及時反映的重大舉措。<

21、/p><p>　　由于專業(yè)的發(fā)展，高校對物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備的需求也日趨高漲，2010年7月20日，教育部向社會公布了2012年全國各高校140個本科新專業(yè)詳細名單，其中“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)占據(jù)30個高居榜首。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的慢慢實施，高校對物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備的需求也在提高，另外嵌入式的高速發(fā)展，也將繼續(xù)推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)置入嵌入式中，是今后發(fā)展的一個重點。</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)作

22、為新興產(chǎn)業(yè)之一， 已經(jīng)成為各國的發(fā)展戰(zhàn)略。包括Google在內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)廠商、IBM、思科在內(nèi)的設(shè)備制造商和方案解決商以及AT&T、Verizon、中國移動、中國電信等在內(nèi)的電信運營企業(yè)紛紛加速了物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略布局，以期在未來的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域取得先發(fā)優(yōu)勢。但是，由于核心技術(shù)還不成熟，標(biāo)準(zhǔn)體系尚待建立等問題，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍處于研究階段，而物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也更多的是處于初級階段。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍需要國家政策的大力支持和各運營商以及整個產(chǎn)業(yè)界的

23、共同努力。</p><p>　　1.2 立題的目的和意義</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過裝入射頻識別設(shè)備、紅外感應(yīng)器、GPS 或其他方式進行連接，然后通過移動通信網(wǎng)絡(luò)或其他方式接入到互聯(lián)網(wǎng)，最終形成智能網(wǎng)絡(luò)，通過電腦或手機實現(xiàn)對物體的智能化管理和信息采集分析。結(jié)合Internet 發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能蔬菜大棚，可以在有限資金投入的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)蔬菜大棚的科學(xué)化管

24、理，提高農(nóng)業(yè)增收。這種蔬菜大棚采用傳感器來替代人工管理，使用基于Internet 的物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)精確而專業(yè)的蔬菜管理， 放寬了菜農(nóng)的蔬菜種植水平，使得不具備專業(yè)知識的人員都可實現(xiàn)大棚蔬菜的種植，從而拓寬致富道路，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)收。</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。從農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不同的階段來看，無論是從種植的培育階段、收獲階段，還是貯存、銷售階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)來提高其工作的效率和精細管理。&

25、lt;/p><p>　　(1) 在種植準(zhǔn)備的階段，可以在溫室里面布置很多的傳感器，分析實時的土壤信息，來選擇合適的農(nóng)作物。</p><p>　　(2) 在種植和培育階段，可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)手段采集溫度、濕度的信息，進行高效的管理，從而應(yīng)對環(huán)境的變化。</p><p>　　(3) 在農(nóng)產(chǎn)品的收獲階段，也同樣可以利用物聯(lián)網(wǎng)的信息，對其傳輸階段、使用階段的各種性能進行采集，反

26、饋到前端，從而在種植收獲階段進行更精準(zhǔn)的測算。</p><p>　　(4) 提高效率，節(jié)省人工，如果是大面積的農(nóng)場，要對各大棚進行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾，那要用大量的時間和人員來操作。如果應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，手動控制也只需點擊鼠標(biāo)的微小的動作，前后不過幾秒，完全替代了人工操作的繁瑣。</p><p>　　1.3 植被栽培技術(shù)</p><p>　　植被 “設(shè)施栽

27、培”，即“保護地栽培”。它是指在某種類型的保護設(shè)施內(nèi)（如陽畦、溫室、大棚等），人為地創(chuàng)造適宜植被生長發(fā)育的最佳環(huán)境條件，在不同季節(jié)內(nèi)，尤其是不利于植被生長的季節(jié)內(nèi)進行植被栽培的一種措施。設(shè)施栽培是人類利用自然、改造自然的一種創(chuàng)造。由于設(shè)施內(nèi)的條件是可以人為控制的，使得植被的周年生產(chǎn)得以實現(xiàn)。玻璃溫室和塑料薄膜溫室出現(xiàn)后，植被生產(chǎn)出現(xiàn)了劃時代的變化?，F(xiàn)在人們可以根據(jù)自己的意愿，隨時生產(chǎn)出所需要的各種植被?？梢哉f，這是“設(shè)施栽培”的功勞。在

28、不利于植被生長的自然環(huán)境中，溫室能夠創(chuàng)造適宜植被生長發(fā)育的條件。溫室環(huán)境的調(diào)節(jié)主要包括日光、溫度、濕度三個方面。</p><p>　　溫度：根據(jù)植被生長的適宜溫度進行溫室溫度調(diào)節(jié)，若低于下限溫度則采取升溫措施，通常采取電熱增溫和火力增溫等，火力增溫比較方便。若高于上限溫度則采取降溫措施，通常通過水管降溫和風(fēng)扇降溫，風(fēng)扇降溫比較方便。</p><p>　　日光：遮蔭是調(diào)節(jié)日照強度最好的辦法，

29、其具體做法是加蓋遮陽網(wǎng)或草席，這種方法兼有降低溫度的效果。</p><p>　　濕度：為滿足溫室植被對濕度的要求，可以在地上、臺階、盆壁灑水，還可以在空中懸掛濕布，以增加水分的蒸發(fā)，最好的辦法是設(shè)置自動噴霧裝置，自動調(diào)節(jié)濕度。如果濕度過大，容易導(dǎo)致植被病害，可以采用通風(fēng)的辦法來降低濕度，而且最好在室溫與氣溫相差不大的時候進行。本系統(tǒng)注重溫度濕度和光照的調(diào)節(jié)。</p><p>　　1.4

30、本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容</p><p>　　基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室控制系統(tǒng)采用當(dāng)前熱門的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和傳感器技術(shù)相結(jié)合的方法，精心挑選各種傳感器（溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器），不僅能對溫室大棚生產(chǎn)過程中的參數(shù)在線高精度測量，而且能實現(xiàn)溫室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)、光照調(diào)節(jié)等智能控制，自動實現(xiàn)保溫、保濕、在線監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)的記錄。</p><p>　　智能溫室控制實訓(xùn)系統(tǒng)還具有遠程

31、訪問與控制功能。用戶使用PC機不僅可以遠程訪問溫室內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，實時觀察植物的長勢，還可以遠程控制溫室內(nèi)部的執(zhí)行器件（風(fēng)扇、電磁閥、LED燈）來改變溫室內(nèi)部環(huán)境；使用手機同樣可以遠程訪問溫室內(nèi)部環(huán)境的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)，遠程控制溫室內(nèi)部的執(zhí)行器件。</p><p>　　智能溫室控制系統(tǒng)是學(xué)生學(xué)習(xí)高新技術(shù)，提高動手能力的最佳實訓(xùn)平臺。它以溫室大棚這個現(xiàn)實模型為依托，囊括了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、單片

32、機技術(shù)以及自動控制理論。</p><p><b>　　2.系統(tǒng)總體分析</b></p><p>　　2.1 總體方案：智慧大棚工作原理</p><p>　　圖 2.1 物聯(lián)網(wǎng)智能溫室控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　2.2 WIFI模塊</p><p>　　HLK-RM04 是海凌科電子新推

33、出的低成本嵌入式UART-ETH-WIFI(串口-以太網(wǎng)-無線網(wǎng))模塊。</p><p>　　本產(chǎn)品是基于通用串行接口的符合網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置 TCP/IP 協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)、無線網(wǎng)（WIFI）3 個接口之間的轉(zhuǎn)換。通過 HLK-RM04 模塊，傳統(tǒng)的串口設(shè)備在不需要更改任何配置的情況下，即可通過Internet 網(wǎng)絡(luò)傳輸自己的數(shù)據(jù)。為用戶的串口設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)提供完整快速的解決方案

34、。</p><p>　　圖 2.2 wifi功能結(jié)構(gòu)</p><p>　　配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：PC 設(shè)置為靜態(tài) IP 模式通過以太網(wǎng)或者 WIFI 的方式連接上模塊。IP 地址設(shè)置為192.168.16.100/255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)為 192.168.16.254。瀏覽器打開 http://192.168.16.254/ser2net.asp，進入 web 配置頁面，默認(rèn)用戶名密

35、碼為admin/admin。通過 web 修改相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。此時模塊 ip 地址為 192.168.16.254。</p><p>　　配置串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：瀏覽器打開 http://192.168.16.254/ser2net.asp，進入串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò) web 配置頁面。根據(jù)需要，通過 web 頁面配置串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。</p><p>　　模塊功能可以分為 4 大模式：默認(rèn)模式、串口轉(zhuǎn)以太

36、網(wǎng)、串口轉(zhuǎn) WIFI CLIENT 及串口轉(zhuǎn)WIFI AP。 本系統(tǒng)應(yīng)用默認(rèn)模式</p><p>　　圖 2.3 wifi默認(rèn)模式功能圖</p><p>　　該模式下，WIFI 使能，工作在 AP 模式下，ETH1、ETH2 功能使能,ETH1 作為 WAN,ETH2作為 LAN。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，COM1 的數(shù)據(jù)與網(wǎng)路數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換。WIFI 安全方面支持目前所有的加密方式。此模式下，W

37、IFI 設(shè)備能連接到模塊，成為 WIFI 局域網(wǎng)下的設(shè)備。</p><p>　　WAN 端默認(rèn)動態(tài) IP 地址方式。LAN、WIFI 為同一局域網(wǎng)，默認(rèn)開啟 DHCP 服務(wù)器。串口工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換：模塊將串口的工作狀態(tài)定義為 2 種模式：透傳模式、AT 指令模式。</p><p>　　圖 2.4 wifi透傳模式結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　正常上電后，模塊會檢查當(dāng)前的

38、網(wǎng)絡(luò)串口配置是否正常，如果網(wǎng)絡(luò)連接正常，則模塊自動進入透傳模式，否則模塊進入 AT 指令模式。透傳模式進入 AT 指令模式有以下 2 種方法：ES/RST 引腳，在任意狀態(tài)下，保持 ES/RST 腳低電平的時間大于 Tes 且小于 Trst，將立即進入 AT 指令模式。</p><p>　　圖 2.5 wifi透傳模式傳輸結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　特定的串口數(shù)據(jù)，串口退出透傳功能開啟后

39、，可以通過發(fā)送特定的串口數(shù)據(jù)讓模塊退出透傳。串口退出透傳過程如下：</p><p>　　圖 2.6 wifi透傳模式結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Tpt：串口組幀時間。間隔時間大于組幀時間連續(xù)發(fā)送 3 個“+”，然后等待約 500ms（400ms< >600ms），間隔時間大于組幀時間連續(xù)發(fā)送 3 個 0x1B。模塊即可退出透傳模式。</p><p>

40、　　串口-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：模塊的串口-網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換分為 4 種模式：TCP Server、TCP Clinet、UDP Server、UDP Client。本系統(tǒng)應(yīng)用TCP Clinet。</p><p>　　圖 2.7 wifi TCP client模式結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　該模式下，模塊連接指定的域名/IP、端口。所有從 TCP Server 端發(fā)送來的數(shù)據(jù)直接發(fā)送到串口端，串口

41、端的數(shù)據(jù)發(fā)送到 TCP Server 端。異常的網(wǎng)絡(luò)斷開會導(dǎo)致模塊主動重連。TCP主動重連功能使能情況下，TCP Server 主動斷開連接，模塊會立即主動重連，否則模塊不會重連。</p><p><b>　　WEB 頁面配置：</b></p><p>　　圖 2.8 wifi模塊設(shè)置圖</p><p>　　2.3 單片機傳感器數(shù)據(jù)傳輸詳

42、解</p><p>　　DHT11溫濕度傳感器：通過數(shù)字信號傳輸方式，傳送數(shù)據(jù)給單片機。DATA 用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一

43、次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。</p><p>　　BH1750光強傳感器：采用IIC傳輸方式，傳送給單片機。BH1750環(huán)境光傳感器內(nèi)置16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它能夠直接輸出一個數(shù)字信號，不需要再做復(fù)雜的計算。這是一種更精良的和容易使用簡易電阻器的版本，通過計算電壓,來獲得有效的數(shù)據(jù)。這款環(huán)境光傳感器能夠直接通過光度計來測量。光強度的單位是

44、“l(fā)x”。當(dāng)物體在均勻的光照下它能夠在每平方米獲得1lx的光通量，它們的光強度是1lx。有時為了充分利用光源，你可以增加一個光源的反射裝置。那樣在某些方向就能獲得更多的光通量，以增加被照表面的亮度。</p><p>　　2.4 智慧大棚功能詳述</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)智能溫室控制系統(tǒng)采用當(dāng)前比較熱門的WIFI技術(shù)、51單片機技術(shù)和傳感器技術(shù)相結(jié)合的方式，精準(zhǔn)采集溫室內(nèi)部環(huán)境的各項指標(biāo)

45、，驅(qū)動相應(yīng)執(zhí)行器件（風(fēng)扇、LED燈、電磁閥）平穩(wěn)控制溫室內(nèi)部環(huán)境的變化。實現(xiàn)了如下功能。</p><p>　　(1) 溫濕度監(jiān)測功能 </p><p>　　溫濕度采集節(jié)點配有溫濕度傳感器DHT11，實時監(jiān)測溫室內(nèi)部空氣的溫度和濕度。測濕精度可達±4.5%RH，測溫精度可達±0.5℃（在25℃）。</p><p>　　(2) 光照度監(jiān)測功能 <

46、;/p><p>　　光照度采集節(jié)點配有溫度傳感器BH1750，實現(xiàn)對溫室內(nèi)部光照情況的檢測，它能夠直接輸出一個數(shù)字信號，不需要再進行復(fù)雜計算。 </p><p>　　(3) 局域網(wǎng)遠程訪問與控制功能 </p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)通過WIFI加入局域網(wǎng)。這樣用戶便可以使用PC機訪問物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過操作界面遠程控制溫室內(nèi)的執(zhí)行器件，維護系統(tǒng)穩(wěn)定。</p>&

47、lt;p>　　(4) 控制參數(shù)設(shè)定及瀏覽 </p><p>　　對所要實現(xiàn)自動控制的參數(shù)（溫度、濕度）進行調(diào)控，以滿足自動控制的要求。用戶既可以直接操作網(wǎng)關(guān)界面上的按鈕來完成系統(tǒng)平衡參數(shù)的調(diào)控，又可以通過PC機或手機遠程訪的方式完成參數(shù)的調(diào)控。</p><p>　　(5) 控制風(fēng)扇降低溫度 </p><p>　　溫室內(nèi)溫度高于設(shè)定值時，系統(tǒng)便打開風(fēng)扇降溫，直到

48、溫度達到設(shè)定值為止。</p><p>　　(6) 控制電磁閥給土壤加濕功能 </p><p>　　如果溫室內(nèi)土壤濕度小于設(shè)定值，系統(tǒng)會開啟電磁閥給土壤澆水，達到設(shè)定值后便關(guān)閉電磁閥停止?jié)菜?</p><p>　　控制LED燈給植物進行光合作用 </p><p>　　植物光合作用需要光照。當(dāng)光照度低于系統(tǒng)設(shè)定值時，系統(tǒng)會自動打開LED燈為植物

49、提供充足的光照。</p><p>　　(8) 顯示實時數(shù)據(jù)曲線 </p><p>　　實時趨勢數(shù)據(jù)曲線可將系統(tǒng)采集到的溫室內(nèi)的數(shù)據(jù)以實時變化曲線的形式顯示出來，便于觀察系統(tǒng)某時間段內(nèi)整體的檢測狀況。</p><p>　　(9) 顯示歷史數(shù)據(jù)曲線 </p><p>　　可顯示出溫室內(nèi)各測量參數(shù)的日、月、年參數(shù)變化曲線，根據(jù)該曲線可合理的設(shè)置參數(shù)

50、，可分析環(huán)境的變化對植物生長的影響。</p><p><b>　　3. 智慧大棚規(guī)格</b></p><p>　　3.1 STC12C5A60S2 8051單片機</p><p>　　圖3.1 STC12C5A60S2系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　STC12C5A60S2單片機中包含中央處理器(CPU

51、)、程序存儲器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)、定時/計數(shù)器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D轉(zhuǎn)換、SPI接口、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。STC12C5A60S2系列單片機幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)</p><p>　　3.2 BH1750FVI光強度傳感器</p><p>　　BH1750FVI

52、 是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化。（1lx-65535lx）</p><p>　　圖3.2 BH1750結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　?PD  接近人眼反應(yīng)的光敏二極管。（Photo diode wi

53、th approximately human eye response.） </p><p>　　?AMP  集成運算放大器：將PD電流轉(zhuǎn)換為PD電壓。</p><p>　　?ADC  模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取16位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 </p><p>　　?Logic +&#

54、160;IC Interface（邏輯+ IC界面） 光強度計算和I2C總線接口，包括下列寄存器：  數(shù)據(jù)寄存器→光強度數(shù)據(jù)寄存。初始值是：“0000_0000_0000_0000”。 測量時間寄存器→時間測量數(shù)據(jù)寄存。初始值是：“0100_0101”。</p><p>　　?OSC  內(nèi)部振蕩器（時鐘頻率典型值：320kHz）。該時

55、鐘為內(nèi)部邏輯時鐘。</p><p>　　3.3 DHT11空氣溫濕度傳感器</p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、

56、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)：</b></p><p

57、>　　供電電壓： 3.3~5.5V DC</p><p>　　輸 出： 單總線數(shù)字信號</p><p>　　測量范圍： 濕度20-90%RH， 溫度0~50℃</p><p>　　測量精度： 濕度+-5%RH， 溫度+-2℃</p><p>　　分 辨 率： 濕度1%RH， 溫度1℃</p><p>　　互 換

58、性： 可完全互換 ，</p><p>　　長期穩(wěn)定性： <±1%RH/年</p><p>　　3.4 YL-69土壤濕度傳感器</p><p>　　1.采用優(yōu)質(zhì)土壤傳感器做土壤濕度的檢測，表面采用鍍鎳處理，有加寬的感應(yīng)面積，可以提高導(dǎo)電性能，防止接觸土壤容易生銹的問題，延長使用壽命；</p><p>　　2.可以寬范圍控制土

59、壤的濕度，通過電位器調(diào)節(jié)控制相應(yīng)閥值，濕度低于設(shè)定值時，DO輸出高電平，高于設(shè)定值時，DO輸出低電平；</p><p>　　3.比較器采用LM393芯片，工作穩(wěn)定</p><p>　　4.工作電壓3.3V-5V</p><p>　　5.設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝</p><p>　　6.PCB尺寸：3.2cm * 1.4m</p>

60、<p><b>　　接線說明（4線制）</b></p><p>　　1 VCC 外接3.3V-5V</p><p>　　2 GND 外接GND</p><p>　　3 DO 小板數(shù)字量輸出接口（0和1）</p><p>　　4 AO小板電壓模擬量輸出</p><p><b>

61、　　模塊使用說明：</b></p><p>　　1.傳感器適用于土壤的濕度檢測；</p><p>　　2.模塊中藍色的電位器是用于土壤濕度的閥值調(diào)節(jié)，順時針調(diào)節(jié)，控制的濕度會越大，逆時針越??；</p><p>　　3.數(shù)字量輸出D0可以與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低電平，由此來檢測土壤濕度；</p><p>　　4小板模擬

62、量輸出AO可以和AD模塊相連，通過AD轉(zhuǎn)換，可以獲得土壤濕度更精確的數(shù)值；</p><p>　　3.5 L298N電機驅(qū)動</p><p>　　L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來

63、驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動電機，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅(qū)動兩臺直流電機。</p><p>　　主要芯片：L298N、光電耦合器 </p&

64、gt;<p>　　工作電壓：控制信號直流5V；電機電壓直流3V~46V（建議使用36伏以下） 四、最大工作電流：2.5A 五、額定功率：25W </p><p>　　特點：1、具有信號指示。</p><p><b>　　2、轉(zhuǎn)速可調(diào)</b></p><p><b>　　3、抗干擾能力強

65、60;</b></p><p>　　4、具有過電壓和過電流保護               </p><p>　　5、可單獨控制兩臺直流電機       

66、60;       </p><p>　　6、可單獨控制一臺步進電機               </p><p>　　7、PWM脈寬平滑調(diào)速  

67、60;            </p><p>　　8、可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)               </p><p><

68、;b>　　9、采用光電隔離 </b></p><p>　　4.系統(tǒng)主要技術(shù)特色</p><p>　　本系統(tǒng)為物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一次具體應(yīng)用具有如下創(chuàng)新點</p><p>　　4.1 運用WIFI模塊</p><p>　　生活中WIFI已經(jīng)給長普及，各種硬件設(shè)施支持好，覆蓋范圍廣，傳輸速度快，成本較低，運用了wif

69、i模塊可以方便開發(fā)下位機程序。</p><p>　　4.2 連接了微信客戶端</p><p>　　與目前最流行的微信手機端連接實現(xiàn)了移動互聯(lián)，讓人們可以時時監(jiān)控到設(shè)備狀態(tài)信息，方便了系統(tǒng)的管理，提升了系統(tǒng)的，可用性。</p><p>　　4.3 使用了 Bootstramp和Highcharts</p><p>　　前臺界面使用了目前最流行的

70、css框架Bootstramp和動態(tài)圖表處理插件Highcharts運用了Ajax技術(shù)時時獲取后設(shè)備數(shù)據(jù)，提升了系統(tǒng)的美觀性和易用性。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)過將近半年時間的準(zhǔn)備，終于在6月份將畢業(yè)設(shè)計完成了。雖然這個設(shè)計做的比較簡單，很多東西都考慮的不是很細，也有一些特別情況沒有做，但是我用了很多精力查了很多資料也請教了很

71、多老師同學(xué)來完成這個設(shè)計，鑒于個人水平和時間的關(guān)系并沒有把自己當(dāng)初設(shè)想的所有情況都考慮進去。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計主要完成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室大棚中對溫濕度監(jiān)測、光照度監(jiān)測等監(jiān)測功能，并同時控制風(fēng)扇促進植物光合作用，局域網(wǎng)遠程訪問與控制功能，控制參數(shù)設(shè)定及瀏覽， 顯示實時數(shù)據(jù)曲線， 顯示歷史數(shù)據(jù)曲線等功能。</p><p>　　設(shè)計主體分三大部分，第一部分為原理闡釋部分，在第一部

72、分里主要以框圖的形式簡明表達理論實現(xiàn)的相關(guān)過程；第二部分為相關(guān)部件介紹部分，主要針對相關(guān)名詞解釋，相關(guān)芯片介紹，相關(guān)部件選擇；第三部分為模擬實施部分，包括PC機顯示情況，節(jié)點在溫室中安插位置情況，及數(shù)據(jù)曲線顯示情況，設(shè)計中第三部分都建立在模擬實施的基礎(chǔ)上，當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室中的應(yīng)用本就已實現(xiàn)，但在我國并沒有得到普及，個人為了更多的了解一些相關(guān)知識，借大學(xué)里最后的畢業(yè)設(shè)計契機，完成自己的小小心愿，同時也為多多宣傳物聯(lián)網(wǎng)在溫室大棚中的應(yīng)

73、用貢獻了自己的綿薄之力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]. ThinkPHP官網(wǎng)，www.thinkphp.cn。</p><p>　　[2]. 百度百科，baike.baidu.com</p><p>　　[3]. 作者：（美）Robert A. Dolin著，Deployin

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83、對比以后將邊工作邊自我學(xué)習(xí)的日子，很懷念這樣全日制學(xué)習(xí)的時刻；二是這里有很多我們敬愛的老師和可愛的同學(xué)們。畢業(yè)設(shè)計成為了大學(xué)階段最后的學(xué)習(xí)標(biāo)記，同時也是檢驗自我、增長經(jīng)驗的難得機會與體驗。</p><p>　　在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，每一次成功和進步都是寶貴的財富。只有自己從頭到尾從選題、設(shè)計、查找資料、逐步完成，一步一步走過來，才能切實發(fā)現(xiàn)自己的不足。而每次遇到困難，想辦法自我攻克難題，才有長足的進步。<