XXXXXXXXXX毕业论文
大棚温室环境监测系统设计作者姓名：XXXXX
专业名称：通信工程
指导教师：XXXXXX
大棚温室环境监测系统设计
摘要
随着改革开放的的发展，中国的现代化程度不断提高，中国的农业的发展必然走现代化农业这条道路，随着国民经济的飞速发展，我国是农业大国，农业研究和应用越来越受到重视特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。如何提高大棚温室作物的产量成为急需解决的问题，科学监控大棚内各项环境参数已成为现代农业发展的趋势。
本设计运用C8051F340单片机、DHT11温湿度传感器、TGS4160二氧化碳传感器、nRF24L01无线通信模块，设计了温度、湿度、二氧化碳浓度信息采集显示系统运用无线通信模块实现数据远距离传输，终端通过PC机显示。实现了温室大棚中温度、湿度、二氧化碳浓度的监测系统，解决了温室大棚人工经验评判的误差大、反应周期长等问题。
该系统运行可靠，成本低。系统通过对温室内的温度与湿度参量的采集，并将获得参数即时显示到PC机屏幕上，达到了温室大棚环境参数的监测目的。为科学及时获取大棚内各项环境参数提供了精确有效的依据，借此及时改善大棚内环境条件，从而提高温室大棚的产量，带来很好的经济效益和社会效益。
关键词:C8051F340单片机nRF24L01无线通信模块环境监测监测
Abstract
With the development of reform, opening up, and modernization of China's increasingly, agriculture and modernization of China's agricultural development must go this road, along with the rapid development of the national economy, China is a agricultural country, agricultural research and the application of more and more attention, particularly greenhouse has become an important component of efficient agriculture. How to increase greenhouse greenhouse crop production become pressing problems, scientific monitoring and control in greenhouse environmental parameters has become the trend of the development of modern agriculture.
This design uses C8051F340 MCU, DHT11, TGS4160, carbon dioxide sensor, temperature and humidity sensors nRF24L01 module wireless communication, design information capture and display of temperature, humidity and carbon dioxide concentration data long-distance transmission system using wireless communication modules, Terminal through the PC display. In achieving greenhouse monitoring system of temperature, humidity, carbon dioxide concentration, solve greenhouse human experience issues such as error, long reaction period of evaluation.
The system reliable, low cost. Systems through the collection of parameters of temperature and humidity in the greenhouse, and will receive the parameters displayed on the PC screen, reaches the greenhouse environment parameters for monitoring purposes. Timely access for Science greenhouse environmental parameters within an accurate basis for effective, take this time to improve environmental conditions in the greenhouse, so as to improve the yield of greenhouse, bring a good economic benefit and social benefit.
Keywords:C8051F340microcontroller,nRF24L01radiocommunication ,en vironmental monitoring
前言
1.1课题的背景及主要内容
随着改革开放的的发展，中国的现代化程度不断提高，中国的农业的发展必然走现代化农业这条道路，随着国民经济的飞速发展，我国是农业大国，农业研究和应用越来越受到重视特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中最重要的一环是对农业生产环境的重要参数进行检测和控制。在农业种植中，适当的室内环境与绿色植物的生长、发育、能量交换密切相关。合理的控制室内环境，绿色植物的光合作用将发挥很大的潜力，使农作物达到优质、高产、高效的栽培目的。大棚室内环境的监控在以温室大棚为代表的现代农业设施中发挥着巨大的作用。国外的温室设施已经达到了比较完备的程度，并且形成了一些标准，但是价格非常昂贵。在我国，当今对大多数温室环境因素的检测和控制都采用人工管理，这样不可避免测控精度低、劳动强度大，还存在测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，还没有达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展设施农业。对大棚中环境参数的科学管理是多种环境因素中极为重要的一部分，是高效农业必不可少的环节。
目前，在我国蔬菜大棚的数量极多，并且还在迅速增长，人们对齐性能的要求也越来越高，对大棚的自动化程度也越来越高。由于单片机及其电子器件的性价比不断提高，我国这方面的技术也逐步成熟，这些要求都将可以实现。
本文提出一种以C8051F340单片机为控制核心的环境见测系统，主要对温室大棚中温湿度、CO2浓度进行有效、可靠的检测。该系统具有检测精度高、使用简单、成本低和工作稳定的特点。
1.2国内外的应用现状及趋势
1.2.1国外的研究现状
西方发达国家在现代化温室测控技术起步较早，借助其发达的科技力量，已实现了温室测控的自动化、智能化，并且应用到多个领域。1949年，美国建成了第一个植物人工气候室，开展了植物对自然环境的适应性和抵抗能力的基础及应用的研究。20世纪60年代，生产型的高级温室开始应用与西方农业生产，70年代以后荷兰、日本、美国、以色列等国家的温室技术迅猛发展，温室设计应用到农业生产、畜牧业和水产养殖多个领域。随着计算机和电子技术的飞速发展，近年来，温室大棚的自动监控和管理技术不断提高，在世界各地都得到了长足的发展。
目前，国外的温室的内部设计已经达到了比较完备的程度，并且形成了一些标准。温室的各种环境因子大多有计算机集中控制，各种传感器都比较齐全和成熟，不仅对温度、湿度、CO2浓度和光强进行检测，还可以对作物的营养液浓度等多种条件进行检测，各种控制技术也非常成熟，传感器和执行机构的结合程度非常高。一些国家在实现自动化的基础上正在向着完全自动化和无人化的方向发展。
1.2.2国内的发展现状
我国的温室技术起步较晚，20世纪70年代以前我国基本还停留的农业完全人工作业，70年代以后，国家大力发展以温室大棚为主的设施农业，促进农村经济发展和环节蔬菜季节性短缺的矛盾。经过20多年的发展，我国的温室大棚已经具有规模化、专业化、管理水平高的特点，但是我国设施农业的自动化程度不高，走科学种植的道路却要人工实现，全国大多数大棚不具有自动控制设备，这与我国的经济条件所决定。近年来我国大力发展农业现代化，一批生产自动化农业设施的厂家应运而生，但是现在这些设备还没有普及，原因又很多，农民自身知识水平不高不相信科学是一方面，经济水平也决定了我国的温室大棚自动化的道路任重而道远。
总体上说，我国自行开发的温室测控系统其技术水平和调控能力与西方发达国家相比还有一定的差距。而我国的综合环境控制技术的研究刚刚起步，目前仍停留在研究单个或者几个环境因素调控技术的阶段，而实际上温室环境中的温度、湿度、CO2浓度、光强等环境因子，都是在互相影响、互相制约的状态下影响植物的生长的，环境因素的时间变化、空间变化都很复杂。因此，我国的现代化设施农业任重而道远。
1.3选题背景
在人类的生活环境中，温湿度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度和湿度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温湿度有着密切的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温湿度的因素。温湿度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。我国人多地少，人均占有耕地面积更少。因此，要改变这种局面，只靠增加耕地面积是不可能实现的，因此我们要另辟蹊径，想办法来提高单位亩产量。温室大棚技术就是其中一个好的方法。温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度对生物生长的约束。而且，温室大棚能克服环境对生物生长的限制，能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，使季节对农作物的生长不再产生过度影响，部分或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。由于温室大棚能带来可观的经济效益，所以温室大棚技术越来越普及，并且已成为农民增收的主要手段。
随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，温室大棚的环境监测便成为一个十分重要的课题。传统的温湿度监测是在温室大棚内部悬挂温度计和湿度计，通过读取温度值和湿度值了解实际温湿度，这些操作都是在人工情况下进行的，耗费了大量的人力物力。另外俗称气肥的二氧化碳对农作物影响是双面的过高过低都会使作物生长受到影响，传统大棚种植经验缺乏对二氧化碳的关注。现在，随着国家经济的快速发展，农业产业规模的不断提高，农产品在大棚中培育的
品种越来越多，对于数量较多的大棚，传统的温度监测措施就显现出很大的局限性。为温室大棚的建设对环境监测技术也提出了越来越高的要求。
今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化已成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。采用单片机来对温度、湿度二氧化碳浓度进行监测，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以及时科学、精确的监测到温室大棚内各项环境因素变化的技术指标，从而能够为及时调整、控制室内环境提供科学依据，大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。因此，单片机对温湿度的控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。因此，本课题围绕基于单片机的温室大棚环境监测系统展开了应用研究设计工作。
1.4选题的现实意义
随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，温室环境自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的温湿度控制措施.但是，目前应用于温室大棚的温湿度检测系统大多采用模拟温度传感器、多路模拟开关、A/D转换器及单片机等组成的传输系统。这种温湿度度采集系统需要在温室大棚内布置大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上，安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大。另外目前的监测设施的终端都设在棚附近查看数据不方便不便于集中管理。为了克服这些缺点，本设计采用数字传感模块采集数据、通过单片机处理后经无线收发模块实现数据远距离传输达到“遥感”的目的解决了上述问题。
本系统能够对大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度进行采集，利
用温湿度传感器、二氧化碳传感器将温室大棚内温度、湿度、二氧化碳浓度的变化，变换成数字量，其值由单片机处理，再由单片机去驱动无线收发模块，最后通过USB与PC机连接来显示温室大棚内的实际温度、湿度和二氧化碳浓度。这种设计方案实现了温湿度实时测量、显示。该系统抗干扰能力强，具有较高的测量精度，不需要任何固定网络的支持，安装简单方便，性价比高，可维护性好。这种温湿度测控系统可应用于农业生产的温室大棚，实现对室内环境数据的实时监测，是一种比较智能、经济的方案，适于大力推广，以便促进农作物的生长，从而提高温室大棚的亩产量，以带来很好的经济效益和社会效益。
2 系统整体方案与硬件选择
2.1本案系统概述
本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性；温湿度传感器、二氧化碳传感器可以产生数字信号；无线收发模块可以实现数据无线传输的性能。此设计是以C8051F340单片机基本系统为核心，以无线数据传输为亮点的一套监测系统。其中包括温湿度监测、二氧化碳浓度监测、单片机、无线传输电路、USB传输电路、PC显示窗口
A
设计、电源电路设计等。系统总体方框图如图2.1。
图2.1 系统总体框图
本设计由数据采集、数据处理、数据传输、数据显示死部分构成的。
（1）数据采集由DHT11、TGS4160组成；
（2）数据处理由单片机C8051F340基本系统组成；
（3）数据传输由单片机C8051F340和NRF24L01组成；
（4）数据显示由USB、PC显示窗口组成。
本系统中DHT11是温湿度传感器采集大棚室内温度、湿度信息。输出数字信号。TGS4160是二氧化碳传感器采集大棚室内二氧化碳信息输出数字信号。C8051F340（I）单片机驱动DHT11、TGS4160两个传感器进行信息采集并对采集到的信息进行处理，驱动无线发送模块NRF24L01将处理后的信息发送出去。NRF24L01（A）是无线发送模块对C8051F340（I）所给的信号进行发送前处理并在C8051F340（I）的驱动下将适合在信道传输的信号发送出去。NRF24L01（B）为无线接收模块其作用是在单片机C8051F340（II）的驱动下接收、处理NRF24L01（A）所发送的信号。单片机C8051F340（II）驱动USB线缆传输最后所得信息并驱动PC显示窗口显示实时监测数据。本系统电源模块为传感器、单片机供电，无线收发模块供电由单片机3.3V输出端提供。
下面将一一介绍简单硬件基本资料和选择该硬件具体原因。
（由于成本原因二氧化碳传感器用电位器代替）
2.2单片机的选择
2.2.1单片机概述
单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器叶数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。
1、单片机的主要特点有:
(1) 具有优异的性能价格比。
(2) 集成度高、体积小、可靠性高。
(3) 控制功能强。
(4) 低电压，低功耗。
2、单片机的主要应用领域:
(1) 工业控制
(2) 仪器仪表
(3) 电信技术
(4) 办公自动化和计算机外部设备
(5) 汽车和节能
(6) 制导和导航
(7) 商用产品
(8) 家用电器
因此，在本设计的环境监测系统中，采用单片机来实现。在单片机选用方面，由于C8051F340系列单片机与MCS-51系列单片机兼容，所以，本系统中选用C8051F340单片机。
2.2.2、C8051F340介绍
C8051F340 器件是完全集成的混合信号片上系统型 MCU，下面列
出了一些主要特性：
·高速、流水线结构的8051兼容的微控制器内核（可达48MIPS）
·全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）
·通用串行总线（USB）功能控制器，有8个灵活的端点管道，集成收
发器和 1K FIFO RAM
·电源稳压器
·真正10位200ksps的单端/差分ADC，带模拟多路器
·片内电压基准和和温度传感器
·片内电压比较器（两个）
·精确校准的12MHz内部振荡器和 4 倍时钟乘法器
·多达64KB的片内FLASH存储器
·多达4352字节片内RAM（256+4KB）
·硬件实现的SMBus/ I2C、增强型UART（最多两个）和增强型SPI串行接口
·4个通用16位定时器
·具有5个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA）
·片内上电复位、VDD监视器和时钟丢失检测器
·多达40个端口I/O（容许5V输入）
具有片内上电复位、VDD 监视器、电压调整器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F340/1/2/3/4/5/6/7 器件是真正能独立工作的片上系统。 FLASH 存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新 8051 固件。用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。
片内 Silicon Labs二线（C2）开发接口允许使用安装在最终应用系统上的产品 MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试。调试逻辑支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、单步、运行和停机命令。在使用 C2进行调试时，所有的模拟和数字外设都
可全功能运行。两个 C2 接口引脚可以与用户功能共享，使在系统调试功能不占用封装引脚。
每种器件都可在工业温度范围（-45℃到+85℃）内用 2.7V-5.25V 的电压工作。电源电压大于 3.6V时，必须使用内部稳压器。对于USB 通信，电源电压最小值为3.0V。端口I/O和/RST引脚都容许5V 的输入信号电压。C8051F340/1 /2/3/4/5/6/7 采用48 脚TQFP 封装或32 脚LQFP封装。
2.2.3CIP-51TM 微控制器核
1 与8051完全兼容
C8051F340/1/2/3/4/5/6/7系列器件使用Silicon Labs的专利CIP-51微控制器内核。
CIP-51与MCS-51TM
指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器
进行软件开发。CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，包括4个16位计数器/定时器、两个具有扩展波特率配置的全双工UART、一个增强型SPI端口、多达4352字节的内部RAM、128字节特殊功能寄存器（SFR）地址空间及多达40个I/O 引脚。
2 速度提高
CIP-51采用流水线结构，与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高。在一个标准的8051中，除MUL和DIV以外所有指令都需要12或24个系统时钟周期，最大系统时钟频率为12-24MHz。而对于CIP-51内核，70%的指令的执行时间为1或2个系统时钟周期，只有4条指令的执行时间大于4个系统时钟周期。
CIP-51共有111条指令。下表列出了指令条数与执行时所需的系统时钟周期数的关系
3 增加的功能
C8051F340/1/2/3/4/5/6/7 SoC系列MCU在CIP-51内核和外设方面有几项关键性的改进，提高了整体性能，更易于在最终应用中使用。
扩展的中断系统向CIP-51提供16个中断源（标准8051只有7个中断源），允许大量的模拟和数字外设中断微控制器。一个中断驱动的系统需要较少的MCU 干预，因而有更高的执行效率。在设计一个多任务实时系统时，这些增加的中断源是非常有用的。
C8051F340/1/2/3/4/5/6/7有多达9个复位源：上电复位电路（POR）、片内VDD监视器（当电源电压低于V
RST
时强制复位）、USB控制器（USB总线复位或VBUS状态变化）、看门狗定时器、时钟丢失检测器、由比较器0提供的电压检测器、软件强制复位、外部复位输入引脚和FLASH读/写错误保护电路复位。除了POR、复位输入引脚及FLASH操作错误这三个复位源之外，其他复位源都可以被软件禁止。在一次上电复位之后的MCU初始化期间，WDT可以被永久性使能。
高速内部振荡器在出厂时已经被校准为12MHz ±1.5%。时钟恢复电路允许内部振荡器与4倍时钟乘法器配合，提供全速方式USB时钟源。内部振荡器还被用作低速方式下的USB时钟源。外部振荡器也可以与4倍时钟乘法器配合使用。器件内集成了一个低频振荡器，可以在功耗关键的应用中使用。器件内还集成了外部振荡器驱动电路，允许使用晶体、陶瓷谐振器、电容、RC或外部CMOS时钟源产生系统时钟。系统时钟可以被配置为使用内部振荡器、外部振荡器或时钟乘法器输出二分频。如果需要，可以在CPU运行时切换系统时钟振荡源。低频内部振荡器或外部振荡器在低功耗系统中是非常有用的，它允许MCU从一个低频率（节电）的时钟源运行，当需要时再周期性地切换到高速时钟源。
2.2.4 C8051F340结构
1.结构框图和系统框图
图2.2-2 C8051F340系统框图
2、C8051F340的最小系统图
图2.2-3 C8051F340最小系统图
C8051F340内部含有数字和模拟资源可以通过 40 个 I/O 引脚使用，每个端口引脚都可以被定义为通用I/O（GPIO）或模拟输入。P0.0～P3.7可以被分配给内部数字资源。设计者完全控制数字功能的引脚分配，只受 I/O引脚数的限制。这种资源分配的灵活性是通过使用优先权交叉开关译码器实现的。不论交叉开关的设置如何，端口I/O引脚的状态总是可以被读到相应的端口锁存器。
本设计采用的是单片机C8051F340，该芯片内部有12M的内部高频振荡器，在出厂时已经校准，所以不需外接晶振，本系统只有单片机的P4口有外接上拉电阻，其他的都不外接上拉电阻，P0.0～P3.7可以通过跳过交叉端口来实现上拉。
2.3无线收发模块选择
nRF24L01是由NORDIC出品的工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大
器、晶体振荡器、调制器和解调器。
输出功率频道选择和协议的设置可以
通过SPI 接口进行设置。几乎可以连
接到各种单片机芯片，并完成无线数
据传送工作。
极低的电流消耗：当工作在发射
模式下发射功率为0dBm 时电流消耗
为11.3mA ，接收模式时为12.3mA，
掉电模式和待机模式下电流消耗更低。
2.3.1性能参数
小体积，QFN20 4x4mm封装
宽电压工作范围，1.9V~3.6V，输入引脚可承受5V电压输入
工作温度范围：-40℃～+80℃
工作频率范围：2.400GHz～2.525GHz
发射功率可选择为0dBm、-6dBm、-12dBm和-18dBm。
数据传输速率支持1Mbps、2Mbps。
低功耗设计，接收时工作电流12.3mA，0dBm功率发射时
11.3mA，掉电模式时仅为900nA。
126个通讯通道，6个数据通道，满足多点通讯和调频需要
增强型“ShockBurst”工作模式，硬件的CRC校验和点对多点的
地址控制。
数据包每次可传输1～32Byte的数据。
4线SPI通讯端口，通讯速率最高可达8Mbps，适合与各种
MCU连接，编程简单。
可通过软件设置工作频率、通讯地址、传输速率和数据包长度
MCU可通过IRQ引脚快判断是否完成数据接收和数据发送。2.3.2兼容性
nRF24L01 可以兼容nRF2401A、nRF24L01+、nRF24LE1、nRF24LU1等无线模块。
nRF24L01+
nRF24L01+（或称nRF24L01P）是nRF24L01的低功耗优化版，同时增加了250Kbps通讯速率的支持。nRF24L01与nRF24L01+之间可互用代码（除极少部分需要修改外）和互相通讯
nRF2401A
nRF2401A与nRF24L01和nRF24L01+之间可完成相互通讯，前提是它们之间必须工作在相同的工作模式下。比如工作频率、传输速率、地址、数据包长度和CRC校验方式。
nRF24LE1
nRF24LE1、nRF24LU1也可以同nRF24L01之间完成通讯。通讯建立条件同nRF2401A。
结合本系统实际情况本案选用nRF24L01无线收发模块。
2.4温湿度某块选择
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使
其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。
基于物联网的室内环境甲醛监控 系统设计与实现
目录 第一章绪论 0 1.1 选题背景 0 1.2小结 0 第二章作品方案设计 (1) 2.1 作品方案 (1) 2.1.1 作品概述 (1) 2.1.2 上位机软件设计及WEB服务器设计 (2) 2.1.3 网关设计 (3) 2.1.4 ZigBee无线传感器网络的设计 (4) 2.2 预期目标 (5) 2.3 小结 (5) 第三章上位机与WEB服务器设计 (6) 3.1上位机软件设计 (6) 3.1.1功能模块 (7) 3.2 小结 (12) 第四章网关数据收发软件设计 (12) 4.1硬件系统 (13) 4.1.1 SIM900A 开发板 (13) 4.1.2 协调器 (14) 4.2 软件系统 (15) 4.2.1 GPRS模块程序设计 (15)
4.2.3 ZigBee协调器程序设计 (17) 4.3小结 (18) 第五章底层ZigBee节点软硬件设计 (19) 5.1硬件系统 (19) 5.1.1 ZigBee节点底板电路设计 (19) 5.1.2 甲醛检测传感器MS1100-P111 (20) 5.2软件设计 (21) 5.3小结 (22) 第六章测试和结果分析 (23) 6.1测试目的与方案 (23) 6.2 上位机软件测试 (24) 6.3 网关测试 (25) 6.4 底层ZigBee网络测试 (26) 参考文献 (27) 附件 (28)
第一章绪论 1.1 选题背景 甲醛具有比较高的毒性并且被我国列入在有毒化学品优先控制名单上。甲醛己经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。它是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物质之一。甲醛问题己成为全球公共卫生关注的焦点。 近年来，家庭装修成为人们时尚的追求，但在美化了居室环境的同时，也因很多装饰材料中含有毒物质，造成室内空气污染，特别是室内甲醛污染更为严重，对人体的健康造成了极大的危害。 因此加强对甲醛污染的监测和控制，对于保护人类日常生活的健康具有要的理论意义和实践意义。除采用常规方法将其去除外，对存在甲醛的环境及时通风是关键。本项目针对甲醛检测、开风扇或其他排气装置进行通风、报警展开设计，稀释甲醛浓度，使其达到允许浓度，同时报警，提醒人们注意健康。当然，本系统不仅仅只是适用于家庭室内，也适用于生产装演材料、家具厂等场合。 1.2小结 结合以上所述，研究一套低成本，高效率的甲醛监控系统，对于解决家庭室内环境甲醛浓度监测难、不好控制、保障人们日常生活安全具有重要意义，同时也具有很大的市场前景和现实意义。
温室大棚温湿度测控系统设计 [摘要]随着计算机应用技术的发展，用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在塑料大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。这对于农作物的生长发育有非常大的促进作用，它可以避免因为外面气候的剧烈变化对农作物造成的伤害，而使农作物能够在一个最适合它的温度、湿度的环境中生长发育，从而可以促进作物健康生长，抑制微生物的危害，提高产量，增加经济效益。本设计由AT89S52单片机，温度检测电路，湿度检测电路，控制系统，报警电路，采用LCD12864作为显示电路组成；温度检测和湿度检测采用DHT90温湿度传感器采集信息，将其采集到的数字信号传入AT89S52单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出动作，实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测、监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度和湿度的显示功能，对大棚内环境温度和湿度的预设功能。 [关键词]温度检测、湿度检测、控制系统、报警系统
Design in Greenhouse Temperature and Humidity Monitoring System XX Tutor: xxx Abstract: With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, including the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and humidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm circuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digital signal incoming A T89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air temperature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time processing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default. Key words: temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.
郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告
年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代代末开始出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化无人化的方向发展。 目前，一些经济发达的国家和地区已经研制并实现计算机自动化控制的现代高科技温室，并形成了令人惊险的植物工厂。而我国的温室系统属于半开放系统，温室内环境控制水平较低，仍靠人工根据经验来管理。而且，国内的控制系统主要用于单因子控制，因而设施现代化水平低，对温室环境的调控能力差，产品的质量难以得到保证。正是这些塑料大棚和日光温室对于解决城乡人民的蔬菜供应发挥着主力军的作用。 3.温室控制系统研制与开发的意义 温室是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温度是影响植物生长发育最重要的因子之一。它的作用是用来改变植物的生长环境,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响,为植物生长创造适宜的良好条件。 虽然有些温室也安装有各种加热、通风和降温的设备,但其主要操作大多仍是由人工来完成的当温室面积较大或数量较多时,操作人员的劳动强度很大,而且也无法达到对温湿度的准确控制。本文介绍一种基于PLC和数字式温度传感器的温室控制系统。该系统实现了室内温度的自动测量和调节,大大降低了操作人员的劳动强度。 二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程 1.研究内容： 温室的作用是用来改变植物的生长环境,避免外界四季变化和恶劣气候对作物生长的不利影响,为植物生长创造适宜的良好条件。温室一般以采光和覆盖材料作为主要结构材料,它可以在冬季或其他不适宜植物露地生长的季节栽培植物,从而达到对农作物调节产期、促进生长发育、防治病虫害及提高产量的目的。温室环境指的是作物在地面上的生长空间,它是由光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等因素构成的。温室控制主要是控制温室内的温度、湿度、通风与光照。
2016届毕业生毕业设计说明书 (原创保证能用) 题目: 基于单片机的室环境智能监测系统设计 院系名称：专业班级： 学生：学号： 指导教师：教师职称：
2016 年05月25日
摘要 随着社会的发展，科学技术的提升，生产生活的不断优化，人们的生活水平也在随之不断提高，因此人们也开始越来越重视室环境发舒适程度。住宅不仅是家庭团聚和生活的场所，而且还是人们生活的重要物质保障，但随着装修材料的肆意使用和生活用品的日益广泛，居住环境的隐患大幅度提高，室环境污染已成为严重影响现代人类健康的杀手之一，严重影响着人们的生产生活。因此尤为重要的便是室环境的监测，不仅要灵敏的检测出各种有害气体的浓度大小，也要具有报警功能，可以时刻提醒危险。当下市面上也有很多监测室环境的装置仪器，但其大部分价格偏高而且功能相对单一局限，因此非常需要能够综合监测室温湿度和有害气体的智能系统。 本设计主要运用了如下几方面的功能： 1．将单片机和温湿度、气体传感器相连接，实现实时采集和读取室温湿度值以及监测气体浓度，达到预期效果。 2．利用LCD完成了显示电路的设计。 3．利用蜂鸣器报警功能，当气体浓度值和温湿度值超过设定的标准值时，实现自动报警功能。 4．当温湿度超限时，LCD显示器可以立即提示并结合发光二极管报警，当气体浓度超限时采用发光二极管报警。
关键词：单片机；声光报警；LCD显示电路；室环境监测 Title The design of indoor environmental intelligent monitoring system based on the Single Chip Microcomputer Abstract With the development of society, the improvement of science and technology, the continuous optimization of production and life, people's living standards have been improved, so people have begun to pay more attention to the indoor environment. Residence is not only the place of family party and life, but also an important material guarantee of people's lives. But with the wanton use of decoration materials and daily necessities, the hidden danger of the living environment is greatly improved. Indoor environment pollution has become one of the serious killer on the modern
唐山师范学院本科毕业论文 题目无线环境监测系统的设计 学生 22222 指导教师姜丽飞讲师 年级 2008级 专业电子信息科学与技术 系别物理系 唐山师范学院物理系 2012年5月
郑重声明 本人的毕业论文（设计）是在指导教师姜丽飞的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。 毕业论文（设计）作者（签名）： 年月日
目录 标题 (1) 中文摘要 (1) 1 引言 (1) 2 系统硬件设计 (1) 2.1 设计目标 (1) 2.2 方案选择 (1) 2.3 系统结构 (2) 2.4 电路设计 (3) 3 系统软件设计 (6) 3.1 通信协议 (6) 3.2 系统软件 (7) 4 系统性能测试方法及测试结果 (7) 4.1 温度测量 (7) 4.2 光照测试...................................... (7) 4.3 主机与各从机通信距离及响应时间测试 (8) 5 结束语........................................... . (8) 参考文献................................. . (9) 致谢....................................... ...... .. (10) 附录.................................................................................................... (11) 外文页........................................... .. (12)
嵌入式温室大棚远程测控系统的设计与实现 摘要：本文设计实现了一种基于嵌入式的温室大棚远程监控系统，应用无线传感器网络技术，嵌入式技术，结合Windows 远程桌面平台以及手机APP 远程网络监控。温室现场使用SHT10传感器采集温湿度，并建立基于CC2430的Zigbee无线传感器网络，汇聚节点通过串口向控制器传递信息。嵌入式控制器使用S3C2440处理器Linux2.6.30操作系统，外接触控屏，主程序采用QT编程，具有良好的人机交互界面。控制器配置DM9000网卡，能够通过RJ45网孔连接因特网。手机APP与嵌入式控制器通过PC机服务器建立TCP/IP连接。PC机服务器负责传递温室内环境信息与手机控制命令，并具有远程监控桌面平台，搭配oracle 数据库，能够存储并查询温室环境信息。手机APP能够替代触摸屏实现远程实时监测，控制外围执行机构，报警，设置参数等功能。 关键字：温室大棚，嵌入式，远程监控 随着我国人民生活品质的不断提高，为满足人们日益增长的需求，设施农业对工业技术的要求越来越高。设施农业主要是使用各种方式改变作物的生长环境，摆脱自然气候对作物的束缚，提高作物的产量，改善作物品质，提高资源的利用率，达到经济效益的最大化，对提高人们的生活水平具有重要意义。国外设施农业起步较早，荷兰、法国、英格兰等国家早在十五世纪就有了简易的温室种植作物。美国是温室应用最广泛的国家之一，多为大型连栋温室；以色列滴灌技术目前仍处于世界领先水平，其大型塑料温室应用十分广泛；荷兰花卉产业尤为发达，其温室应用主要为玻璃温室。我国温室大棚起步较晚，但是现在发展迅速，温室大棚工程在我国将得到越来越广泛的应用。嵌入式系统是微处理器时期的产物，被应用于各种不同的对象体系。嵌入式系统与通用计算机发展道路不通，它是计算机技术，电子技术等多种技术相互结合的产物。嵌入式的使用在我们的日常生活可以说已经无处不在，并已经远远超过通用计算机数量。近年来发展最为迅猛的便是手机产业的发展，可以根据成本与需求为其搭配不同的软硬件。嵌入式系统被应用在各种产业的各类电子产品中，在人类日常 生活工作学习中扮演着重要角色。 1 相关技术 1.1无线传感器网络 无线传感器网络由多个节点构成，这些节点通常成本较低，体积较小。这些节点被放置在观测区域各个位置，采集处理观测区域内各个位置信息，并具有相互通信的功能，信息经过各个节点的跳转或者直接发送至汇聚节点或基站，然后这些信息通过有线或者各种无线方式发送至上位机中。广义的无线传感器网络系统架构如图1.1所示
滨州学院 毕业设计（论文）开题报告题目基于PLC温室大棚控制系统设计 系（院）自动化系年级2010级 专业电气自动化技术班级4班 学生姓名石瑞学号1023091219 指导教师王国明职称助教 滨州学院教务处 二〇一三年三月 开题报告填表说明 1.开题报告是毕业设计（论文）过程规范管理的重要环节，是培养学生严谨务实工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业设计（论文）工作的依据。 2.学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行充分讨论协商，对题意进行较为深入的了解，基本确定工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料，进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。 3.课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。 4.文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后，对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提出自己对一些问题的看法。 5.研究的内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。 6.在开始工作前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。 7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用
的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。 8.课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等，以便于有计划地开展工作。 9.开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。 10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下
智能环境监测系统的设计 Design on the intelligent system of monitoring environment
摘要 系统主要由数据采集端和移动监控终端两部分组成。采用16位单片机SPCE061A为处理核心，在数据采集端，利用两片CD4067BE分别挂接16只DHT11温湿度传感器和16只光照强度传感器；采用10位ADC实现对环境声音的实时录制，加入OV7670摄像头进行实时拍照监控，最后把所采集到的数据帧通过NRF905无线传输模块传送到移动监控终端。在移动监控终端，通过NRF905接收数据，将处理后的环境参数数据进行显示，接收到的语音压缩编码通过10位DAC进行解码播放，通过按键切换进入全屏环境参数显示模式或全屏监控照片显示模式，并将接受到的环境参数、声音、照片存储到SD卡中。本文以SPCE061A超低功耗单片机为核心，设计了通用智能终端和智能温湿度传感器，重点介绍了该终端和传感器的任务、硬件、软件以及控制算法的设计与实现。硬件方面，介绍了系统各个部分的设计思想、原理电路以及，并给出了系统总硬件原理图；另外，为了实现系统的低成本和低功耗，在满足设计要求的前提下，尽可能选用了价格低廉和低功耗的元器件。软件方面，采用了时间触发的混合调度器模式设计，对系统各个任务进行了设计，并给出了系统软件低功耗设计方法。 关键词：SPCE061A；多节点；无线传输；HMI Abstract The system is designed for two parts of data acquisition terminal and mobile monitoring terminal. Its processing core is SPCE061A which is a 16 bits mcu. In the data acquisition terminal, 16 DHT11 of single bus temperature, humidity sensor and 16 light intensity sensor are hung on two CD4067BE. The environmental sound is recorded to coding and compression with 10 bits ADC which is built in the mcu at any time. Add OV7670 which is a camera module to monitor at anytime. ALL collected data is transmitted to the mobile monitoring terminal through NRF905 of wireless transmission module. In the mobile monitoring terminal, the data is received through NRF905.The environmental parameter data is displayed after dealing with and the compression coding of speech is decoded to play with 10 bits DAC.We can switch to full-screen environment parameter display mode or full-screen picture display mode with the keys. At last, the environmental parameter, sound and photos are stored to the SD card.Based on the SPCE061A ultra low power microcontroller as the core, a general intelligent terminal and intelligent temperature and
哈尔滨师范大学 物联网感知综合课程设计报告 题目：温室大棚控制系统 年级： 2013级专业：物联网工程姓名：高英亮袁昊慈指导教师：李世明杜军
温室大棚控制系统 高英亮、袁昊慈 摘要中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。利用物联网的传感器技术实时采集温室环境的空气温湿度、土壤水分和光照度等因素，单片机将数据进行分析处理做出合理的控制决策，控制执行器进行自动喷灌，实现了计算机自动控制，按需、按期和按量喷灌。系统主要由温室环境信息采集模块、单片机模块和控制模块组成，采集模块包括光照度传感器和空气温湿度传感器。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机( 都用单片机实现) 构成，采用接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。本系统环保节能、节水、省力，具有很好的实用性和推广性。 1 引言 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。 目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。
清华大学 毕业设计（论文） 题目基于PLC的大棚温度自动控制 系统设计 系（院）自动化系 专业电气工程与自动化班级2009级3班 学生姓名雷大锋 学号2009022321 指导教师王晓峰 职称副教授 二〇一三年六月二十日
独创声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年月日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 年月日
基于PLC的大棚温度自动控制系统设计 摘要 大棚温度自动控制系统是一种为作物提供最好环境、避免各种棚内外环境变化对其影响的控制系统。该系统采用FX2N系列PLC作为下位机，PC机作为上位机，采用三菱D-720通用变频器,采用温度、湿度、光照传感器采集现场信号，这些模拟量经PLC转化为数字信号，把转化来的数据与设定值比较，PLC经处理后给出相应的控制信号使环流风机、遮阴帘、微雾加湿机等设备动作，大棚温度就能实现自动控制。这种技术不但实现了生产自动化，而且非常适合规模化生产，劳动生产率也得到了相应的提高，通过种植者对设定值的改变，可以实现对大棚内温度的自动调节。 关键词：大棚，温度控制，PLC
基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告 1研究课题的目的和意义，以及国内外现状 经济持续快速的发展，人们生活水平不断改善，但空气质量却急剧下降。人们对各种室内环境的要求也越来越高0。传统的室内环境监测设施实时性差、精度低、体积大、功能不齐全等，难以适应人们的要求。基于以上背景，本文设计了基于单片机的室内环境监控系统，它能实时自动地采集室内的所需数据，并分析数据传输到我们需要的界面。减轻室外空气污染最早为14世纪，以英国伦敦的烟雾法 为代表。随着社会的进步，经济不断发展，我们对环境也造成了很大的危害。最近随着空气质量的不断恶化，人们最多提及的就是保护环境，为我们创造一片蓝天。生活环境的PM2.5值的上升，让近几年涌现出一大批的空气净化系统，可见空气质量现在对人们的重要性。随着不断的研究，人们对空气质量污染的成因和影响因素有了深刻的认识，解决空气污染的措施也不断完善。人们对不同环境下，不同污染物在室内和室外的相互关系有了一定的认识，也有了检测系统。国外对环境改善处理技术研究较早，正向自动化方向发展。我国对于环境监控技术的起步较晚，目前仍有局限性。国内市场室内环境的监测仪器主要是有害气体检测，功能单一且价格较贵，所以非常必要设计一种多功能且经济的室内环境监测系统。 2系统设计方案 2.1.主要设计内容 本系统是实现一个具备温湿度、烟雾、甲醛、一氧化碳为一体的多功能监测系统，要求其精度合适，适用于家庭、综合办公楼等室内环境监测，与硬件设计部分配合完成室内环境监测系统的总体方案设计。完成系统软件设计部分包括：各个模块软件设计、系统总体软件设计，以及对应的软件代码调试。各个模块包括：传感器数据采集与处理模块、报警、显示、输出驱动模块、与上位机监控中心的RS-485 通讯模块及上位机的人机交互模块等。主要完成的内容如下:
智能家居环境监测系统设计与实现 智能家居是指在智能化、自动化、信息化的基础上利用传感器网络等进行数据传输，实现家居电器的智能控制，随着4G网络的快速发展，智能家居的及时出现为人们享受生活提供了一个更好的选择。 一、智能家居环境监测系统总体设计 基于ZigBee无线通信技术构建的室内环境监测系统主要实现室内温度、氧气、一氧化碳、二氧化硫、湿度、甲烷和二氧化碳含量等家居环境的检测，其次是监测生活用水、用电和用气的安全性和用量，三是监测室内各种生活家电的状态等。系统设计中，基于ZigBee的传感器节点将室内环境信息发送到无线传感器网络的汇聚节点，通过ARM微处理器实现嵌入式编程，然手通过ARM微处理器和ZigBee汇聚节点实现有效的网络串行通信。通过该系统，采集室内环境信息、输入操作命令、输出操作结果、集中控制室内环境、远程控制家用电器、联动控制室内安防系统等功能。 二、智能家居环境监测系统详细设计 2.1室内环境信息采集功能 通过部署在室内的传感器节点，实现无线传感器网络的室内环境信息采集，以便能够将室内温度、湿度、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲烷及生活用水和生活电气等相关信息传递到系统中。信息采集和感知是室内环境系统最基本的功能，需要将传感器节点进行良好的部署和优化，以便在最小能量耗费下实现节点的全方位覆盖。 2.2 室内环境信息传输功能 传感器节点采集相关的网络信息后，通过4G网络传输到ZigBee汇聚节点，汇聚节点将多个传感器节点信息传输到室内监测系统的服务器，以便服务器进行处理。信息传输过程中，为了实现高效数据传输和分发，需要将数据进行压缩和存储，实现传感器网络的聚簇作用，同时为了降低传感器网络的通信开销、平衡节点间负载，需要对传感器网络节点和传输节点进行设计。 2.3 室内环境信息处理功能 数据传输到服务器后，环境监测装置负责处理采集到的数据信息，发现相关的信息超过用户设置的预警值，则传感器检测装置通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户，同时将收集的信息存储到服务器数据库中。逻辑业务处理将数据统计分析和预测结果发送到相关界面，以便用户查看和分析。 三、Zigbee无线传感网络系统硬件设计
环境保护信息系统总体设计方案 环境监测信息系统 总体设计方案 - 1 -
目录 环境监测信息系统总体设计方案 -------------------------------------- 错误!未定义书签。 1 引言------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 - 1.1设计思想 -------------------------------------------------------------------------------------5- 1.2设计背景 -------------------------------------------------------------------------------------5- 1.3参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------6- 2 系统概述 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 6 - 2.1系统设计原则 -------------------------------------------------------------------------------6- 2.2系统目标与运行环境 ---------------------------------------------------------------------7- 2.3需求分析 -------------------------------------------------------------------------------------8- 3 系统总体设计---------------------------------------------------------------------------------- - 10 - 3.1 系统物理结构 ------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 3.1.1 系统流程图 -------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 3.1.2 技术要求 ---------------------------------------------------------------------------- - 13 - 3.1.3 系统体系结构---------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.2子系统功能描述及实现---------------------------------------------------------------- -14- 3.2.1 系统总体结构---------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.2.2 子系统结构 ------------------------------------------------------------------------- - 14 - 3.3各子系统功能模块的实现 ------------------------------------------------------------ -21- 3.3.1信息输入模块 ---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.2 信息修改模块---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.3 信息查询功能---------------------------------------------------------------------- - 21 - 3.3.4 信息分析功能---------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.3.5 信息输出功能---------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.3.6 其它功能 ---------------------------------------------------------------------------- - 22 - 3.4软件结构图 ----------------------------------------------------------------------------------- - 24 - 3.4.1应用软件的设计思想 -------------------------------------------------------------- - 24 - 3.4.2软件系统总体架构 ---------------------------------------------------------------- - 25 - 4 开发过程--------------------------------------------------------------------------------------- - 26 - 4.1系统开发环境----------------------------------------------------------------------------- -26- 4.2总体进度计划 ----------------------------------------------------------------------------- -26- 4.3经费预算 ----------------------------------------------------------------------------------- -27- 5 软件设计标准 -------------------------------------------------------------------------------- - 27 - 5.1 用户界面-------------------------------------------------------------------------------------- - 27 - 5.2 硬件接口-------------------------------------------------------------------------------------- - 28 -
毕业设计开题报告 一．选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值 随着农业现代化的发展，设施园艺工程因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，己越来越受到世界各国的重视。这也为我国大型现代化植物大棚的发展提供了极好的机遇，并产生巨大的推动作用。我国的现代化植物大棚是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。温室大棚是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的理想场所。实现温室大棚环境智能控制的目的是主动地调节温度、湿度、光照和二氧化碳气体浓度等环境因素，以满足作物最佳生长环境的要求。其中，温湿度是最重要的环境因数。目前，我国绝大多数温室大棚设备都比较简陋，温室大棚环境仍然靠人工根据经验来管理。环境因素的自动调节和控制的研究正处于起步阶段，已严重影响了设施农业的大力发展。特别是北方地区因其纬度高，寒冷季节长，四季温差和昼夜温差较大，不利于作物生长，目前应用于温室大棚的温湿度检测系统大多采用传统的温湿度检测。这种温湿度采集系统需要在温室大棚内布置大量的测温电缆和湿度传感器，才能把现场传感器的信号送到采集卡上，安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大，不利于控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测控系统就很有必要。 二．本课题在国内外的研究现状 我国的现代化温室是在引进与自我开发并进的过程中发展起来的。国外对温室环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。目前，一些经济发达的国家和地区已经研制并实现计算机自动控制的现代化高科技温室，并且形成了令人惊羡的植物土厂。而我国的温室系统属于半开放系统，温室内环境控制水平比较低，仍靠人工根据经验来管理。而且，国内的控制系统主要用于单因子控制，因而设施现代化水平低，对温室环境的调控能力差，产品的质量和产量难以得到保证。正是这些塑料大棚和日光温室对于解决城乡人民的蔬菜供应发挥着主力军的作用。 三．课题研究的内容及拟采取的方法 本设计以AT89C51 单片机的温度、湿度测量和控制系统为核心来对温湿度进行实时巡检。单片机能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温度
大棚温湿度自动控制系统设计 摘要：本设计是基于STC89C52RC单片机的大棚温湿度自动控制系统，采用SHT10作为温湿度传感器，LCD1602液晶屏进行显示。SHT10使用类似于I2C总线的时序与单片机进行通信，由于它高度集成，已经包括A/D转换电路，所以使用方便，而且准确、耐用。LCD1602能够分两行显示数据，第一行显示温度，第二行显示湿度。这个控制系统能够测量温室大棚中的温度和湿度，将其显示在液晶屏LCD1602上，同时将其与设定值进行对比，如果超出上下限，将进行报警并启动温湿度调节设备。此外，还可以通过独立式键盘对设定的温湿度进行修改。通过设计系统原理图、用Proteus软件进行仿真，证明了该系统的可行性。 关键词：STC89C52RC，SHT10，I2C总线，独立式键盘，温湿度自动控制 Abstract: This design is an automatic temperature and humidity controller for greenhouses, with the STC89C52RC MCU being its main controller. It uses the SHT10 as the temperature and humidity sensor, and the LCD1602 to display the messages. The SHT10 uses a timing sequence much like the I2C to communicate with the micro-controller. Because it’s a highly integrated chip, it already includes an analog to digital converter. Therefore, it’s quite convenient to use, and also accurate and durable. The LCD1602 can display two lines of messages, with the first line for temperature and the second line for humidity. The design can measure the temperature and humidity in a greenhouse, and then display it on a LCD1602. Meanwhile, it compares the data with the set limit. If the limit is exceeded, then the system will send out a warning using a buzzer and activate the temperature and humidity controlling equipment. Besides, the set limit can be modified with the independent keyboard. Through schematic design and Proteus simulation, the feasibility of this design has been proved. Keywords: STC89C52RC, SHT10, I2C bus, independent keyboard, temperature and humidity control