智能农业控制系统的设计与实现.docx

《智能农业控制系统的设计与实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能农业控制系统的设计与实现.docx（46页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、随着时代的发展，5G和一系列新兴技术的迅速发展和普及，传统意义上的农业也在进行智能化的改变转型。智能农业的发展通过当下的网络实现智能化物物相连，由传感器技术以及物联网的底蕴为其做铺垫与支持，衔接对应的高集成性继电器模块控制外接器件，从而实现课题要求与技术指标。本文通过对比传统农业来展现智能农业的优势特点，利用相应的单片机、所需的传感器模块、液晶显示模块以及对应的继电器模块控制相应的外接器件，从而实现农业环境的控制要求。利用多种传感器实现对农业环境进行实时检测，同时可以实现超过阈值报警机制，并且通过无线互联网技术从而实现远距离传输实时数据，从而给农业上生产种植以及维护产能等带来大步的提升。关键词

2、：智能农业；传感器；物联网；单片机AbstractAndthecorrespondingre1aymodu1econtro1sthecorrespondingexterna1devices,soastoachievethecontro1requirementsofthecorrespondingsubject.Withthedeve1opmentofthetimes,therapiddeve1opmentandpopu1arizationof5gandaseriesofemergingtechno1ogies,traditiona1agricu1tureisa1soundergoinginte

3、11igenttransformation.Thedeve1opmentofinte11igentagricu1turethroughthecurrentnetworktoachieveinte11igentthingsconnected,bythedeve1opmentofsensortechno1ogyandtheInternetofthingsforitsbeddingandsupport,thustoagricu1tura1productionandp1antingandmaintenancecapacityhasbroughtabigstepforward.Inthispaper,t

4、headvantagesofthecorrespondingagricu1tura1contro1modu1eandthecorrespondingagricu1tura1contro1modu1earedemonstratedbyusingthecorrespondingcontro1modu1eoftheagricu1tura1re1ayandthecorrespondingcontro1modu1e.Usingavarietyofsensorstoachieverea1-timedetectionofagricu1tura1environmenta1thesametime,canachi

5、evethea1armmechanismofexceedingthethresho1d,andthroughwire1essInternettechno1ogytoachieve1ong-distancetransmissionofrea1-timedata.Keywords：Inte11igentAgricu1tureSensorInternetofThingsSing1eChipMicrocomputer摘要IAbstractII目录III第1章绪论11.1 系统研究背景11.2 系统研究目的及意义21.3 国内外研究现状21.4 课题的研究内容3第2章整体方案设计52.1 需求分析52.

6、2 经济可行性52.3 显示器的选择62.4 单片机的选择72.5 传感器的选择82.6 核心的选择82.7 通信模块的选择10本章小结H第3章系统硬件电路的设计123.1 系统硬件框图设计123.2 系统硬件概述123.3 主控模块设计133.3.1 单片机引脚介绍133.3.2 单片机最小系统153.4 DHT11传感器模块设计163.4.1 DHT11传感器原理163.4.2 DHT11传感器电路设计173.5 液晶显示模块设计173.6 继电器模块183.7 阀值设定模块18本章小结19第4章系统软件程序的设计204.1 主程序设计204.2 光照强度传感器设计214.3 温湿度模块设

7、计224.4 按键程序设计234.5 通信模块程序设计24本章小结25第5章系统调试265.1 系统硬件调试265.2 软件调试275.3 系统联合调试295.4 APP调试30结致录录录录附附附附1234译文35英文参考资料37原理图39程序清单40第1章绪论1.1 系统研究背景物联网本身就是在互联网的基础上，由它为传统意义上的电信网络和另外一些信息意义上为载体的网络，并且它可以针对万物实现独立互相连接。对此,在1999年上首次被美国麻省理工学院所提出，它所设计到的领域众多，遍及到我们生活上的方方面面。农业上面的物联网技术：物联网技术刚一普遍被了解就被世界各界所公认为是在计算机技术、移动通信

8、网与互联网之后的又一次信息产业上的巨大浪潮。对于农业上大数据信息，是通过利用物联网技术里面的物理层结合传感层来感知获取大量的数据信息，通过本身库内的各方大量数据信息和云计算技术来分析，给出相应方案的最优化，从而为农业上的各种生产活动提供实时且较为贴合实际的最优方案及相关信息。它本身是以对外界的信息采集与感知万物为前提，从而实现对人与人、人与物、物与物的局部或是整体意义上的万物互联的网络层次，当然在这背后，就是在相应所需被感知相关的物体上植入或贴合各种最为合适的微小型号芯片，通过利用这些物理传感器来获取所需感知的各种层次上物理信息如温度、湿度、光照强度、虫害程度、含氧量和有害气体数据等，之后再通

9、过局部的移动网络及其范围上的覆盖和传感器通信技术交互传输相应数据反馈给接收端，从而实现对所需感观的世界的认知与了解。随着时代各行各业的飞速，传统上的农业也随之而改变同化，但本身的原理性知识还是发挥这关键的作用，如今的农业也趋于智能化发展，相应的远程监控及操控等也逐渐完善，改变传统意义上低效且较为不便的耕作方式，将各种农业上的可利用性资源合理且有效的利用发展，优化相对传统上农业的弊端及短处。如今发展智能农业需要网络的普及，在大城市能够实现大范围的普及,且较为迅速且简单，但是在许多地方的农村，想要实现大范围的普及却显得尤为困难，现状初步是覆盖到各农村的局部住宅区，想要广泛应用到农业活动生产中去，还

10、需要国家政策扶持和个人的努力，故此由于较高的网络普及和设施的前期投入及后期维护，使得农村中普及发展较为困难。而且在农村中每个人的学识水平层次不齐，且较为落后，若想发展，仍需要高端技术性人才来指引带领，加强农业生产者的专业应用意识和氛围，从而利于振兴战略的实施。发展温度、湿度、光照强度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度、湿度和光照强度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对所需求的检测及控制就非常有必要了。1

11、.2 系统研究目的及意义智能农业有利于提升生产效率，同时保证生产成本的降低以及生产产量的提升，可以带来较好的经济效益。通过农业物联网发展智能农业，即在相应的环境中通过利用其中的各协作传感器和通信控制模块实现对温度、湿度、光照强度和含氧量等物理量参数的监测，设定相应的阈值范围，实现各仪器仪表的精准监控，严格执行预定标准方案，实现自动或手动的控制，以保证各农作物的适宜的环境，通过数据库内的大量的数据来校准优化所制定的方案，以便于局部意义上的农作物智能化耕作。同时为了更为便利的耕作和监测，利用网络机器来实现控制也是区别于传统农业的时效性，利用远程控制，再设定相应的阈值使得系统或单个模块本身自主运行，

12、解放生产劳动力，从而实现所需生产的劳作人员在办公室或各处皆能对多个农业环境实现监测和控制，为各类农业环境的精准控制和测量提供便利，从而达到改善农耕的品质和效率，便于调节农作物的生长周期，致使达到增产且缩短时间和各项成本，提高经济效益的主要目的。环境参数对环境中各农作物能否健康生长起着至关重要的作用，所以如何快速有效地检测环境参数成为智能农业的一个重要问题，及早发现农业各农作物的病情状况来改善其健康状况，进而获得更大的经济效益。通过开发智能农业系统，可以有效地提升生产效率，节约生产成本，解放生产劳动力，通过同时节约人力成本和时间，并对各项农作物数据的精准计量实施针对性方案校准，通过可靠的科学依据

13、从而改善一系列的实质农作物品质和效率，为我国的经济发展做出十分重要的贡献，也为我国智能化农作物生产发展的质的飞跃做出卓越贡献。1.3 国内外研究现状国外针对物联网的发展起步较早，相对于我国的发展有着明显的优势，已经建立起完善的智能农业，当前美国已经完全实现了自动控制，相对于我国的发展有着十分明显的优势。在国外，最早一批开始致力于研究智慧农业方面的当属1986年瑞士研发的病虫害预测，之后便是到98年将前者与计算机技术联合的德国，再随之而来的便是美国，美国在明尼苏达州的农场进行了一系列实验，把GPS运用到实际中，最终增产百分之三十，推动了智能农业的发展。如今，智慧农业已成为世界现代农业发展的主要趋

14、势。世界上许多发达国家的政府和组织都陆续提出了明智的农业发展计划。在欧盟内部设定的FP7方案的明面帮衬下，英国当时的领导圈子在精确农业上，指派最高研究中心部门制定核算了一个具有实践性的可实施化的智能农业项目，开发了一种不用化学农药即可除草的除草机器人，并实现了从播种到收获的全过程，共播种了IOO英亩。在当时化学意义层次上的农业领域，加拿大的联邦政府具有前瞻性的布局指导部门在“新兴时代发展技术和相关迅速发展信息”发布的报告中阐明了诸多机械化农业生产耕作将在5至10年左右将会被运用于各行各业的形式化生产内，而更深一层次的意义上更迭于传统意义上的农业。作为当时农业第一大国的美国，由于其本身的地壳板块

15、较为广泛，在其有计划的发展，历经初期的传统低效性传统农业，再到短时机械化，再者规划杂交甚者巨变式化学发展和相应高效性生物技术后，便一直致力于工业化智能农业的发展至今，现如今美国境内的每个大型农场蓬勃发展，而且境内农场平均拥有至少五十台以上的大型智能化物联网意义上的设备投入高效性使用。农业一直以来都是国民经济发展的地基，但却是多年来国内经济发展链上众多因素中较为低的一层，我国历年来在农业发展上一直都很重视，利用上下五千年的底蕴，取其精华，去其糟粕，正在逐步的从传统农业向智能化现代农业转变。随着科学智能时代的到来，加之硬件的迅速发展，我国建立起相对较为完善的物联网体系，为我国在温室大棚以及智能农业发展过程中带来了较好的机遇，而且我国当前在建三江垦区还有南方如江苏和贵州等地，都已经部分实现了自动化作业，在最近的第八届中国农机高端论坛上研讨当前困境，为了促进农业上的大有可为，提升资源利用效率，劳动的生产效率和相应的土地效益产出效率，推动农机的信息化智能发展和信息化的高效融合。通过“智造”迅速提高智能化发展，但是诸多方面相较于发达国家仍然尚有一定差距。1.4 课题的研究内容通过传感器芯片，实现温度湿度以及光度的监测，并且可以在此运行之前设定相应的阈值限制，在温度超过限定的阈值时可以自动或手动开启风扇降温，当实时温度低于阈值随时可以开启加热器进行加热，当湿度超过阈值进行水阀加湿，并且任意检