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(jì)與實(shí)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(jì)與實(shí)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(kuò)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(yàn)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(guò)各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識(shí)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(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)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(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。</p><p>　　從技術(shù)架構(gòu)上來(lái)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(shí)別物體、采集

4、信息的來(lái)源，其主要功能是識(shí)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(wú)線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)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(shí)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(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測(cè)等各個(gè)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(jì)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(hù)、公共安全、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、個(gè)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(qiáng)，成本低，滿足客戶需求”的綜合優(yōu)勢(shì)，持續(xù)為客戶提供有競(jìng)爭(zhēng)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(jì)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一，據(jù)了解，全國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)2015年將超過(guò)5000

6、億元。</p><p>　　關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)，傳感器，RFID，無(wú)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?jī)?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(jī)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(jī)10</p><p>　　3.2 BH1750FVI光強(qiáng)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(jī)驅(qū)動(dòng)12</p><p>　　4.系統(tǒng)主要技術(shù)特色14</p><p>　　4.1 運(yùn)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(yǔ)15</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)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(guó)溫室大棚生產(chǎn)的特點(diǎn)是把個(gè)體生產(chǎn)和規(guī)模化生產(chǎn)相結(jié)合，在單個(gè)溫室大棚生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)連棟溫室大棚的規(guī)模化生產(chǎn)，既能滿足個(gè)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(cuò)。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(dòng)控制系統(tǒng)，以控制大棚各項(xiàng)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(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息時(shí)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(kāi)始招收新生。物聯(lián)網(wǎng)作為一門專業(yè)課程正式進(jìn)入高校培訓(xùn)人才的教學(xué)課程里面，不但是國(guó)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(guó)家在人才培養(yǎng)模式上作出及時(shí)反映的重大舉措。<

21、/p><p>　　由于專業(yè)的發(fā)展，高校對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的需求也日趨高漲，2010年7月20日，教育部向社會(huì)公布了2012年全國(guó)各高校140個(gè)本科新專業(yè)詳細(xì)名單，其中“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)占據(jù)30個(gè)高居榜首。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的慢慢實(shí)施，高校對(duì)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(gè)重點(diǎn)。</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(guó)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(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信等在內(nèi)的電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)紛紛加速了物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略布局，以期在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域取得先發(fā)優(yōu)勢(shì)。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(wèn)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(jí)階段。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍需要國(guó)家政策的大力支持和各運(yùn)營(yíng)商以及整個(gè)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(guò)裝入射頻識(shí)別設(shè)備、紅外感應(yīng)器、GPS 或其他方式進(jìn)行連接，然后通過(guò)移動(dòng)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(guò)電腦或手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)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(lái)替代人工管理，使用基于Internet 的物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)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(shí)的人員都可實(shí)現(xiàn)大棚蔬菜的種植，從而拓寬致富道路，實(shí)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(lái)看，無(wú)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(lái)提高其工作的效率和精細(xì)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(shí)時(shí)的土壤信息，來(lái)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(jìn)行高效的管理，從而應(yīng)對(duì)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(duì)其傳輸階段、使用階段的各種性能進(jìn)行采集，反

26、饋到前端，從而在種植收獲階段進(jìn)行更精準(zhǔn)的測(cè)算。</p><p>　　(4) 提高效率，節(jié)省人工，如果是大面積的農(nóng)場(chǎng)，要對(duì)各大棚進(jìn)行澆水施肥，手工加溫，手工卷簾，那要用大量的時(shí)間和人員來(lái)操作。如果應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，手動(dòng)控制也只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)的微小的動(dòng)作，前后不過(guò)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(hù)地栽培”。它是指在某種類型的保護(hù)設(shè)施內(nèi)（如陽(yáng)畦、溫室、大棚等），人為地創(chuàng)造適宜植被生長(zhǎng)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(zhǎng)的季節(jié)內(nèi)進(jìn)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(shí)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(shí)代的變化?，F(xiàn)在人們可以根據(jù)自己的意愿，隨時(shí)生產(chǎn)出所需要的各種植被?？梢哉f(shuō)，這是“設(shè)施栽培”的功勞。在

28、不利于植被生長(zhǎng)的自然環(huán)境中，溫室能夠創(chuàng)造適宜植被生長(zhǎng)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(gè)方面。</p><p>　　溫度：根據(jù)植被生長(zhǎng)的適宜溫度進(jìn)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(guò)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(qiáng)度最好的辦法，

29、其具體做法是加蓋遮陽(yáng)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(duì)濕度的要求，可以在地上、臺(tái)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(dòng)噴霧裝置，自動(dòng)調(diào)節(jié)濕度。如果濕度過(guò)大，容易導(dǎo)致植被病害，可以采用通風(fēng)的辦法來(lái)降低濕度，而且最好在室溫與氣溫相差不大的時(shí)候進(jìn)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?jī)?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(duì)溫室大棚生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)在線高精度測(cè)量，而且能實(shí)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(dòng)實(shí)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(shí)訓(xùn)系統(tǒng)還具有遠(yuǎn)程

31、訪問(wèn)與控制功能。用戶使用PC機(jī)不僅可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)溫室內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)觀察植物的長(zhǎng)勢(shì)，還可以遠(yuǎn)程控制溫室內(nèi)部的執(zhí)行器件（風(fēng)扇、電磁閥、LED燈）來(lái)改變溫室內(nèi)部環(huán)境；使用手機(jī)同樣可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)溫室內(nèi)部環(huán)境的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，遠(yuǎn)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(dòng)手能力的最佳實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。它以溫室大棚這個(gè)現(xiàn)實(shí)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(jī)技術(shù)以及自動(dòng)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(wú)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(wú)線網(wǎng)（WIFI）3 個(gè)接口之間的轉(zhuǎn)換。通過(guò) 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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi) http://192.168.16.254/ser2net.asp，進(jìn)入 web 配置頁(yè)面，默認(rèn)用戶名密

35、碼為admin/admin。通過(guò) web 修改相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。此時(shí)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(kāi) http://192.168.16.254/ser2net.asp，進(jìn)入串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò) web 配置頁(yè)面。根據(jù)需要，通過(guò) web 頁(yè)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(guò)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(dòng)態(tài) IP 地址方式。LAN、WIFI 為同一局域網(wǎng)，默認(rèn)開(kāi)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?jìng)髂Ｊ?、AT 指令模式。</p><p>　　圖 2.4 wifi透?jìng)髂Ｊ浇Y(jié)構(gòu)圖</p><p>　　正常上電后，模塊會(huì)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(dòng)進(jìn)入透?jìng)髂Ｊ?，否則模塊進(jìn)入 AT 指令模式。透?jìng)髂Ｊ竭M(jìn)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(shí)間大于 Tes 且小于 Trst，將立即進(jìn)入 AT 指令模式。</p><p>　　圖 2.5 wifi透?jìng)髂Ｊ絺鬏斀Y(jié)構(gòu)圖</p><p>　　特定的串口數(shù)據(jù)，串口退出透?jìng)鞴δ荛_(kāi)啟后

39、，可以通過(guò)發(fā)送特定的串口數(shù)據(jù)讓模塊退出透?jìng)鳌４谕顺鐾競(jìng)鬟^(guò)程如下：</p><p>　　圖 2.6 wifi透?jìng)髂Ｊ浇Y(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Tpt：串口組幀時(shí)間。間隔時(shí)間大于組幀時(shí)間連續(xù)發(fā)送 3 個(gè)“+”，然后等待約 500ms（400ms< >600ms），間隔時(shí)間大于組幀時(shí)間連續(xù)發(fā)送 3 個(gè) 0x1B。模塊即可退出透?jìng)髂Ｊ健?lt;/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(lái)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(kāi)會(huì)導(dǎo)致模塊主動(dòng)重連。TCP主動(dòng)重連功能使能情況下，TCP Server 主動(dòng)斷開(kāi)連接，模塊會(huì)立即主動(dòng)重連，否則模塊不會(huì)重連。</p><p><b>　　WEB 頁(yè)面配置：</b></p><p>　　圖 2.8 wifi模塊設(shè)置圖</p><p>　　2.3 單片機(jī)傳感器數(shù)據(jù)傳輸詳

42、解</p><p>　　DHT11溫濕度傳感器：通過(guò)數(shù)字信號(hào)傳輸方式，傳送數(shù)據(jù)給單片機(jī)。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(shí)間4ms左右,用戶MCU發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一

43、次溫濕度采集,如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào),DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)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(qiáng)傳感器：采用IIC傳輸方式，傳送給單片機(jī)。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(gè)數(shù)字信號(hào)，不需要再做復(fù)雜的計(jì)算。這是一種更精良的和容易使用簡(jiǎn)易電阻器的版本，通過(guò)計(jì)算電壓,來(lái)獲得有效的數(shù)據(jù)。這款環(huán)境光傳感器能夠直接通過(guò)光度計(jì)來(lái)測(cè)量。光強(qiáng)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(qiáng)度是1lx。有時(shí)為了充分利用光源，你可以增加一個(gè)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(jī)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(xiàng)指標(biāo)

45、，驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)了如下功能。</p><p>　　(1) 溫濕度監(jiān)測(cè)功能 </p><p>　　溫濕度采集節(jié)點(diǎn)配有溫濕度傳感器DHT11，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)部空氣的溫度和濕度。測(cè)濕精度可達(dá)±4.5%RH，測(cè)溫精度可達(dá)±0.5℃（在25℃）。</p><p>　　(2) 光照度監(jiān)測(cè)功能 <

46、;/p><p>　　光照度采集節(jié)點(diǎn)配有溫度傳感器BH1750，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)部光照情況的檢測(cè)，它能夠直接輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)，不需要再進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算。 </p><p>　　(3) 局域網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問(wèn)與控制功能 </p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)WIFI加入局域網(wǎng)。這樣用戶便可以使用PC機(jī)訪問(wèn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)操作界面遠(yuǎn)程控制溫室內(nèi)的執(zhí)行器件，維護(hù)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(duì)所要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的參數(shù)（溫度、濕度）進(jìn)行調(diào)控，以滿足自動(dòng)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(lái)完成系統(tǒng)平衡參數(shù)的調(diào)控，又可以通過(guò)PC機(jī)或手機(jī)遠(yuǎn)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(shí)，系統(tǒng)便打開(kāi)風(fēng)扇降溫，直到

48、溫度達(dá)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(huì)開(kāi)啟電磁閥給土壤澆水，達(dá)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(jìn)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(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)LED燈為植物

49、提供充足的光照。</p><p>　　(8) 顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線 </p><p>　　實(shí)時(shí)趨勢(shì)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(shí)時(shí)變化曲線的形式顯示出來(lái)，便于觀察系統(tǒng)某時(shí)間段內(nèi)整體的檢測(cè)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(cè)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(duì)植物生長(zhǎng)的影響。</p><p><b>　　3. 智慧大棚規(guī)格</b></p><p>　　3.1 STC12C5A60S2 8051單片機(jī)</p><p>　　圖3.1 STC12C5A60S2系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　STC12C5A60S2單片機(jī)中包含中央處理器(CPU

51、)、程序存儲(chǔ)器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SRAM)、定時(shí)/計(jì)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(jī)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(gè)片上系統(tǒng)</p><p>　　3.2 BH1750FVI光強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度數(shù)據(jù)來(lái)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(cè)較大范圍的光強(qiáng)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(yùn)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(qiáng)度計(jì)算和I2C總線接口，包括下列寄存器：  數(shù)據(jù)寄存器→光強(qiáng)度數(shù)據(jù)寄存。初始值是：“0000_0000_0000_0000”。 測(cè)量時(shí)間寄存器→時(shí)間測(cè)量數(shù)據(jù)寄存。初始值是：“0100_0101”。</p><p>　　?OSC  內(nèi)部振蕩器（時(shí)鐘頻率典型值：320kHz）。該時(shí)

55、鐘為內(nèi)部邏輯時(shí)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(hào)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(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)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(qiáng)、

56、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)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(cè)型號(hào)的處理過(guò)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(jiǎn)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(chǎng)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(hào)</p><p>　　測(cè)量范圍： 濕度20-90%RH， 溫度0~50℃</p><p>　　測(cè)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(zhǎng)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(cè)，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(wèn)題，延長(zhǎng)使用壽命；</p><p>　　2.可以寬范圍控制土

59、壤的濕度，通過(guò)電位器調(diào)節(jié)控制相應(yīng)閥值，濕度低于設(shè)定值時(shí)，DO輸出高電平，高于設(shè)定值時(shí)，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(shuō)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(shuō)明：</b></p><p>　　1.傳感器適用于土壤的濕度檢測(cè)；</p><p>　　2.模塊中藍(lán)色的電位器是用于土壤濕度的閥值調(diào)節(jié)，順時(shí)針調(diào)節(jié)，控制的濕度會(huì)越大，逆時(shí)針越??；</p><p>　　3.數(shù)字量輸出D0可以與單片機(jī)直接相連，通過(guò)單片機(jī)來(lái)檢測(cè)高低電平，由此來(lái)檢測(cè)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(guò)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(jī)驅(qū)動(dòng)</p><p>　　L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)

63、驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)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(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。</p><p>　　主要芯片：L298N、光電耦合器 </p&

64、gt;<p>　　工作電壓：控制信號(hào)直流5V；電機(jī)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(diǎn)：1、具有信號(hào)指示。</p><p><b>　　2、轉(zhuǎn)速可調(diào)</b></p><p><b>　　3、抗干擾能力強(qiáng)

65、60;</b></p><p>　　4、具有過(guò)電壓和過(guò)電流保護(hù)               </p><p>　　5、可單獨(dú)控制兩臺(tái)直流電機(jī)       

66、60;       </p><p>　　6、可單獨(dú)控制一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)               </p><p>　　7、PWM脈寬平滑調(diào)速  

67、60;            </p><p>　　8、可實(shí)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(diǎn)</p><p>　　4.1 運(yùn)用WIFI模塊</p><p>　　生活中WIFI已經(jīng)給長(zhǎng)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(yùn)用了wif

69、i模塊可以方便開(kāi)發(fā)下位機(jī)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(jī)端連接實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)互聯(lián)，讓人們可以時(shí)時(shí)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(tái)界面使用了目前最流行的

70、css框架Bootstramp和動(dòng)態(tài)圖表處理插件Highcharts運(yùn)用了Ajax技術(shù)時(shí)時(shí)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(yǔ)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)將近半年時(shí)間的準(zhǔn)備，終于在6月份將畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的比較簡(jiǎn)單，很多東西都考慮的不是很細(xì)，也有一些特別情況沒(méi)有做，但是我用了很多精力查了很多資料也請(qǐng)教了很

71、多老師同學(xué)來(lái)完成這個(gè)設(shè)計(jì)，鑒于個(gè)人水平和時(shí)間的關(guān)系并沒(méi)有把自己當(dāng)初設(shè)想的所有情況都考慮進(jìn)去。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室大棚中對(duì)溫濕度監(jiān)測(cè)、光照度監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)功能，并同時(shí)控制風(fēng)扇促進(jìn)植物光合作用，局域網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問(wèn)與控制功能，控制參數(shù)設(shè)定及瀏覽， 顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線， 顯示歷史數(shù)據(jù)曲線等功能。</p><p>　　設(shè)計(jì)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(jiǎn)明表達(dá)理論實(shí)現(xiàn)的相關(guān)過(guò)程；第二部分為相關(guān)部件介紹部分，主要針對(duì)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(shí)施部分，包括PC機(jī)顯示情況，節(jié)點(diǎn)在溫室中安插位置情況，及數(shù)據(jù)曲線顯示情況，設(shè)計(jì)中第三部分都建立在模擬實(shí)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(shí)現(xiàn)，但在我國(guó)并沒(méi)有得到普及，個(gè)人為了更多的了解一些相關(guān)知識(shí)，借大學(xué)里最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)契機(jī)，完成自己的小小心愿，同時(shí)也為多多宣傳物聯(lián)網(wǎng)在溫室大棚中的應(yīng)

73、用貢獻(xiàn)了自己的綿薄之力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</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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81、earch roadmap[G]. Strategic Research Agenda(SRA). European Research Projects on the Internet of Things(CERP- IoT), 2009.蔡日梅：物聯(lián)網(wǎng)概述63</p><p>　　[20] 張福生. 物聯(lián)網(wǎng)：開(kāi)啟全新生活的智能時(shí)代[M].太原：山西人民出版社，2010.</p><p&g

82、t;　　[21] 國(guó)外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展綜述[EB/OL]. [2010- 5].http://www.chniot.cn/news/JDXW/2010/517/</p><p>　　1051723105122.html</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　轉(zhuǎn)眼間即將畢業(yè)了，在這個(gè)時(shí)刻總會(huì)有一些不舍，一是自己學(xué)到的東西太少，

83、對(duì)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(shí)刻；二是這里有很多我們敬愛(ài)的老師和可愛(ài)的同學(xué)們。畢業(yè)設(shè)計(jì)成為了大學(xué)階段最后的學(xué)習(xí)標(biāo)記，同時(shí)也是檢驗(yàn)自我、增長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)的難得機(jī)會(huì)與體驗(yàn)。</p><p>　　在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，每一次成功和進(jìn)步都是寶貴的財(cái)富。只有自己從頭到尾從選題、設(shè)計(jì)、查找資料、逐步完成，一步一步走過(guò)來(lái)，才能切實(shí)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(zhǎng)足的進(jìn)步。<