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作者：滨州学院 张健 贾浩男 刘玉彬

指导教师：李卫兵 张成亮

　　作品简介

　　开发背景：

　　改革开放以来，我国农业发展处于从传统农业向科技农业转变的进程中，运用现代农业高新技术(涵盖生物技术、信息技术、电子技术、新能源技术、新材料技术)来武装农业、改造农业的技术体系。

　　结构功能：

　　传统农业在对农业信息的采集中，采集的数据信息及控制状态只能在系统嵌入的设备上统一显示，并且在对数据的采集上，监测点并不能达到便利，自由的安置。针对上述已有技术存在的问题，我们采用通过下位机采集监测点的温湿度情况，通过无线模块传输至上位机进行记录和处理，对于温湿度不满足环境要求的监测点，通过开关灌溉阀门、风扇开关和卷帘门开关等一系列操作，实现对生产环境信息的采集并进行智能化管理。实现农业生产上的高效率、高准确性和低成本。

　　作品特色：

　　1. 上、下位机通过无线的传输方式，传输数据信息;

　　2.采集的数据信息以一定的数据格式进行传输与存储;

　　3.下位机数据信息能够在各点进行显示，方便观测;

　　4.控制单元采用矩阵方式控制，节省构建成本，提高工作效率。

　　平台选型说明

　　C8052F020单片机

　　设计说明

　　系统所要解决的问题：

　　1)大棚信息采集和传送

　　①系统使用C8051作为监测系统主控核心，以STC89C52作为数据采集和灌溉控制的控制器，结合使用温、湿度传感器，来实现对农田信息的采集。

　　②通过使用无线传输模块实现数据采集单元传送至上位机。

　　2)系统对采集数据的存储与显示

　　3)系统对GSM数据接收与发送

　　4)大棚信息远距离查询及控制

　　为实现大棚采集信息的远距离查询，通过使用GSM短消息服务，用户可通过向系统发送查询或者控制指令，来获取当前采集的大棚信息和控制状态信息。

　　5)系统调控大棚环境

　　系统在接收到数据采集单元传送到的农田信息参数，根据农田信息参数，根据预先的设定值，向调控灌溉单元发出灌溉指令。

　　硬件系统框架图

　　上位机结构框图：

　　下位机结构框图：

　　1)硬件部分设计

　　2)上位机硬件部分

　　3)上位机硬件部分主要由以下部分组成：C8051、TFT液晶显示模块、SD卡存储模块、GSM/GPRS模块、NRF905无线模块、触摸屏模块组成。

　　4)TFT液晶显示模块(ILI9341)通过与C8051的连接，完成与用户的交互以及监测显示。

　　5)SD卡存储模块，主要完成对下位机上传的数据信息进行存储。

　　6)GSM/GPRS模块，主要完成给用户提供远距离信息服务，方便用户通过使用短消息来查询、监测采集的数据信息。

　　7)NRF905无线模块，主要完成通过无线的方式给下位发送采集指令和接受下位机上传的数据信息。

　　8)触摸屏模块，主要完成与用户的交互操作。

　　9)串口调试模块，主要完成输出系统运行的信息。

　　10)上位机NRF905无线模块

　　注：上位机与下位机通过使用NRF905无线模块进行数据的传输

　　下位机硬件部分

　　上位机硬件部分主要由以下部分组成：STC89C52、1602液晶显示模块、温湿度传感器模块、、NRF905无线模块、继电器模块组成。

　　1)1602液晶显示模块，其主要完成下位机对数据信息的监测状态显示。温湿度传感器模块(AM2301)，主要用于采集温、湿度信息。

　　2)NRF905无线模块主要完成通过无线的方式接受上位发送的采集指令和把采集的温、湿度信息上传给上位机。

　　3)继电器通过控制灯泡模拟控制灌溉阀门，风扇及卷帘门。

　　系统软件设计：

　　数据监测处理基站(C8051)程序流程设计

　　1)开机启动。

　　2)对TFT液晶，SD卡进行初始化，挂载文件系统并检测数据文件的完整性以及SD卡的信息 。

　　3)进行图片显示测试。

　　4)系统其他模块接口进行初始化并进行设置(包括NRF905无线模块，GSM模块，触摸屏模块)。

　　5)进入主界面。通过触摸选择功能(包括智能监测，数据信息以及参赛信息)。

　　2.GSM短消息查询服务

　　数据监测处理基站在启动完成后，选择智能监测功能后，将提供GSM短消息查询服务。

　　数据采集分站流程图

　　系统方案：

　　系统设计整体思路：

　　初始化完成选择监测功能

　　1)上位机循环给下位机发送采集数据指令

　　2)下位机接收到上位机的采集指令，开始采集空气温、湿度以及土壤温湿度，并通过所采集的数据信息，智能的调控灌溉阀门、风扇和卷帘门(以灯泡代替)，同时将数据传送给上位机。

　　3)上位机接受到下位机传来的数据信息进行显示并存储。

　　4)系统监测的同时，提供短消息查询服务，接受用户发来的命令，并以短信的形式，将数据信息发送给用户。

　　2.记录数据功能

　　1)选择保存路径

　　2)自动生成txt文件，实时保存数据

　　3)可以随时查看数据记录文件

　　3.下位机初始化完成

　　1)开始等待接收上位机发来的采集数据命令

　　2)接收到上位机的命令后，开始采集温度、湿度以及光照强度数据，并通过采集的数据，智能的调控灌溉阀门、风扇及卷帘门模块。

　　上位机程序：

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