基于大數(shù)據(jù)分析下的蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)

第1章緒論1.1研究背景及意義我國(guó)自古以來(lái)就是一個(gè)人口大國(guó)，所以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就是國(guó)家生存的重中之重，只有農(nóng)業(yè)足夠發(fā)達(dá)才能夠使人民有足夠的糧食。我國(guó)在古代也曾是農(nóng)業(yè)先進(jìn)大國(guó)：夏、商、周時(shí)期，中國(guó)發(fā)明金屬冶煉技術(shù)，青銅農(nóng)具應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)技術(shù)開(kāi)始了發(fā)展。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期煉金技術(shù)的發(fā)明標(biāo)志著新的鐵農(nóng)具和畜力得以利用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大發(fā)展得到了推動(dòng)。秦漢時(shí)期各種各樣的農(nóng)具被發(fā)明后運(yùn)用。唐、宋、元時(shí)期的經(jīng)濟(jì)重心由北往南轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)了許多的農(nóng)業(yè)種植的書籍，棉花得到推廣，土地利用方式增多，南方與北方農(nóng)業(yè)都有大發(fā)展。在近現(xiàn)代我們經(jīng)歷了抗戰(zhàn)、內(nèi)戰(zhàn)、文化大革命等事件，不可避免地阻礙了農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程，同時(shí)人口增長(zhǎng)更加劇烈。用現(xiàn)有的耕地和種植技術(shù)養(yǎng)育人民有了巨大難題，我們只能通過(guò)進(jìn)口糧食解決這一問(wèn)題。經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放后多年以來(lái)的休養(yǎng)生息，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，我們對(duì)農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越重視，特別是蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以機(jī)器代替大部分勞動(dòng)人民，還可以根據(jù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境創(chuàng)造出更適宜農(nóng)作物的生長(zhǎng)條件，使農(nóng)作物可以在依靠現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)成果下打破自然規(guī)律，在寒冷的冬季也有新鮮的蔬菜可以食用。我們可以通過(guò)科技的發(fā)展蔬菜基地環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，例如：空氣中二氧化碳的含量、空氣的溫度濕度、土壤的溫度濕度、太陽(yáng)的光照強(qiáng)度等。我們需要對(duì)蔬菜基地環(huán)境進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合農(nóng)作物生長(zhǎng)的發(fā)育規(guī)律并利用現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)造出對(duì)農(nóng)作物更加適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，增大農(nóng)作物的產(chǎn)量，提高農(nóng)作物的質(zhì)量。蔬菜基地環(huán)境中的各項(xiàng)變量參數(shù)影響著蔬菜的生長(zhǎng)，時(shí)至今日，大部分環(huán)境參數(shù)存在測(cè)控精度低，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大等一系列的缺點(diǎn)，浪費(fèi)了許多的人力資源，難以提高蔬菜生產(chǎn)量。因此，積極發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化設(shè)施是重中之重。我們要學(xué)會(huì)利用現(xiàn)有的科學(xué)條件，精確農(nóng)業(yè)科研的精度，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，合理科學(xué)的控制蔬菜基地內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，使環(huán)境利于蔬菜生長(zhǎng)。近些年來(lái)，蔬菜大棚快速發(fā)展。打破了四季規(guī)律的生長(zhǎng)條件以及越來(lái)越高的產(chǎn)量，使人們對(duì)蔬菜大棚的性能要求更加高。蔬菜大棚基地的自動(dòng)化發(fā)展也大大提高了生產(chǎn)量。蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅完全符合當(dāng)前社會(huì)所需要的自動(dòng)化、集約化生產(chǎn)。還可以通過(guò)編程，針對(duì)生產(chǎn)不同農(nóng)作物所需要的不同環(huán)境條件，進(jìn)行生產(chǎn)種植。蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用顯示模塊對(duì)蔬菜大棚的環(huán)境條件監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，工人對(duì)周圍的環(huán)境數(shù)據(jù)更為方便簡(jiǎn)單的進(jìn)行了解。經(jīng)過(guò)上面的總結(jié)，蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展不僅可以幫助人們減輕繁冗復(fù)雜的工作內(nèi)容，減少降低人們的工作強(qiáng)度，還可以提高生產(chǎn)的精準(zhǔn)度和增加產(chǎn)品的生產(chǎn)力。蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)主要作用是監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境的溫度濕度、太陽(yáng)光照射強(qiáng)度、二氧化碳含量等參數(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)想法分析，可以自動(dòng)控制簾卷門對(duì)陽(yáng)光進(jìn)行遮擋、噴灌澆水、頂窗側(cè)窗開(kāi)窗通風(fēng)、提高溫度補(bǔ)充光照等設(shè)備。還可以通過(guò)智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、平板等智能設(shè)備向管理者發(fā)送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)、超過(guò)設(shè)定閾值報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息、智能遠(yuǎn)程管理。減少人工成本，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，精準(zhǔn)掌控，有效避免生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。中國(guó)以占有世界五分之一的人口，僅有不足十分之一的耕地，因此中國(guó)的土地密集農(nóng)業(yè)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)農(nóng)業(yè)發(fā)展大國(guó)。農(nóng)產(chǎn)品和蔬菜的貿(mào)易是解決全球許多國(guó)家食品安全的重要途徑。在不能增加種植面積的情況下，只能增加同等面積下的產(chǎn)量，所以本設(shè)計(jì)的重要性便得以展現(xiàn)。希望在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)步巨大的同時(shí)各位也要節(jié)約糧食，雖然科技的發(fā)達(dá)使勞動(dòng)力得到解放，但每粒糧食還是來(lái)之不易，我國(guó)至今還有許多山區(qū)、貧困區(qū)面對(duì)著糧食難題。希望在未來(lái)的某天，我們也能成為以糧食和蔬菜出口的國(guó)家。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2017年，深圳大學(xué)信息工程學(xué)院的區(qū)耀中等設(shè)計(jì)了溫室大棚的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室大棚各個(gè)參數(shù)的控制。2021年，南京郵電大學(xué)的郝雪飛將ESP8266芯片作為核心技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套溫室大棚的智能傳感器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)功能全面的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。2021年，咸陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院的劉偉等分析基于大數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，表明可實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)自動(dòng)控制和水肥智能供給。同時(shí)，通過(guò)相關(guān)算法和預(yù)測(cè)模型可實(shí)現(xiàn)相關(guān)作物病蟲害預(yù)警，為病蟲妨害提供新思路。2013年，美國(guó)Hossain，MD.bipul等在PubMed期刊中介紹基于CC2430的傳感器節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，描述了硬件電路的設(shè)計(jì)方法和軟件流程圖。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光照等環(huán)境因子，對(duì)噴霧系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)、照明燈進(jìn)行自動(dòng)控制，以滿足作物生長(zhǎng)需要。2021年，英國(guó)GuanShouping等在英國(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)提出一種新的PNN評(píng)價(jià)算法在分散溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的基于PNN的算法相比，優(yōu)化后的PNN算法具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、分類精度更高、需要較少的訓(xùn)練樣本等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于其計(jì)算和存儲(chǔ)要求都在微處理器的限制范圍內(nèi)，因此更適合于基于微處理器的監(jiān)控系統(tǒng)。2021年，美國(guó)Jahan，Nusrat等在施普林格.自然期刊發(fā)表《SmartGreenhouseMonitoringSystemUsingInternetofThingsandArtificialIntelligence》，F(xiàn)IS節(jié)點(diǎn)利用相同的網(wǎng)絡(luò)將物聯(lián)網(wǎng)感知層數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用層。為了保證數(shù)據(jù)安全，考慮了四類潛在的物聯(lián)網(wǎng)感知層攻擊，并通過(guò)混淆矩陣展示了它們發(fā)生的概率。之后，采取必要的措施來(lái)禁止攻擊。這里在最后的模擬中考慮冬季作物，當(dāng)冬季的最適溫度為24攝氏度，濕度為76.00%時(shí)。系統(tǒng)93.62%能夠檢測(cè)到感知層的任何攻擊或安全漏洞，準(zhǔn)確率為0.83，召回率為0.78，F(xiàn)I評(píng)分為0.81。與其他最近提出和可用的系統(tǒng)相比，本工作還將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與數(shù)據(jù)采集相結(jié)合，用于識(shí)別網(wǎng)絡(luò)傳輸上的數(shù)據(jù)威脅。該方法提高了學(xué)習(xí)效率，提高了預(yù)測(cè)精度，被證明是一種可行有效的自動(dòng)化溫室維護(hù)系統(tǒng)。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊和各種傳感器數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式，以及安全子系統(tǒng)模塊，實(shí)現(xiàn)了符合協(xié)議格式數(shù)據(jù)的云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和格式轉(zhuǎn)換。因此，可能為定制的室內(nèi)農(nóng)業(yè)質(zhì)量安全提供數(shù)據(jù)溯源和耐久性。因此，這種現(xiàn)代化的溫室保養(yǎng)系統(tǒng)是高效、經(jīng)濟(jì)、安全、使用方便的。結(jié)合國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，準(zhǔn)確、快速、自動(dòng)地評(píng)價(jià)溫室環(huán)境質(zhì)量是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。不少文獻(xiàn)對(duì)于多模塊結(jié)合實(shí)現(xiàn)蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)沒(méi)有描述具體方案過(guò)程，因此本設(shè)計(jì)可在各環(huán)境參數(shù)模塊進(jìn)行具體研究和優(yōu)化。1.3發(fā)展趨勢(shì)蔬菜大棚基地的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。中國(guó)的蔬菜大棚基地產(chǎn)業(yè)在世界上處于落后水平。經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)，更好地適應(yīng)中國(guó)的國(guó)內(nèi)條件，主要是節(jié)約能源的太陽(yáng)能溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用的，而高度自動(dòng)化的現(xiàn)代式蔬菜溫室的開(kāi)發(fā)是惡劣的裝備，低的機(jī)械化，較低的生產(chǎn)及銷售，因?yàn)檩^高的勞動(dòng)力集約化道路相對(duì)而被延遲。另外，在溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目前狀態(tài)下，小規(guī)模生產(chǎn)者仍然支配著我國(guó)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)，基地面積小，標(biāo)準(zhǔn)化水平低。雖然我國(guó)土地面積廣大，但是適宜的耕地卻很稀少。有些地區(qū)過(guò)于寒冷，有些地區(qū)陽(yáng)光照射過(guò)于強(qiáng)烈，這些地區(qū)不適宜蔬菜露天種植，我們便可以充分利用蔬菜大棚控制適宜的環(huán)境參數(shù)，創(chuàng)造出適宜的蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境。蔬菜基地在管理得當(dāng)?shù)那闆r下一年四季都可以進(jìn)行種植，增加了蔬菜產(chǎn)量，是解決耕地不足的重要方法。蔬菜大棚基地有效規(guī)避絕大部分惡劣天氣，保障農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境。未來(lái)必將是由少數(shù)人種植多數(shù)耕地的情況，勞動(dòng)力得到解放現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到普及。蔬菜大棚基地高收獲量和可持續(xù)性的特點(diǎn)，被全球普遍使用，蔬菜大棚基地正在以極快的速度發(fā)展。我國(guó)低水平的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)的富余、對(duì)蔬菜基礎(chǔ)的大規(guī)模投資、資金不足以及運(yùn)營(yíng)者相對(duì)較高的質(zhì)量要求，限制了蔬菜基礎(chǔ)控制技術(shù)的擴(kuò)張?jiān)诒O(jiān)測(cè)環(huán)境系統(tǒng)方面的發(fā)展。第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制過(guò)程文中設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)各個(gè)系數(shù)的測(cè)量與反饋。整個(gè)系統(tǒng)包括智能手機(jī)、STM32單片機(jī)、二氧化碳模塊、光敏模塊、土壤濕度監(jiān)測(cè)模塊、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、WIFI模塊、顯示模塊。STM32與各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)WIFI模塊進(jìn)行無(wú)線連接。STM32負(fù)責(zé)采集傳感器數(shù)據(jù)并控制各個(gè)模塊。STM32為協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，收集獲取到的信息并將其發(fā)送到顯示模塊區(qū)域或者轉(zhuǎn)發(fā)由手機(jī)APP發(fā)出的控制指令。系統(tǒng)中大多數(shù)傳感器、輸出模塊是兼容5V和3.3V供電的。2.2蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖設(shè)計(jì)問(wèn)題應(yīng)設(shè)計(jì)為在一臺(tái)單獨(dú)的機(jī)器上進(jìn)行環(huán)境測(cè)試，創(chuàng)建一個(gè)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)方案。本章主要介紹了蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和選型。首先，環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須決定執(zhí)行哪些功能以及哪些插件最適合這些功能。其次，需要對(duì)這里描述的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行分析。最后是為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框架。通過(guò)對(duì)蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，需要完成的任務(wù)有：通過(guò)溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)大棚室內(nèi)空氣環(huán)境溫濕度、土壤溫濕度等。通過(guò)光敏傳感器監(jiān)測(cè)并且記錄蔬菜大棚內(nèi)光線的光照強(qiáng)度。設(shè)備之間相連，有必要時(shí)可以自動(dòng)打開(kāi)相關(guān)模塊。通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將有關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)測(cè)終端。二氧化碳濃度傳感器在蔬菜基地大棚內(nèi)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蔬菜大棚空氣中的二氧化碳含量，無(wú)線傳輸技術(shù)會(huì)把相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩舻谋O(jiān)控終端，超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定報(bào)警值時(shí)把報(bào)警信息發(fā)送到監(jiān)控終端。通過(guò)電腦或者移動(dòng)智能手機(jī)查看溫室的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)。為了完成基于STM32單片機(jī)控制的蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)各種功能的設(shè)計(jì)，主控端硬件電路包括STM32單片機(jī)、二氧化碳模塊、光敏模塊、土壤濕度模塊、溫度模塊、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)WIFI模塊等。基于大數(shù)據(jù)分析下的蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。圖2.1蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)框圖2.3數(shù)據(jù)分析大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的基礎(chǔ)是服務(wù)器，服務(wù)器為大數(shù)據(jù)分析提供存儲(chǔ)、計(jì)算和管理，可以保證數(shù)據(jù)分析過(guò)程穩(wěn)定、速度快、精度高以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制。設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算和優(yōu)化后，傳輸至手機(jī)APP中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，將優(yōu)化后的參數(shù)傳輸至主控模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)基地農(nóng)用設(shè)備的精確控制。圖2.2美國(guó)和中國(guó)玉米單產(chǎn)及生產(chǎn)趨勢(shì)圖圖2.31998-2017年美國(guó)和中國(guó)全要素生產(chǎn)率比較通過(guò)觀察圖片分析數(shù)據(jù)可以看出我國(guó)的成本投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國(guó)，尤其顯示在人工成本方面。美國(guó)玉米人工成本僅僅占有1%，我國(guó)人工成本卻超過(guò)40%。資料顯示，中國(guó)的玉米單產(chǎn)水平有1998年的363kg/畝，增長(zhǎng)至2017年的502kg/畝，年增長(zhǎng)1.72%。雖然中國(guó)的年增長(zhǎng)率是領(lǐng)先的，但是畝產(chǎn)量依舊趕不上美國(guó)。通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析美國(guó)的人工成本占比很低，這是因?yàn)槊绹?guó)早早選擇了生物工程和智能技術(shù)等高科技助力。通過(guò)近代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)比對(duì)，智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以大程度解放生產(chǎn)力、降低勞動(dòng)成本、提高生產(chǎn)量。在耕地面積沒(méi)有增長(zhǎng)的情況下運(yùn)用智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以使我們的農(nóng)作物畝產(chǎn)量大幅度提升。第3章蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主控芯片本文采用的是STM32F103C8T6作為系統(tǒng)的主控芯片，是將晶體管、電容、電阻等連接在一起，制作在半導(dǎo)體晶片上的微型電子器件。如圖3-1所示。STM32F103C8T6工作溫度為零下四十度至零上八十五度之間，電壓支持區(qū)間2V至3.6V。內(nèi)核Cortex-M3的區(qū)別有四種。STM32芯片是蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心，相當(dāng)于人體的大腦，其重要作用不言而喻。圖3.1STM32實(shí)物圖

3.2最小系統(tǒng)電路此款單片機(jī)具有快速的處理能力、強(qiáng)大的外設(shè)支持、可拓展性強(qiáng)、低功耗等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于工業(yè)控制、消費(fèi)類電子、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。單片機(jī)最小系統(tǒng)對(duì)于單片機(jī)是否能正常運(yùn)行是至關(guān)重要的。單片機(jī)只有存在最小系統(tǒng)才能滿足設(shè)計(jì)要求。圖3.2STM32F103C8T6的引腳圖3.3驅(qū)動(dòng)電路對(duì)大棚基地進(jìn)行陽(yáng)光遮擋需要使用到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)無(wú)法被STM32單片機(jī)直接控制，于是選擇驅(qū)動(dòng)模塊ULN2003A。在本次設(shè)計(jì)中所需要的是使用ULN2003A作為對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行遮陽(yáng)卷簾操作的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)備器件。通過(guò)電機(jī)反饋的信息確認(rèn)電機(jī)的工作狀態(tài)。其次再來(lái)考慮電機(jī)的方法問(wèn)題。電機(jī)是本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，若沒(méi)有了電機(jī)，則整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)失去動(dòng)力，變成一堆傳感器組模塊組成的物品，沒(méi)有了任何功能。為了控制操作時(shí)序，需要對(duì)電機(jī)的軟件程序做出延時(shí)處理。電機(jī)的選擇是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況所需要帶動(dòng)的負(fù)載決定的，負(fù)載過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電機(jī)壓力過(guò)大而損壞，負(fù)載過(guò)小會(huì)導(dǎo)致電機(jī)性能過(guò)剩。驅(qū)動(dòng)電路圖如圖所示。圖3.3驅(qū)動(dòng)電路3.4土壤濕度傳感器土壤濕度傳感器可以檢測(cè)土壤中的水分含量，是一種利用脈沖原理測(cè)量土壤濕度的儀表儀器。可以將測(cè)量到的數(shù)值讀取并上傳至顯示面板。利用脈沖刺激土壤濕度傳感器并取得反饋數(shù)值時(shí)需要使用高低電壓，只有高低電壓變化時(shí)才會(huì)有脈沖產(chǎn)生。土壤濕度傳感器的原理是利用電容原理，大致由兩個(gè)鋁箔片和一塊陶瓷片組成，鋁箔片之間的距離可以控制，陶瓷片之間的距離也可以控制。當(dāng)鋁箔片和陶瓷片之間的距離發(fā)生變化時(shí)，它們之間的電容會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)土壤濕度發(fā)生變化時(shí)，由于水分子的滲透，使得其中電容器中的物質(zhì)介質(zhì)由空氣變成水，繼而導(dǎo)致電容值發(fā)生了變化。通過(guò)計(jì)算介質(zhì)變化對(duì)電容值的影響，可以測(cè)出土壤含水量。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、價(jià)格低、使用壽命長(zhǎng)、可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是土壤濕度傳感器的優(yōu)點(diǎn)。最重要的是土壤傳感器埋在土地里面，不需要移動(dòng)，穩(wěn)定性強(qiáng)。土壤傳感器的原理圖如下圖所示：圖3.4土壤傳感器引腳圖3.5WIFI模塊WIFI模塊是系統(tǒng)的通訊模塊，WIFI模塊傳感器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與手機(jī)APP之間的連接，是其兩者連接的橋梁，為兩者的連接鋪墊了道路，使其可以溝通，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以在手機(jī)APP顯示，手機(jī)APP還可以對(duì)系統(tǒng)的風(fēng)扇模塊和操作模式進(jìn)行控制。AP模式可以將ESP8266作為熱點(diǎn)連接，讓其他設(shè)備能夠連接上它，形成局域網(wǎng)絡(luò)；STA模式可以連接上當(dāng)前附近環(huán)境中的WIFI熱點(diǎn)。本設(shè)計(jì)選用STA模式，更為簡(jiǎn)易。與服務(wù)器建立TCP連接，傳輸數(shù)據(jù)。WIFI模塊連接電源后指示燈為藍(lán)色，控制端與WIFI模塊連接成功后指示燈變成藍(lán)色，隨即可以通過(guò)控制端對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。圖3.5WIFI模塊引腳圖3.6溫濕度傳感器DHT11可以識(shí)別空氣溫度和濕度，是重要的環(huán)境檢測(cè)單元。DHT11有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低的特點(diǎn)。根據(jù)引腳圖可以觀察到VCC和GND用于提供電源，DAT可接受DHT11模塊輸出的溫度和濕度數(shù)據(jù)，S接口作為DTH11的控制接口，當(dāng)控制信號(hào)電壓低于2.5V時(shí)，傳感器處于待機(jī)狀態(tài)，控制電壓信號(hào)超過(guò)2.5V時(shí)，傳感器處于工作狀態(tài)。工作狀態(tài)的溫濕度傳感器可以識(shí)別到周圍的溫度參數(shù)和濕度參數(shù)，蔬菜可以根據(jù)以上參數(shù)判斷進(jìn)行澆灌還是通風(fēng)。DHT11的電路原理圖如下圖所示：圖3.6DHT11電路原理圖3.7蜂鳴器模塊蜂鳴器是本系統(tǒng)的報(bào)警器，供電方式是直流供電，通過(guò)高低電平驅(qū)動(dòng)，還可以通過(guò)模擬信號(hào)控制發(fā)生頻率。在本設(shè)計(jì)中有重要作用：當(dāng)數(shù)據(jù)異常或者超過(guò)閾值可以發(fā)出聲響，更容易的被生產(chǎn)者了解情況。下圖為蜂鳴器模塊原理圖。圖3.7蜂鳴器模塊工作原理圖3.8二氧化碳傳感器模塊二氧化碳傳感器模塊即選用的氣體傳感器，它可以檢測(cè)周圍環(huán)境中空氣的氣體成分含量（主要檢測(cè)農(nóng)作物進(jìn)行光合作用所需要的二氧化碳）。在周圍環(huán)境中的二氧化碳含量不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)時(shí)，蜂鳴器會(huì)報(bào)警以警示工人，提醒注意及時(shí)通風(fēng)。下圖為氣體傳感器的原理圖。圖3.8氣體傳感器原理圖3.9顯示模塊本設(shè)計(jì)選用的顯示模塊為OLED顯示模塊，OLED顯示模塊的優(yōu)點(diǎn)是自發(fā)光且彎曲度更好，OLED屏是有機(jī)發(fā)光二級(jí)體屏幕。OLED顯示模塊將各個(gè)傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)得以顯示，更為直觀的了解環(huán)境參數(shù)。下圖為OLED顯示模塊的原理圖。圖3.9氣體傳感器原理圖3.10光敏模塊光敏模塊選用GL5528。GL5528是光敏電阻，其隨著光照強(qiáng)度的改變使流過(guò)的電流發(fā)生變化。GL5528有著體積小、靈敏度高、價(jià)格優(yōu)惠的優(yōu)點(diǎn)。下圖為GL5528光敏模塊的原理圖。圖3.10光敏原理圖3.11步進(jìn)電動(dòng)機(jī)我們需要選擇適合系統(tǒng)運(yùn)行的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，主要從步距角、靜力矩、電流方面考慮。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能過(guò)負(fù)載運(yùn)行，否則可能造成硬件損毀。電機(jī)的安裝應(yīng)該固定好，未固定好會(huì)造成強(qiáng)烈共振，造成電機(jī)失步。實(shí)物圖如圖所示。圖3.11步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖第4章蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的是蔬菜基地環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，除去組成實(shí)物的各種傳感器和模塊之外還有系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的軟件和硬件相輔相成，缺一不可，只有二者結(jié)合才可以實(shí)現(xiàn)計(jì)劃中的功能。設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)周圍環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)及反饋。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要檢測(cè)環(huán)境中二氧化碳、土壤溫濕度、陽(yáng)光照射強(qiáng)度等參數(shù)并及時(shí)反饋到顯示模塊。超過(guò)設(shè)定閾值是設(shè)計(jì)有相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)，如：陽(yáng)光照射過(guò)強(qiáng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，相對(duì)應(yīng)的卷簾進(jìn)行遮陽(yáng)，保證農(nóng)作物在合適的環(huán)境生長(zhǎng)。4.2蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的風(fēng)扇程序設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的基于STM32單片機(jī)控制的蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有自動(dòng)控制以及手動(dòng)控制，在STM32單片機(jī)初始化完成后，經(jīng)檢測(cè)是自動(dòng)控制時(shí)程序簡(jiǎn)易明了，顯示模塊以及APP僅僅反饋各模塊的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。手動(dòng)控制還可以在自動(dòng)控制出現(xiàn)故障無(wú)法對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行控制時(shí)對(duì)風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。圖4.1程序流程圖4.3蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于STM32單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的可控性。我設(shè)計(jì)了以STM32為核心的檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括STM32單片機(jī)、溫濕度模塊、土壤濕度模塊、二氧化碳模塊、光敏模塊、LED顯示模塊的設(shè)計(jì)。通過(guò)STM32讀取各個(gè)傳感器的數(shù)值，判斷是否超過(guò)閾值。STM32讀取數(shù)值轉(zhuǎn)換，在LED顯示模塊得以顯示。下圖為總體程序設(shè)計(jì)。圖4.2總體程序流程圖下圖為各個(gè)硬件相對(duì)應(yīng)的部分軟件編程：圖4.3溫濕度模塊部分軟件編程圖圖4.4顯示模塊軟件界面圖圖4.5顯示模塊軟件編程圖圖4.6步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片軟件圖圖4.7二氧化碳模塊軟件編程圖圖4.8WIFI模塊軟件編程圖圖4.9蜂鳴器模塊軟件編程圖圖4.10光敏模塊軟件編程圖第5章系統(tǒng)介紹與調(diào)試5.1系統(tǒng)介紹本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是針對(duì)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展落后與發(fā)達(dá)國(guó)家。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)處于小而多（及種植區(qū)域小而種植人數(shù)多的現(xiàn)狀），不僅不便于管理，還會(huì)造成土地浪費(fèi)，且絕大部分依靠人工完成。這樣不僅耗費(fèi)更多的人力，人力得不到解放，而且人工的工作強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，長(zhǎng)久的種植勞累使人體患上多種疾病情況較為嚴(yán)重，所以遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如高精準(zhǔn)度、低功耗的自動(dòng)化設(shè)備更加合適的問(wèn)題。從而設(shè)計(jì)了蔬菜大棚基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)將以STM32單片機(jī)為載體，基于電機(jī)控制，并結(jié)合各個(gè)模塊，設(shè)計(jì)可以取代人工的實(shí)時(shí)操控以及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。本次設(shè)計(jì)的蔬菜大棚基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有開(kāi)發(fā)成本不高、操作簡(jiǎn)單等好處，碰到惡劣天氣也可以使種植物最大程度得到保護(hù)?？梢詣偃胃鞣N復(fù)雜的工作內(nèi)容。本系統(tǒng)通過(guò)STM32單片機(jī)對(duì)蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集及反饋并且在顯示模塊顯示，理想狀態(tài)下可以設(shè)置最適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境，使農(nóng)作物的生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)質(zhì)量都有巨大提高，使勞動(dòng)力得到解放，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)更為操作簡(jiǎn)便。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，集成數(shù)據(jù)的搜集反饋以及顯示等功能，形成完整的蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。致力于最大程度上的緩解，目前我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)落后、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題。并且為今后幫助勞動(dòng)人民大幅提高生產(chǎn)效率，同時(shí)也改善了我們的工作環(huán)境，讓人類的生活變得越來(lái)越智能化。5.2開(kāi)發(fā)環(huán)境本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是利用KeilVision5IDE作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境上，對(duì)本系統(tǒng)各模塊的軟件程序進(jìn)行設(shè)計(jì)編程。本次使用的是ATM公司生產(chǎn)的STM32芯片，雖然設(shè)計(jì)過(guò)程中不可避免的遇到困難，但是經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)安排問(wèn)題已然得到解決，設(shè)計(jì)可以運(yùn)行。其中Keil程序可以線上調(diào)試，對(duì)于距離較遠(yuǎn)的使用遠(yuǎn)程操作十分便捷。5.3實(shí)物調(diào)試圖5.1實(shí)物圖連接到WIFI模塊后各項(xiàng)數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行搜集并上傳到顯示模塊和手機(jī)APP。如下圖所示。圖5.2顯示模塊以及手機(jī)APP圖使?jié)穸饶K感受到濕潤(rùn)后風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，利用風(fēng)扇將濕度模塊進(jìn)行吹風(fēng)干燥后，風(fēng)扇可以自動(dòng)停止。使用濕巾包裹土壤濕度傳感器會(huì)使顯示模塊和APP的數(shù)值發(fā)生顯著變化，土壤濕度傳感器埋在土壤中，不需要移動(dòng)，數(shù)值性能穩(wěn)定。圖5.3土壤濕度傳感器測(cè)試圖在環(huán)境中濕度過(guò)高時(shí)，風(fēng)扇會(huì)運(yùn)行，利用風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的風(fēng)速降低環(huán)境的濕度。如下圖所示。圖5.4風(fēng)扇運(yùn)行檢測(cè)圖調(diào)試結(jié)果表明：蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境參數(shù)。實(shí)物的調(diào)試過(guò)程不會(huì)一帆風(fēng)順，難免會(huì)遇到意料之外的難題。碰到無(wú)法解決的難題時(shí)我們需要暫停停止冷靜思考一下問(wèn)題可能出現(xiàn)在那里。硬件問(wèn)題有損壞要及時(shí)更換硬件，軟件問(wèn)題有錯(cuò)誤要及時(shí)更正。設(shè)計(jì)本就是對(duì)未知領(lǐng)域的探索，要有良好的心態(tài)和正確的計(jì)劃一步步進(jìn)行。

第6章總結(jié)與展望本文設(shè)計(jì)了基于STM32的蔬菜基地環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)將STM32單片機(jī)作為控制核心，與各個(gè)模塊連接，讀取轉(zhuǎn)換各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)并將之統(tǒng)計(jì)匯總顯示到顯示模塊。在系統(tǒng)中設(shè)置閾值，在某一項(xiàng)參數(shù)超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警。本設(shè)計(jì)主要完成了以下工作：（1）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查閱大量文獻(xiàn)資料，分析了環(huán)境監(jiān)測(cè)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。（2）根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，確定了系統(tǒng)的整體框架和運(yùn)行模式。（3）根據(jù)系統(tǒng)的要求，進(jìn)行了控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，分別選用了相應(yīng)型號(hào)的二氧化碳傳感器、土壤濕度傳感器、溫濕度傳感器、WIFI模塊傳感器、光敏模塊傳感器、蜂鳴器模塊，介紹了相關(guān)硬件的參數(shù)和連線。（4）根據(jù)系統(tǒng)的要求，進(jìn)行了環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)由于現(xiàn)實(shí)條件限制，不能進(jìn)行相關(guān)功能模擬實(shí)物驗(yàn)證，后續(xù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也需要進(jìn)一步完善。本文在設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有詳細(xì)考慮到在實(shí)地的應(yīng)用過(guò)程中，環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)線路排布問(wèn)題是否會(huì)影響作物種植，日常維護(hù)是否方便。本設(shè)計(jì)做出了功能單一、布線復(fù)雜、價(jià)格昂貴的改變，在功能得以實(shí)現(xiàn)中提升性價(jià)比。農(nóng)業(yè)發(fā)展具有保障國(guó)家糧食安全、環(huán)境安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等多種功能。為此，我國(guó)提出了鄉(xiāng)村復(fù)興戰(zhàn)略，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，使農(nóng)業(yè)成為全黨工作的核心重點(diǎn)。為了推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，到2050年，全中國(guó)必須有一個(gè)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和前景。未來(lái)中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和世界范圍內(nèi)農(nóng)村結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)必須相適應(yīng)。同時(shí)，國(guó)際經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變應(yīng)促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力下降的引領(lǐng)，并配合創(chuàng)造就業(yè)的農(nóng)村形式的轉(zhuǎn)變。加快未來(lái)農(nóng)業(yè)向城市轉(zhuǎn)移。同時(shí)，要求通過(guò)農(nóng)業(yè)大幅度提高小工業(yè)生產(chǎn)效率，縮小農(nóng)業(yè)與非農(nóng)業(yè)部門生產(chǎn)效率的差距。“幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)告訴我，我的目標(biāo)是農(nóng)業(yè)的歷史：智慧改造傳統(tǒng)生產(chǎn)，增加農(nóng)業(yè)資源和生產(chǎn)力，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展?！泵褡鍙?fù)興，加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，是十分重要的。是發(fā)展數(shù)量質(zhì)量農(nóng)業(yè)的重要建設(shè)要素。到2035年，我們有機(jī)會(huì)發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)。隨著農(nóng)業(yè)歷史的變化，農(nóng)業(yè)開(kāi)始于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和發(fā)展到使用機(jī)器的現(xiàn)代生物農(nóng)業(yè)。時(shí)代在不斷發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，我們應(yīng)保留自古以來(lái)的傳統(tǒng)美德。在生活中要有勤儉節(jié)約、不浪費(fèi)的優(yōu)良品質(zhì)。對(duì)于科研要認(rèn)真鉆研，堅(jiān)守自己赤子之心，對(duì)祖國(guó)的繁榮富強(qiáng)獻(xiàn)出自己微不足道的力量。參考文獻(xiàn)陳新喜.基于物聯(lián)網(wǎng)的戶外便攜式環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2022,18(01):128-130.DOI:10.14004/ki.ckt.2022.0091.李張麗,鐘玲玲,李峰,李長(zhǎng)凱.基于單片機(jī)STM32的環(huán)境檢測(cè)教室系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子制作,2021(17):80-82.DOI:10.16589/11-3571/tn.2021.17.024.張劍鋒,范雄方,楊輝等.基于STM32的內(nèi)河船舶艙內(nèi)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].四川輕化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2021,34(02):51-59.王杰,馬軍,宋昌博等.溫室大棚智能水肥一體機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2021,43（12:）：98-103+109.DOI：13427/ki.njvi.2021.12.017.萬(wàn)雪芬,鄭濤,崔劍,蔣學(xué)芹等.中小型規(guī)模智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2020,36(13):306-314.馬永紅,陳雷,曲家沂.基于STM32的家居環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界,2019(22):165-166.DOI:10.19353/ki.dzsj.2019.22.085.楊曉艷,陳亮.基于STM32CubeMX的單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2018,36(06):149-150.DOI:10.19695/12-1369.2018.06.81.張慧穎.基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014,53(14):3402-3406+3411.DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2014.14.118.李培.基于WSN的智能溫室大棚自動(dòng)定點(diǎn)噴灌系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2014,36(07):76-79.DOI:10.13427/ki.njyi.2014.07.018.鞠傳香,吳志勇.基于ZigBee技術(shù)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(12):405-407.DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2013.12.137.彭高豐.溫室大棚環(huán)境智能自動(dòng)測(cè)量與調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2012,20(10):2664-2665+2679.DOI:10.16526/ki.11-4762/tp.2012.10.083.韋興龍,賀歡.基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的智能溫室大棚溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)[J].技術(shù)與市場(chǎng),2012,19(05):16-17.張粵,倪桑晨,倪偉.基于ZigBeeCC2430的土壤含水率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2012,34(02):189-192.DOI:10.13427/ki.njyi.2012.02.024.李麗麗,施偉.溫室大棚智能溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2011(21):135-138.DOI:10.16498/ki.hnnykx.2011.21.012.隋會(huì)靜,呂東華,林賢賢等.一種智能大棚監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2011,33(09):100-102.DOI:10.13427/ki.njyi.2011.09.061.ShresthaKumar,MaharjanPukar,BhattaTrilochan,SharmaSudeep,RahmanMuhammadToyabur,LeeSanghyun,SalauddinMd,RanaSMSohel,ParkJaeY..AHigh‐PerformanceRotationalEnergyHarvesterIntegratedwithArtificialIntelligence‐PoweredTriboelectricSensorsforWirelessEnvironmentalMonitoringSystem[J].AdvancedEngineeringMaterials,2022,24(10).MaranzanoPaolo.AirQualityinLombardy,Italy:AnOverviewoftheEnvironmentalMonitoringSystemofARPALombardia[J].Earth,2022,3(1).EnvironmentalMonitoring;NewEnvironmentalMonitoringFindingsfromUniversitedelaManoubaDiscussed(Anewmethodologyforassessingtheenergyuse-environmentaldegradationnexus)[J].Ecology,Environment&Conservation,2020.EnvironmentalMonitoring;HititUniversityDetailsFindingsinEnvironmentalMonitoring(Investigationofestimationperformancefordifferentsoilareas)[J].Ecology,Environment&Conservation,2020.Environment-Environmental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#define DHT11_DQ_OUTPAout(15)//數(shù)據(jù)端口 PA0#define DHT11_DQ_INPAin(15)//數(shù)據(jù)端口 PA0uint8_tDHT11_Init(void);//初始化DHT11uint8_tDHT11_Read_Data(uint8_t*temp，uint8_t*humi);//讀取溫濕度uint8_tDHT11_Read_Byte(void);//讀出一個(gè)字節(jié)uint8_tDHT11_Read_Bit(void);//讀出一個(gè)位uint8_tDHT11_Check(void);//檢測(cè)是否存在DHT11voidDHT11_Rst(void);//復(fù)位DHT11voidDHT11_IO_IN(void);voidDHT11_IO_OUT(void);#endifCALENDARcalendar={0x2022，0x02，0x21，0x19，0x34，0x00，0x00};//校驗(yàn)時(shí)間值，BCD碼u8hour=0;u8min=0;u8sec=0;delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設(shè)置NVIC中斷分組2:2位搶占優(yōu)先級(jí)，2位響應(yīng)優(yōu)先級(jí)uart_init(115200); //串口初始化為115200DS1302_Init();//Set_Calendar(&calendar);//校準(zhǔn)時(shí)間，不要校準(zhǔn)時(shí)一定得關(guān)閉該函數(shù)while(1){ Get_Calendar(&calendar); hour=BCD2DEC(calendar.hour);min=BCD2DEC(calendar.minute);sec=BCD2DEC(calendar.second); printf("%x-%x-%x%2d:%2d:%2d"，calendar.year，calendar.month，calendar.date，hour，min，sec);delay_ms(10);} voidrtc_delay(uint32_tt){ uint32_ti=0; for(i=0;i<t;i++); }voidDS1302_Init(void){ uint8_tdat; CALENDARcalendar={0x2020，0x02，0x06，0x11，0x51，0x00，0x00}; GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(DS1302_CLK_GPIO_CLK|DS1302_DAT_GPIO_CLK|DS1302_RST_GPIO_CLK，ENABLE); //使能時(shí)鐘 /*CLK管腳配置*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=DS1302_CLK_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(DS1302_CLK_GPIO_PORT，&GPIO_InitStructure);/*DAT管腳配置*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=DS1302_DAT_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(DS1302_DAT_GPIO_PORT，&GPIO_InitStructure);/*RST管腳配置*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=DS1302_RST_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(DS1302_RST_GPIO_PORT，&GPIO_InitStructure); DS1302_CLK=0; DS1302_RST=0; DS1302_DAT=1; if(DS_ReadSingleReg(READ_RAM_REG)!=0x02) { DS_WriteSingleReg(WRITE_PRO，0X00); //關(guān)閉寫保護(hù) DS_WriteSingleReg(WRITE_RAM_REG，0x02); Set_Calendar(&calendar); } }voidDS_WriteByte(uint8_tdata){ uint8_ti=0; uint32_ttemp=0; DS1302_SDA_OUT(); for(i=0;i<8;i++) { if(data&0x01) DS1302_DAT=1; else DS1302_DAT=0; DS1302_CLK=1; DS1302_CLK=0; data>>=1; } DS1302_DAT=1;}voidDS_WriteSingleReg(uint8_treg，uint8_tdata){ DS1302_RST=0; DS1302_CLK=0; DS1302_RST=1; DS_WriteByte(reg); DS_WriteByte(data); DS1302_RST=0; DS1302_CLK=0;}uint8_tDS_ReadByte(void){ uint8_tdata=0; uint8_ti=0; DS1302_SDA_IN(); for(i=0;i<8;i++) { data>>=1; if(READ_DS1302_DAT) data|=0X80; else data&=0x7f; DS1302_CLK=1; DS1302_CLK=0; } returndata;}uint8_tDS_ReadSingleReg(uint8_treg){ uint8_tdata=0; DS1302_RST=0; DS1302_CLK=0; DS1302_RST=1; DS_WriteByte(reg); data=DS_ReadByte(); DS1302_RST=0; returndata;}voidDS_Bu