【毕业设计】77-基于物联网技术的智慧农业监测平台的研究(详细说明书+PPT+仿真工程+源代码+全套资料)
随着物联网技术以及云计算的发展，人们逐步步入数字化时代。通过物联网技术和传感器技术的融合，实现了物联网数据信息化，可视化。智慧农业是农业发展的重要方向，如何从传统农业向智慧化农业的转型是目前研究的重点。我国是一个农业大国，利用物联网技术可以采集农业相关数据，通过无线通信传输至云计算平台进行处理和分析。本文基于物联网技术，实现了自动化监测的智慧农业监测平台的设计。本系统分为三个部分，感知层，传输层以
【毕业设计】77-基于物联网技术的智慧农业监测平台的研究(详细说明书+PPT+仿真工程+源代码+全套资料)
摘要
随着物联网技术以及云计算的发展，人们逐步步入数字化时代。通过物联网技术和传感器技术的融合，实现了物联网数据信息化，可视化。智慧农业是农业发展的重要方向，如何从传统农业向智慧化农业的转型是目前研究的重点。我国是一个农业大国，利用物联网技术可以采集农业相关数据，通过无线通信传输至云计算平台进行处理和分析。
本文基于物联网技术，实现了自动化监测的智慧农业监测平台的设计。本系统分为三个部分，感知层，传输层以及应用层。感知层通过微型控制器搭建数据采集电路，对农业环境参数如温湿度、CO2等进行实时检测。传输层通过无线传输协议实现数据的传输。应用层通过云平台实现数据的分析和处理。最后通过智慧农业监测系统的功能验证和仿真验证，基本实现了智慧农业监测平台的预期设计目标。
关键词：物联网技术；云平台；感知层；无线传输
资料包含：
1、详细说明书 1.8W字以上，重复率低
2、答辩PPT
3、仿真工程、源代码
4、仿真截图、仿真录屏
5、开题报告
6、任务书
7、中期检查情况表
8、英文文献及翻译
注意：资料为虚拟产品，资料仅用于学习单片机技术及原理。禁止用于他用。
目录
目 录
1 绪论 1
1.1 物联网智慧农业建设 1
1.2 物联网智慧农业研究意义 1
1.3 国内外研究现状 2
1.3.1 国外发展情况 2
1.3.2 国内发展情况 3
1.4 论文章节安排 4
2 云平台与无线通信技术 5
2.1 OneNET云平台 5
2.2 无线传输协议 5
2.2.1 WiFi无线通信协议 5
2.2.2 MQTT协议 6
2.3 本章小结 7
3 智慧农业监测功能系统结构 8
3.1 智慧农业大棚整体架构 8
3.1.1 感知层 8
3.1.2 传输层 8
3.1.3 应用层 9
3.2 系统功能设计分析 9
3.2.1 数据采集功能模块 9
3.2.2 数据传输功能模块 9
3.2.3 现场监控功能模块 10
3.2.4 自动预警提示功能模块 10
3.2.5 智能平台控制功能模块 10
3.3 本章小结 10
4 智慧农业系统硬件及软件设计 11
4.1 下位机硬件结构设计 11
4.1.1 温湿度传感器电路设计 11
4.1.2 继电器控制电路设计 11
4.1.3 蜂鸣器报警电路设计 12
4.1.4 二氧化碳浓度检测电路设计 12
4.1.5 下位机总电路设计 13
4.2 下位机软件设计 14
4.2.1 温湿度采集流程设计 14
4.2.2 二氧化碳浓度采集流程设计 15
4.2.3 蜂鸣器报警流程设计 16
4.2.4 继电器控制流程设计 16
4.3 上位机软件设计 17
4.4 本章小结 20
5 智慧农业监测平台功能实现 21
5.1 下位机功能测试 21
5.2 云平台功能测试 23
5.3 可靠性与实时性测试 24
5.4 本章小结 26
6 总结与展望 27
致 谢 28
参考文献 29
附 录 A 工程图纸 30
附 录 B 源代码 30
图片
#include <reg51.h>
#include "lcd.h"
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
#define NACK 0
#define ACK 1
#define MEASURE_TEMP 0x03 //000 0001 1
#define MEASURE_HUMI 0x05 //000 0010 1
#define STATUS_REG_W 0x06 //000 0011 0
#define STATUS_REG_R 0x07 //000 0011 1
#define RESET 0x1E //000 1111 0
ulong volt;//测量的电压值
sbit Data=P2^3; //定义数据线
sbit CLK=P3^3;//定义时钟信号口
sbit DIN=P3^1;//定义2543数据写入口
sbit DOUT=P3^0;//定义2543数据读取口
sbit CS=P3^2;//定义2543片选信号口
sbit Data_P = P2^4; // SHT11传感器的数据管脚
sbit Sck_P = P2^3; // SHT11传感器的时钟管脚
sbit BEEP =P2^5;//蜂鸣器引脚
sbit Fan = P1^0;//风扇引脚
sbit Win = P1^1;//窗帘引脚
sbit Water = P3^5;//水泵引脚
uchar tmpe,h;
uchar rec_dat[9]; //用于显示的接收数据数组
uchar temp_max = 30;
uchar humi_min = 60;
ulong C2_max = 3500000;
ulong C2_now = 0;
unsigned char temp; // 保存温度
unsigned char humi; // 保存湿度
enum { TEMP,HUMI };
typedef union //定义共用同类型
{
unsigned int i;
float f;
}value;
int display = 0;
void delay(uchar ms)
{ // 延时子程序
uchar i;
while(ms--)
{
for(i = 0;i<250;i++);
}
}
char ShtWriteByte(unsigned char value)
{
unsigned char i,error=0;
for(i=128;i>0;i>>=1) // 高位为1，循环右移
{
if (i&value)
Data_P=1; // 和要发送的数相与，结果为发送的位
else
Data_P=0;
Sck_P=1;
_nop_(); // 延时3us
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
}
Data_P=1; // 释放数据线
Sck_P=1;
error=Data_P; // 检查应答信号，确认通讯正常
_nop_();
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
Data_P=1;
return error; // error=1 通讯错误
}
char ShtReadByte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,val=0;
Data_P=1; // 释放数据线
for(i=0x80;i>0;i>>=1) // 高位为1，循环右移
{
Sck_P=1;
if(Data_P)
val=(val|i); // 读一位数据线的值
Sck_P=0;
}
Data_P=!ack; // 如果是校验，读取完后结束通讯
Sck_P=1;
_nop_(); // 延时3us
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
Data_P=1; // 释放数据线
return val;
}
void ShtTransStart(void)
{
Data_P=1;
Sck_P=0;
_nop_();
Sck_P=1;
_nop_();
Data_P=0;
_nop_();
Sck_P=0;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
Sck_P=1;
_nop_();
Data_P=1;
_nop_();
Sck_P=0;
}
void ShtConnectReset(void)
{
unsigned char i;
Data_P=1; //准备
Sck_P=0;
for(i=0;i<9;i++) //DATA保持高，SCK时钟触发9次，发送启动传输，通迅即复位
{
Sck_P=1;
Sck_P=0;
}
ShtTransStart(); //启动传输
}
char ShtMeasure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, unsigned char mode)
{
unsigned error=0;
unsigned int i;
ShtTransStart(); // 启动传输
switch(mode) // 选择发送命令
{
case 1 : // 测量温度
error+=ShtWriteByte(0x03);
break;
case 2 : // 测量湿度
error+=ShtWriteByte(0x05);
break;
default:
break;
}
for(i=0;i<65535;i++)
if(Data_P==0)
break; // 等待测量结束
if(Data_P)
error+=1; // 如果长时间数据线没有拉低，说明测量错误
*(p_value) =ShtReadByte(1); // 读第一个字节，高字节 (MSB)
*(p_value+1)=ShtReadByte(1); // 读第二个字节，低字节 (LSB)
*p_checksum =ShtReadByte(0); // read CRC校验码
return error; // error=1 通讯错误
}
void CalcSHT11(float *p_humidity ,float *p_temperature)
{
const float C1=-4.0; // 12位湿度精度 修正公式
const float C2=+0.0405; // 12位湿度精度 修正公式
const float C3=-0.0000028; // 12位湿度精度 修正公式
const float T1=+0.01; // 14位温度精度 5V条件 修正公式
const float T2=+0.00008; // 14位温度精度 5V条件 修正公式
float rh=*p_humidity; // rh: 12位 湿度
float t=*p_temperature; // t: 14位 温度
float rh_lin; // rh_lin: 湿度 linear值
float rh_true; // rh_true: 湿度 ture值
float t_C; // t_C : 温度 ℃
t_C=t*0.01 - 40; //补偿温度
rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1; //相对湿度非线性补偿
rh_true=(t_C-25)*(T1+T2*rh)+rh_lin; //相对湿度对于温度依赖性补偿
*p_temperature=t_C; //返回温度结果
*p_humidity=rh_true; //返回湿度结果
}
unsigned char TempCorrect(int temp)
{
if(temp<0) temp=0;
if(temp>970) temp=970;
if(temp>235) temp=temp+10;
if(temp>555) temp=temp+10;
if(temp>875) temp=temp+10;
temp=(temp%1000)/10;
return temp;
}
unsigned char HumiCorrect(unsigned int humi)
{
if(humi>999) humi=999;
if((humi>490)&&(humi<951)) humi=humi-10;
humi=(humi%1000)/10;
return humi+4;
}
void ReadShtData()
{
value humi_val,temp_val; // 定义两个共同体，一个用于湿度，一个用于温度
unsigned char error; // 用于检验是否出现错误
unsigned char checksum; // CRC
unsigned int temp1,humi1; // 临时读取到的温湿度数据
error=0; //初始化error=0，即没有错误
error+=ShtMeasure((unsigned char*)&temp_val.i,&checksum,1); //温度测量
error+=ShtMeasure((unsigned char*)&humi_val.i,&checksum,2); //湿度测量
if(error!=0) //如果发生错误，系统复位
ShtConnectReset();
else
{
humi_val.f=(float)humi_val.i; //转换为浮点数
temp_val.f=(float)temp_val.i; //转换为浮点数
CalcSHT11(&humi_val.f,&temp_val.f); //修正相对湿度及温度
temp1=temp_val.f*10;
temp=TempCorrect(temp1);
humi1=humi_val.f*10-50;
humi=HumiCorrect(humi1);
humi1=humi1-1;
}
}
void read2543(uchar addr)
{
uint ad=0;
uchar i;
CLK=0;
CS=0;//片选段，启动2543
addr<<=4;//对地址位预处理
for(i=0;i<12;i++) //12个时钟走完，完成一次读取测量
{
if(DOUT==1)
ad=ad|0x01;//单片机读取ad数据
DIN=addr&0x80;//2543读取测量地址位
CLK=1;
;;;//很短的延时
CLK=0;//产生下降沿，产生时钟信号
;;;
addr<<=1;
ad<<=1;//将数据移位准备下一位的读写
}
CS=1;//关2543
ad>>=1;
volt=ad;//取走转换结果
volt=volt*1221;//例子的满量程为5V，转换分辩率为12位（2的12次方=4096） 。即最大值是4096，5/4096=1221mV,即例子中的1V代表实际1221mV
}
void main(void)
{
LcdInit();
ShtConnectReset();
DisplayListChar(0,0,"temp:");
DisplayListChar(8,0,"humi:");
//DisplayListChar(0,1,"LUX:");
//DisplayOneChar(5,1,'.');
DisplayListChar(0,1,"CO2:");
DisplayOneChar(5,1,'.');
while(1)
{
ReadShtData();
DisplayOneChar(13,0,(char)(humi/10+'0'));
DisplayOneChar(14,0,(char)(humi%10+'0'));
DisplayOneChar(5,0,(char)(temp/10+'0'));
DisplayOneChar(6,0,(char)(temp%10+'0'));
//read2543(0);//调用2543驱动程序测量地址为
//LUX_now=volt;
//DisplayOneChar(4,1,(char)(volt/1000000+'0'));
//DisplayOneChar(6,1,(char)((volt/100000)%10+'0'));
//DisplayOneChar(7,1,(char)((volt/10000)%10+'0'));
read2543(1);//调用2543驱动程序测量地址为
C2_now=volt;
DisplayOneChar(4,1,(char)(volt/1000000+'0'));
DisplayOneChar(6,1,(char)((volt/100000)%10+'0'));
DisplayOneChar(7,1,(char)((volt/10000)%10+'0'));
if(C2_now>C2_max) //CO2浓度大于设定的最大值时 开启窗帘的继电器 同时蜂鸣器报警
{
Win = 1;
BEEP = 0;
}
else if(humi<humi_min)//湿度小于设定的最小值时 开启水泵的继电器 同时蜂鸣器报警
{
Water = 1;
BEEP = 0;
}
else if(temp>temp_max)//温度大于设定的最大值时 开启风扇的继电器 同时蜂鸣器报警
{
Fan = 1;
BEEP = 0;
}
else
{
BEEP = 1;//关闭蜂鸣器
Win = 0;
Water = 0;
Fan = 0;
}
}
}
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