草莓大棚光照及温湿度无线监控系统设计

发布时间：2017-10-20 04:02

  本文关键词：草莓大棚光照及温湿度无线监控系统设计

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【摘要】：应保定草莓电子研究所邀请,顺应“互联网+”新形式的驱使,设计一种环境智能监控系统应用于草莓温室大棚生长环境中。众所周知,草莓大棚中空气温湿度、土壤湿度和光照强度等作为草莓大棚内重要的生长因素,很大程度上影响着植株的生长。传统草莓大棚环境参数都是人工利用现场仪器进行实地测量,并且通过人工操作改变草莓温室大棚内环境参数,大大增加了人工劳动的投入。伴随着“互联网+农业”的提出,人工智能化的管理监控方式将逐渐取代传统的人力劳动。Modbus通讯技术以标准、开发、帧格式简单、可靠等优点广泛应用在很多领域,本文基于Modbus通讯协议,设计了一种草莓大棚监控系统,可以对草莓大棚环境进行监测、调节。本设计以草莓大棚环境为对象,结合Modbus传输协议特点,设计完成了主机和从机星形组网设计,其中包括从机空气温湿度采集节点、从机土壤湿度采集节点、从机光照监测节点、从机自动浇灌节点以及自动卷帘节点,完成了上位机与主控端对接程序设计,实现了实时数据在上位机显示等功能。采用CC1101无线射频模块实现了主机和从机在433MHz数据之间的传输;空气温湿度采集节点采用的是AM2321数字温湿度传感器直接与单片机进行连接;土壤湿度传感器采集节点采用的是FC-28型湿度传感器直接与从机微控制器连接;光照强度检测采用线性输出的硅光电池;自动控制单元通过主机向从机发送指令,控制继电器的闭合达到控制水泵和卷帘的开启和关闭。本设计选择在实验室环境下进行系统测试,通过系统测试得出:空气温度采集范围是5-50℃,空气湿度采集范围是25%RH-90%RH,土壤湿度采集范围是20%RH-90%RH,主机与从机节点通过无线收发数据可靠传输距离约为81米。通过几次实验测试,基于Modbus通讯协议进行星形组网实验获得成功并且能够稳定运行,可应用到草莓大棚监控系统,为后续农业科学研究奠定基础。
【关键词】：Modbus 草莓大棚 温湿度 光照强度
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S628;S668.4;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-14
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 论文研究的内容13-14
• 第2章 系统方案设计14-18
• 2.1 Modbus技术特点概述14
• 2.2 Modbus网络拓扑分析14-16
• 2.3 系统结构方案设计16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 第3章 系统硬件设计18-29
• 3.1 系统硬件分析18-19
• 3.2 空气温湿度采集模块19-20
• 3.3 土壤湿度采集模块20-21
• 3.4 光照强度采集模块21-22
• 3.5 自动控制模块22-23
• 3.5.1 自动浇灌模块22
• 3.5.2 自动卷帘模块22-23
• 3.6 通讯模块23-26
• 3.6.1 CC1101射频模块23-24
• 3.6.2 串口切换开关模块24-25
• 3.6.3 串口通讯模块25-26
• 3.6.4 wifi模块26
• 3.7 电源模块26-27
• 3.8 PCB设计27-28
• 3.9 本章小结28-29
• 第4章 软件程序设计29-38
• 4.1 系统编译环境29-30
• 4.2 节点程序设计30-34
• 4.2.1 土壤湿度采集节点和自动浇灌程序设计30-31
• 4.2.2 空气温湿度采集节点程序设计31-32
• 4.2.3 光照强度采集程序设计32-33
• 4.2.4 自动卷帘控制程序设计33-34
• 4.3 上位机监控界面设计34-37
• 4.3.1 结构设计34-35
• 4.3.2 登录界面设计及实现35-36
• 4.3.3 监控界面设计36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第5章 组建系统网络38-47
• 5.1 Modbus星形组网分析38-40
• 5.1.1 主机状态图38-39
• 5.1.2 从机状态图39-40
• 5.2 主、从结构程序实现40-42
• 5.3 从机节点加入网络分析42-44
• 5.4 上位机与RS-232对接设计44-46
• 5.4.1 上位机与单片机设计整体思路44-45
• 5.4.2 串口通讯功能实现45-46
• 5.5 本章小结46-47
• 第6章 系统测试及结果分析47-56
• 6.1 主从节点通讯测试49-51
• 6.2 星形组网通讯测试51-53
• 6.3 主机与上位机通讯测试53-55
• 6.4 本章小结55-56
• 第7章 总结56-58
• 参考文献58-61
• 致谢61

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