彭玲

摘要：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度、濕度、光照強度等環(huán)境參數(shù)會影響農(nóng)作物的生長，而人工管理的方式存在測控精度低、勞動強度大等弊端，因此，本文將單片機和傳感器等技術應用于農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)上，能實時獲取農(nóng)作物生長的環(huán)境參數(shù)，并對這些參數(shù)進行監(jiān)測和控制。

關鍵詞：溫度;濕度;光照強度;單片機;傳感器

1、引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式滿足不了現(xiàn)代人們的需求。而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些環(huán)境參數(shù)，比如空氣的溫度、土壤的濕度進行檢測和控制^[1]。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，可以大大地改變依靠人工管理的低效率生產(chǎn)模式，提高生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)簡單易用、成本低廉、智能化程度高、可靠性高，非常適合普通農(nóng)民大眾使用^[2]。

2、 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)由STM32單片機、溫度傳感器、光敏電阻、土壤濕度傳感器、液晶顯示屏、按鍵、WiFi模塊和控制模塊組成，系統(tǒng)結構如圖1所示。DS18B20溫度傳感器、光敏電阻和土壤濕度傳感器采集數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32，STM32進行AD轉換后，把數(shù)據(jù)發(fā)送到液晶屏顯示，并通過WIFI模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送給手機APP，通過手機APP和按鍵來設置閥值，當某個數(shù)據(jù)超過閥值，則自動啟動相應的控制模塊來調控環(huán)境。

3、硬件設計

本系統(tǒng)選擇STM32F103C8T6作為核心板。它具有最低的成本、比一般芯片功耗更小、引腳和功能齊全，是主控制芯片的好選擇，可以應用于多種實驗，且上手簡單。溫度傳感器選用DS18B20，內部集成了A/D轉換器，具有體積小、成本低、抗干擾強、精確度高以及延時轉換快的特點。采用單線連接方式，就可以實現(xiàn)與STM32雙向通訊^[3]。本系統(tǒng)采用光敏電阻來獲取光照強度，光敏電阻對光線十分敏感，其在無光照時，呈高阻狀態(tài)，光照愈強，阻值就愈低^[4]。本系統(tǒng)利用土壤濕度傳感器的模擬信號引腳與單片機相連，經(jīng)過A/D 轉換后，將獲得比較準確的土壤濕度值。Wifi模塊選用ESP8266， ESP8266可以實現(xiàn)串口透傳，PWM 調控，GPIO控制^[5]。

4 軟件設計

系統(tǒng)上電后，首先進行初始化，初始化使用的串口、I/O及A/D等模塊，再將檢測的溫度、土壤濕度和光照強度，傳輸給單片機，單片機將數(shù)據(jù)轉換送到液晶顯示器中顯示，通過WIFI模塊傳輸?shù)绞謾C端APP，還可以通過按鍵或者手機APP來設置閥值。當光照強度小于設定的閾值， LED會自動點亮進行補光;當溫度大于設定的閾值時，風扇自動開啟進行降溫;當土壤濕度小于設定的閾值，繼電器自動連接，水泵開始工作。軟件流程圖，如圖2所示。

5 測試

經(jīng)過硬件和軟件的調試與測試，各模塊都能正常工作，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。當系統(tǒng)處于明亮環(huán)境中，高亮LED燈不點亮;如果用手遮擋光敏電阻，系統(tǒng)就會點亮LED燈進行補光。用濕的手捂住土壤濕度傳感器，模擬濕度足夠的情況，指示燈不亮，代表繼電器斷開，抽水泵不工作;用干燥的手捏住傳感器，模擬干燥的泥土，指示燈亮，代表繼電器接通，抽水泵工作。通過按鍵設定溫度閾值為27°C，當前采集溫度為28°C，大于設定的閾值，風扇開啟散熱，如圖3所示。

6 總結

本系統(tǒng)能獲取農(nóng)作物生產(chǎn)的環(huán)境參數(shù)，當環(huán)境參數(shù)超過閥值后自動啟動風扇、水泵和補光系統(tǒng)來調控環(huán)境，還可以通過手機APP進行遠程監(jiān)控，這對提高農(nóng)業(yè)信息化水平以及生產(chǎn)效率有十分重要的意義。本設計還存在一些不足之處，無法監(jiān)控過大范圍的環(huán)境，只能監(jiān)控溫室大棚的環(huán)境，其他略微復雜的環(huán)境會收到各種影響，無法精準測量數(shù)據(jù)還有器件在大棚里時間長了會被腐蝕的情況。

參考文獻：

[1] 馬鑫，衛(wèi)雅娜. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術. 2018年8期.

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[3]劉永琦.基于51單片機控制的簡易溫度檢測系統(tǒng)設計[J]. 數(shù)字化用戶， 2018年45期.

[4] 羅祥.利用光敏電阻控制電路控制路燈開關設計[J]. 中國科技投資， 2017年17期.

[5] 江帥，黃軒，李西， 基于WiFi的智能樓宇溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設計[J]. 電腦知識與技術， 2019年23期.