基于物联网的智能花设计

哈尔滨工业大学毕业设计（论文）IPAGE摘要随着社会的日益发展和科技进步，居民们越来越注重生活环境的质量提高。五彩缤纷的花卉具有净化空气、调节气候的功能，可供人们欣赏养殖、愉悦身心。因此，花卉养殖带来了很大的商机，但花卉对生长条件要求特殊。花卉的正常生长，它需要合适的环境进行生根发芽，土壤水分含量、空气温度和大气光照强度等因素都影响花卉的正常生长。所以，花卉的养殖已从无人看管自然生长的年代过渡到人工智能养殖的形式，通过监测各种自然因素，为花卉养殖提供适宜的生长环境，从而能够实现更大的社会效益和经济效益。本设计以物联网技术为核心，利用集成度高的数字型传感器实现对花卉种植环境中土壤湿度、环境温湿度、光照强度等环境参数进行实时监测。利用Qtceator开发环境，设计上位机显示监测数据结果。上位机对传感器检测到的数据进行分析，与设定的初始值进行比较，根据判断结果给出控制指令，控制设备进行工作。关键词：花卉；光照；协调器；实时监测

AbstractColorfulflowershavethefunctionofpurifyingtheairandregulatingtheclimate,sothatpeoplecanenjoybreedingandenjoyingthebodyandmind.Therefore,flowerfarminghasbroughtgreatbusinessopportunities,butflowersonthegrowthconditionsrequirespecial.Thenormalgrowthofflowers,itneedstherightenvironmenttotakeroot,soilmoisturecontent,airtemperatureandatmosphericlightintensityandotherfactorsaffectthenormalgrowthofflowers.Therefore,flowerfarminghastransitionedfromanageofunattendednaturalgrowthtoaformofartificialintelligencefarming,whichprovidesasuitablegrowthenvironmentforflowerfarmingbymonitoringvariousnaturalfactors,thusachievinggreatersocialandeconomicbenefits.WithInternetofThingstechnologyasthecore,thedesignuseshighlyintegrateddigitalsensorstomonitortheenvironmentalparameterssuchassoilmoisture,ambienttemperatureandhumidity,lightintensityandsooninflowerplantingenvironment.Thetemperatureandhumidity,lightinginformationandsoilmoistureoftheflowerplantingenvironmentweremonitoredbyDHT11temperatureandhumiditysensor,photoresistorandTELESKYsoilmoisturesensor.ThrouaghtheZigBeemodsduleandsesdnsortoformasesdnsornodde,andthecoordinssatorwireslessnetwssorktoformanodenetwaork.UsiangtheQtceaftordevelogpmentenvirohgnment,theuppercomputerisdeddsignedtodisplaythemonitoriddngdataresuglts.Theuppercomputeranalyzesthedatadetectedbythesensor,compareswiththesetinitialvalue,givescontrolinstructionsaccordingtothejudgmentresult,andcontrolstheoperationofthedevice..Keywords:FlowersLightingCoordinatorReal-timemonitoring

目录TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1课题研究意义和目的 11.2国内外现状分析 11.3主要研究内容 2第2章系统方案设计 32.1设计核心思想 32.2主要器件选型 42.2.1土壤湿度传感器 42.2.2光照传感器 42.2.3空气温湿度度传感器 52.3无线网络方案选择 62.4无线网络方案选择 72.5上位机方案选择 8本章小结 9第3章系统硬件设计 103.1硬件总体设计 103.2最小系统电路介绍 103.3电源电路设计 113.4节点设计 113.4.1光照传感器节点 123.4.2土壤湿度传感器节点 123.5浇水电路设计 12本章小结 13第4章系统软件设计 144.1系统主程序设计 144.2开发环境介绍 154.3协调器组网设计 154.4节点程序设计 164.4.1节点初始化 164.4.2节点入网 174.5浇水控制程序设计 184.4上位机的软件设计 19本章小结 20第5章系统测试 225.1测试环境 225.2网络调试 235.3信息采集测试 245.4上位机界面测试 24本章小结 26结论 27致谢 错误!未定义书签。参考文献 错误!未定义书签。附录1译文 错误!未定义书签。附录2英文参考资料 错误!未定义书签。附录3硬件原理图 错误!未定义书签。附录4程序清单 错误!未定义书签。第1章绪论1.1课题研究意义和目的伴随这生活水平的越来越高和科技的水平进步非常大，市民们都非常的看重身边的居住的环境是不是非常的好。色彩非常鲜艳的盆栽，颜色绚丽的花花草草都有吸收空气中不好的物质的能力、还可以适当的影响气候的变化的功能，可以让养花的人还有观赏花卉的人感到非常愉快、供他们欣赏。所以，养花会有非常好的前景去赚钱，但养花的生长的各个条件会要求的非常的高。花卉有积极向上、顽强的生命力，它需要合适的环境进行生根发芽，土壤水分含量、空气温度和大气光照强度等因素都影响花卉的正常生长。因此，养花已经从不需要人工去照看的自发生长的年代变成了人工智能养花的现状，通过检查着每个影响着花的生长条件的因素，为花朵的生长提供了非常适合生长的环境，这样就能对社会的收益和居民的收入经济效益有更好的推动。浇水看似非常简单，实际却是最严格，最难掌握的一项工作。多数人认为盆栽不干的时候就不浇水，浇水的时候就一次给植物“喝饱”、“浇透”。植物养殖管理说起来十分轻松，实际养护却非常难。大部分初次尝试养护植物的人，植被的死亡都是被水淹死的。应该如何识别植被土壤是干还是湿？植物是否应该浇水？该浇多少水？针对植物养护，依然存在以上一系列有待解决的问题。因此一个植物养殖的智能监控设备已成为当前研究的热点。随着物联网技术的发展，各领域的数字化技术已趋于成熟，数字化和智能化的发展是今后科技发展的主要趋势。未来的植物生产研究中，对植物的生长的多项参数采集是必经途径，这个设计里的温室花卉养殖智能灌溉系统，收集养花区的那里土壤的湿度、还有土壤和空间的温度和花受到的光照强度等数据，然后将采集到的数据传送给主控制端，从而对养殖区内的各个数据实时控制，营造最适合花卉生长的环境。1.2国内外现状分析国外对于花卉智能灌溉技术的研究相对比较早，美国、日本等发达国家最早采用信息自动化控制技术进行白动灌溉系统设计，取得了一些比较有价值的研究成果。从最初的机械化控制到后来的自动一体化控制，乃至现在的基于人工神经网络的智能灌溉系统，逐步实现了智能化、精确化以及操作简便化。1984年，美国的Benami等人设计出一套智能灌溉系统，采用土壤湿度传感器实时反馈土壤湿度值，控制器根据土壤湿度值和预先设置的阀值判断是否进行灌溉，在一定的程度上设计是可以体现了智能化的灌溉，但是系统要一直不断的来反馈收集到土壤的湿度，设计需很长的时间来响应，并且不会特别准确的调控好土壤的湿度的程度，就是使土壤的湿度值一直在一个的特定的范围里，时间长了难免就会有了差值。Rainbird公司成功开发了一套灌溉系统控制器，用户通过无线监控网络可以实现对灌既的远程控制，同时可以管理和提交系统运行报告，用来确定设计可以运行的非常的流畅和结果让大家信服。1992年，Pehne等人根据采集的花卉生长环境参数来计算蒸腾量进而控制灌溉系统进行浇水灌溉。1993年，Koch提出了采用神经网络算法进行作物灌溉量不同阶段的预测，可以提高灌溉效率，保持作物良好生长状态，但并没有作出进一步研究。我国的花卉养殖业发展比较落后，并且在研制设备、掌握花卉生长习性、系统管理等方面的工作人员相对欠缺，因此需要从其他国家引进用于花卉养殖的智能灌溉设备。因为不是根据国内大部分的需要的条件进行设计浇水类的产品，把该设备投入到了养花业的时候很多的设备都不能发挥它应该发挥的功能。这不仅没有为国内养花业浇水带来非常好的发展的前路，反倒是造成了钱花的越来越多，浪费的越来越多。所以，必须加大投资生产和培养化卉专家，从而在本质上改进我国化卉灌溉设备落后的问题，进而就能根据养花人他自己特殊的浇水的需求来进行设计和实现浇水这方面的设施，为了花朵的生长提供了更好的环境和条件。1.3主要研究内容本设计以物联网技术为核心，对花卉种植环境中土壤湿度、环境温湿度、光照强度等环境因子进行实时监测，通过ZigBee网络进行无线组网，将采集到的信息发送到上位机显示。该系统操作简便，实时性好,可靠性高。

第2章系统方案设计空间的温度和湿度、土壤的湿度、光照射的强弱等都是影响花卉生长的关键因素，设计一个基于ZigBee的植物生长监控系统是解决花卉无人监管问题，采用无线网络可实现对花卉的实时监控和智能养护控制，调节植物生长的小环境。2.1设计核心思想花卉生长监控系统面向的用户群体主要为花卉大棚管理人员，他们缺乏花卉生长监管经验，但追求高效的管理方式。系统设计之前，在查阅大量相关资料，了解目前技术需求和相关技术发展现状以后，确保方案各方面工作顺利实施。在开始前期做好详细的整体规划，为各个阶段制定相应的计划。系统设计原则如下：1.确保技术实施可行性、系统工作环境稳定、可靠、可行。2.充分考虑用户体验，设计出美观，简单易操作的界面，可实现个性化的界面设置；同时必须确保界面的灵活性。3.利用新兴物联网技术、硬件技术等技术，进行多次的测试，不断改进功能，完善系统各项功能。4.从安全性考虑，设计了一个用户专属登录界面，同时制定可靠性高的无线通信协议。设计的硬件框图如图2-1所示。温湿度检测温湿度检测检测ZigBee节点1协调器光照检测上位机ZigBee节点2土壤湿度检测ZigBee节点3继电器检测风扇检测继电器检测灯检测继电器检测水泵检测图2-1设计的硬件框图2.2主要器件选型2.2.1土壤湿度传感器土壤湿度的检查是这个设计中的基本要求，本设计经过选择后用了YL-69土壤湿度传感器，这个湿度传感器的土壤检测的探头的探测的面积很大，提高了他自身的导电能力，表面上镀了镍为了防止这个传感器探头那里生锈，让他的使用时间变得更长了。湿度传感器是由土壤探头和湿度处理的部分一起构成了湿度传感器，土壤探头与湿度处理模块之间用了导线进行相连，土壤探头奖检测到的信息需要经过湿度处理模块的处理后才能得到具体的信息，土的湿度传感器的实物图如图2-2所示。图2-2土的湿度传感器实物图颜色为黄色的那个金属的部位是传感器的土壤检查的探头，用这个部分监测是，将探头插进土里，蓝色的那个部分就是湿度处理模块，这个部分的四个引脚就是电源的正极和电源的负极、湿度输出多少数字的值和模拟的量。在对湿度传感器特性进行测试时测量的是模拟量输出电压值，根据输出情况对传感器的特性进行分析。2.2.2光照传感器光照强度对花卉生长发育和形态结构的建成有重要作用，例如，在花卉组织培养中，青蒿素的含量随光照强度的加强而明显提高，但是，对于不同的植物，光照强度对其药用成分的形成和积累的影响是不同的，有的促进某种成分积累，有的抑制某些成分积累。光照强度主要会影响花朵的光合作用的快慢，照射阳光弱的条件下，植物的呼吸作用的速度大于光合作用的速度。当阳光照射的力度增加，植物的光合作用的速度也会随着增加而增加，当光合作用吸收到的CO2与呼吸作用放出来的CO2的量一样的时候，花就会开始积攒物质，这个时候的阳光照射的大小也会称作为光的补偿点，随着阳光照射强度的一直往上加，植物的光合作用的速度会一点一点的慢慢增大，光合作用的速度加到最大点的时候的光照强度就变成为植物的光饱和点。所以采用光照传感器来进行花卉光照强度检测。光照传感器实物图如图2-3所示。图2-3光照传感器实物图光照传感器的感应光的元器件主要就是光敏电阻。光敏电阻又被叫为光敏电阻器或光导管，可以检查这个地区的周围的环境的亮度和阳光照射的强度。光敏电阻可以跟5V的电池设备直接进行连接，也可以与3.3V的电源相连。光敏电阻没有正负极，当无光照时，光敏电阻的阻值很大，一般在兆欧级，相反在有光照时，电阻值减小，可达几千欧。在暗电阻大，亮电阻小的情况下光敏电阻的灵敏度最高。2.2.3空气温湿度度传感器采用DHT11数字式温湿度传感器。它的主要检查的原理就是对监测区域内的空气中的有多少水分进行吸收所发生的物理或着化学的变化，间接的得到了这个区域内空气中的水分进而得到湿度。此在信号的传送距离方面，最高可达到20米。DHT11的体积小、使用方法简单、成本低、传输距离相对较远。温度传感器的原理利用在不同的温度下，使用的材料的导电性不一样的原理来设计的，例如生活中，在冬天手机一次充电的使用时间明显比夏天的要短。这是因为在冬天由于温度很低，影响了电子原件和芯片之间的信息传递。也就是电流的传递，为了保证信息能够传递，必须增加电流，所以温度就会升高。在冬天很冷的时候还会出现手机不能开机的情况，都是因为温度改变了材料的导电性使得不能开机。数字式温湿度传感器，采集的直接就是数字量，可以由单片机直接处理。如DHT11，采用单总线通信方式，由单片机可以直接读出采集的温湿度和湿度值。简单易用且成本低。温湿度传感器实物图如图2-4所示。图2-4光照传感器实物图2.3无线网络方案选择由于植物覆盖面积一般较大，或者植物较为分散布置，采用无线通信方式进行组网采集信息。在目前各大领域中，无线通信方式早已替代了有线通信方式，市面上使用最多的几个路程比较近的通信的方法有蓝牙技术、Wi-Fi技术和Zigbee技术等。经过对这几个技术的对比和分析，Zigbee技术有花钱少、功率消耗的少、传送的速度比较低，网络可以有非常多的节点数量，跟这个设计的要求有非常高的符合度，所以这个设计就选择Zigbee技术当作为本设计的通信方法。这几个不用线的网络技术的对比如表2-1所示。表2-1无线技术对照表蓝牙WifiZigBee功耗较大大最小节点数目83065535传输范围10m100m100m传输速率1Mbps11Mbps250Kbps它是RF收发器的很丰富的好用的强的性能与行业的标准的加强了的增强型8051单片机，单片机内集合了8KB的RAM以及非常多的外接设备，具有特别强大的功能、花的钱非常的少、使用户能靠得住以及消耗的功率相较来说低等其他很多的优点，并且还有很好的向外拓展的能力，所以CC2530是很好用，效果非常出色的ZigBee通信专业级别的芯片，在军队武器监测方面、家庭使用的器件的方面、工厂工业的控制当中都有特别广阔的应用。ZigBee模块实物图如图2-5所示。图2-5ZigBee模块实物图2.4无线网络方案选择控制模块的实质就是利用ZigBee的部件输出的低电的信号来对外接的电磁阀的连接与断开的控制，从而达到了对调控设备的工作或者不工作进行控制的目的，实现对用于给花浇水的水泵进行自主操作。继电器模块实物图如图2-6所示。图2-6继电器实物图本系统选择的就是是松乐公司出产的固态的继电器，这个继电器有一个一直处在打开的触点，一个经常处在关闭的触点。其主要技术数据如下:1.正常温度范围：-40℃~+85℃。2.5上位机方案选择方案一：采用Android开发界面。很多手机厂商、软件厂向、运肯商以及个人开发者越来越关注Android开发，Android基于linux的基础上开发的，包括OS，用户界面和应用程序等，给升发人员开放了一定的权限，允许他们获取代码并改变软件属性。其有以下的特点。(1)开放性Android平台是免费、开源的，主整包括底层OS、用户UI以及应用软件，并且给开发召开放了一定的权限、Google公司和许多机构合作，比如运营商、设备制造商、开发商等。通过制定标准伙Android变成一个开放式的生态系统。(2)应用程序平等所有的Android应用软件都拥有样的开发平台。该平台由许多应用软件组成。所有的应用软件都被运行在Java虚拟机(JavaVirtualMachine,JVML.JVM提供了很多用来完成应用软件和硬件资源间信息传输的API。(3)应用程序之间无降碍沟通Android上的应用程序采用特有的交流方法共享信息，通过使用这些方法，程序开发者能够均网络中的信息和Android本地的信息联系在一起，给用户带来不一样的体验。这些方法完善了安点系统的软件功能，使得软件之间交流无碍。应用程序不仅能够通过使用API调用系统和关功能，而让别的应用程序可以进到自己的功能。(4)快捷方便的应用程序开发Android操作系统有强人的Google支撑。Android系统中会带有Google提供的各项服务，如Google地图服务、Google读书服务和Google固音服务等。程序开发人员可以通过Android类库与升发工具完成应用软件的开发。(5)舒适的开发环境Android的主流开发环境思Eclipse+ADT-AndroidSDK，通过集成方式使它们形成开发坏境，与传统手机的操作系统相比，在此环境下运行的程序速度较快，调试效率高。由上面的特点能够知道，安卓系统将凭借其平台的开放性、应用程序闲的无降碍交流、免费等优点。终端平台纷争中占据有利建位。为用广和软件开发占都提供了崭新的体验。但是此方案需要开发网关节点，难度较大。方案二：可以运行到其他硬件平台上。Qt上主要实现用户的登录和设置环境参数的阈值、实时查看环境参数以及控制设备等。Qt开发环境如图2-7所示。图2-7QT软件环境图支持Windows、Linux、SunOS、Irix、QNX等等操作系统。在网络通信方面，Qt提供了非常好的支持。针对TCP等网络的传输，Qt提供QTcpSocket类和QTcpServer类。针对UDP传输，通过创建Socket对象，就可以通过打开输入输出流来进行通信。最大的特点就是源代码对外开放，而且这个平台具有非常好的弹性，其中的QtEmbedded最小可以缩到800KB左右，因此它将会更加的适合在嵌入式环境下工作。Qt中提供了QSqlDatabase类可以完成，exec()可以来执行SQLlite语句，完成数据的数据插入，查找，删除等一系列基本操作。数据库主要存储以下的信息：用户名和密码，各种环境参数（土壤湿度，光照强度等），各种环境参数的阈值（土壤湿度，光照强度等）。控制选项（水泵工作状态控制和步进电机工作状态控制）。本章小结本章首先着重分析了系统设计的基本思路，其次详细介绍了物联网技术中的基本理论。经过对感知层、网络层和应用层技术介绍后，明确了器件的具体类型。最后确定了本设计中的最终方案。该方案可行性高、布局简单，且性价比高。

第3章系统硬件设计在系统的设计中，硬件系统设计主要是针对底层硬件核心电路设计、各个检测模块以及控制电路设计。本章内容主要围绕监测系统中各大主要部分的硬件设计进行阐述并对其实现的功能作大概介绍。3.1硬件总体设计本次设计需要通过ZigBee模块与各个传感器组成相应的节点，并利用协调器进行无线组网通过。ZigBee模块一般都是用CC2530芯片作为核心处理器，CC2530芯片主要可分成3个模块：1.CPU模块：使用8051指令集的8051CPU核心，扩展了18个中断源，这种模块包括3个的存储器访问总线，一个调试接口和扩展的18路中断单元。2.电源和时钟模块：CC2530有四种电源模式，不同情况下系统切换到相应的电源模式，有利于减少电源消耗，CC2530内的时钟的振荡源可以用多种频率的振荡器。3.无线模块：CC2530接收到的RF信号被放大，并且将收到的同相信号正交信号过转为中频信号，然后放大所得到的中频信号，自动增益控制通过ADC数字化，存储到存储器中。信号发射过程是将信号在DAC进行处理，最后发送至天线。从图我们可以看出，传感器各个节点的作用是负责收集和传送检测到各个地方的空气环境的指数，但是ZigBee协调器的作用主要就是建立新的网络、制作节点、处理有关的数据、与控制中心彼此互换消息等。3.2最小系统电路介绍图3-1CC2530最小系统电路图3.3电源电路设计图3-2电源电路原理图3.4节点设计3.4.1光照传感器节点图3-3光照强度传感器电路原理图3.4.2土壤湿度传感器节点检测土壤温度湿度的传感器于CC2530相连接，周期的采集土壤容积含水量，通过CC2530发送至主控制器，主控制器根据预先设定的阀值判断土壤是否缺水，如果缺水则进行相应操作。土壤湿度传感器的1管脚接3.3V电源、2管脚接GND、3管脚接CC2530芯片P16引脚、4管脚悬空。土壤湿度传感器电路原理图如图3-4所示。图3-4土壤湿度传感器电路原理图3.5浇水电路设计图3-5浇水控制电路引脚图本章小结本章主要介绍了物联网花卉种植监测系统的硬件设计方案，首先对无线传感网络模块的硬件设计做了详细的介绍，该模块采用了TI公司生产的CC2530芯片，并且设计了电路图。其次并给出相应设计框图。系统硬件平台基本搭建完成，为软件设计奠定了基础。

第4章系统软件设计设计了整个一套系统的大体结构，对这个系统中的湿度信息的收集和处理、数据的传送、信息接收方式以及信息接收后的控制的问题进行软件程序的设计。设计了一个基于物联网的非常智能化的花朵监控的系统当中的控制部分的程序，通过程序控制完成花朵的智能化养植的问题。4.1系统主程序设计软件设计主要就是有两个部分的工作，一个就是下位机各个节点和协调器的所有的程序编写，其次就是上位机上可以看见的页面的设计与做出来这个页面。主程序的程序流程图如图4-1所示。开始开始系统初始化读取数据是否开自动模式？N发送数据至上位机是否结束？结束YNYY开启相应设备是否达标？N图4-1主程序程序流程图4.2开发环境介绍本系统选择IAREmbeddedWorkbench嵌入式的应用工作的开发平台当做下位机程序编写的集成的开发应用工作平台，该款软件包括有C/C++交叉编译的器件，并且自己就带程序调试的器件，是目前市面上一个相对来说很专业的嵌入式软件应用开发平台的工具。这个工具写出来的可以运行的程序可以让大家信得住，并且有对程序来进行编译、调试等其他的用处，拥有非常完整的，能平稳运行的，使用户操作非常的简单方便等特点，IAR软件开发应用平台界面如下图4-2所示。图4-2IAR开发应用平台界面图4.3协调器组网设计ZigBee不用线连接的通信方式由协调器和终端节点两个部分构成，其中协调器有且只能是有一个，不能多，协调器也是整个ZigBee系统的网络核心部分，主要负责的是给加入ZigBee网中的子节点都分配相应的地址和负责每个终端子节点之间的协调与否的关系。当系统开始供电以及协议的初始化的时候就是开始扫描这个通道并建立网当中扫描通道的用途就是搜索节点通信中存在的网络信息。IAR软件开发界面如下图4-3所示。图4-3协调器程序流程图4.4节点程序设计4.4.1节点初始化终端节点实现了不用线连接发送的前提是进行初始化，比如时钟的初始化，RF的初始化，串口初始化等。当设备一上电，采用默认的设置，允许自动应答机制（ACK），开启随机数产生功能，并开启RF接收中断，如果初始化成功，则返回SUCCESS。在确定保证了CC2530外设没有其他的问题的情况下，就要定义一个basicRfCfgt结构体，并给这个其中的成分进行赋值。结构体的程序如下：typedefstruct{uintl6panid;//节点的PanIDuint8channel;//RF通道(必须在11-26之间)uint8ackRequest//确认请求#ifdefSECURITY_CCM//是否加密，预定义里取消加密uint8*securityKey;uint8*securityNonce;#endif}basicRfCfg_t;4.4.2节点入网创建好了之间的连接，节点需要向协调器发送要说的请求，协调器收到了节点发过来的的请求连接的请求之后会根据当时的情况来决定是不是可以让节点连接进来，然后对会答复请求要连接的节点做出回应，节点与协调器之间连接好了之后，就可以来进行数据的接收和发送。这个时候LED小灯就会亮了起来，这就表示成功的加入到了网络里面，并在等两秒钟之后就开始向协调器节点发送数据请求，将传感器收集到的信息数值发送到协调器节点。程序代码如下所示：找到了适当的网后，协调器为这个第一次出现的网络选择一个PAN标识符（PAN ID，取值≦0x3FFF）,这个标识符在所使用的信道里必须是唯一一个，没有和它重复的。节点程序流程图如图4-4所示。图4-4节点程序流程图本系统终端传感器节点包含土壤湿度节点、温湿度节点和光照强度节点。在设计程序时，如果采用AO口采样。首先需要设置好I/O方向当做信息的输入，然后对在CC2530模块内部的ADC设置时，将作为标志位的ADCIF里的信息都清零，紧接着设置AD转换控制字。CC2530芯片会自己把ADCIF位拉高，等到转换结束了之后，再将ADCIF位置拉低，ADCH中保存放置传感器的就是用来参考的收集的值。4.5浇水控制程序设计设计的工作过程是终端节点初始化，节点开始收集能量消耗的值，并可以把数值实时的显示在上位机的页面上，当节点中的中央处理器通信模块CC2530接收到了从协调器发过来的控制命令，接收到了关电的指令、接收采集到的数值保存起来的指令及让继电器工作的指令，通过控制继电器让继电器通电断电的相应的工作，能耗设备节点将收集到的信息数值每隔一分钟就将信息数值自动的发到协调器，通过协调器传送到上位机来对数据进行解析、存储。控制灌溉模块程序流程图如图4-5所示。开始开始初始化土壤湿度低？启动水泵工作返回YN图4-5控制灌溉程序流程图4.4上位机软件设计在基于物联网的智能花卉种植监测系统的设计与实现功能中，上位机软件的设计所使用的开发环境为QT应用平台，这个软件可以更好的设计出具有简洁的使用者和机器互换的页面并且它具有的功能非常的具有实用性、有非常全的监控软件应用平台。为了方便对系统的监看管理和对系统进行维修，也为了保证系统运行的整体安全，本系统还进行设计了登陆的界面，用户需要在登录界面输入正确的用户名和对应的密码才可以进入这个系统，保障了对系统检测到的数值的安全的管理。主页面的设计是上位机在实现监测环境的功能的重点，大致软件设计的流程可以分为：打开软件了进到欢迎用户的页面，设置好两秒之后进到系统的安全管理的界面，要使用者输入正确的用户名和正确的密码才能进入到监控系统的可操作主页面。进入到系统后，可以打开串口和每个节点之间进行连接，通过界面可以实时的观看到环境各项数据的的变化情况，并且通过图形和表格的形式显示出来他的变化方向，之后对检测到的信息进行管理和保存。整个软件系统的设计主要对四个不同的功能进行了详细的设计，设计了四个部分。收集到的信息的管理部分有数据的显示功能、数据的查询功能和数据的保存功能，数据可以直接保存在数据库里，方便了每过一段时间就可以对数值查看和分析，每个节点收集到的数值和数值是否在阈值外的情况也会显示在页面中。各项数值的设置模块主要有报警范围值的设置、通信方式的设置及收集数据的设置，该软件可以根据不同的地域、天气情况，可以改变系统提前设置的范围值，确保了系统非常的实用、适合大众使用的优势，并且还可以选择不同的数据通信方式，也体现了这套系统的灵活性。部分开发代码如下：voidsetupUi(QDialog*setting){if(setting->objectName().isEmpty())setting->setObjectName(QStringLiteral("setting"));setting->resize(356,208);wifiButton=newQRadioButton(setting);wifiButton->setObjectName(QStringLiteral("wifiButton"));wifiButton->setGeometry(QRect(60,33,121,41));QFontfont;font.setPointSize(17);wifiButton->setFont(font);wifiButton->setStyleSheet(QStringLiteral(""));wifiButton->setIconSize(QSize(25,25));wifiButton->setFont(font);uartButton=newQRadioButton(setting);uartButton->setObjectName(QStringLiteral("uartButton"));uartButton->setGeometry(QRect(60,90,121,31));uartButton=newQRadioButton(setting);uartButton->setFont(font);}使用的人可以通过信息的显示的页面更好的便捷的监测每个节点的监测的状况，在这个信息的显示的页面看出来节点数据信息的数值和环境的整体的情况的信息。节点数据信息体现出了传感器节点收集到数据后将数据传送给应用程序来对数据进行了详细的解析，从而把相对应的检查的情况即时的反应给上位机，显示给用户。用户可以通过节点信息的页面，查到其中任意一个室内具体的传感器节点收集到的信息。环境整体的信息清楚的显示给了使用者。在同一个时间段内，对整个监测的区域内已经收集到的每个节点的信息进行综合的处理得出的结果，并将结果显示在页面上。根据这个操作页面，用户可以了解花卉种植环境中不同节点的信息、对传感器节点采样周期、波特率、串口等进行设置等。本章小结本章主要对物联网花卉种植环境监测系统的软件部分进行了功能的实现，分为几个部分对系统的软件进行介绍。本章首先对主程序和开发环境进行了介绍，然后重点对基于网络中ZigBee协调器节点和传感节点进行软件设计。其次根据协议栈工作原理给出了程序流程图。最后，对上位机的开发程序进行了介绍。

第5章系统测试此时软件设计和硬件设计都己经完成，为了将每个传感器收集到的信息通过了不用线连接的传送方式发到接收端来进行收到的信息的分析和处理，分析完了，处理结束后通过控制了智能浇水的功能完成了缺水的花朵的浇水的任务。5.1测试环境影响植物中含水量的因素有很多，如：花盆大小（花盆越大，含水量越低，植物的浇水量大），光照强度（光照越强，水分蒸发更加严重，植物光合作用更强，生理作用更强，需水量更大），季节差异（以夏季和春季为例，夏季温度高植物盆栽中水分蒸发快，春季雨水多，空气中含水量多，水分蒸发慢，因此夏季给植物的浇水量比春季大），温度高低（温度高低会影响水分的蒸发，间接也会影响植物盆栽中含水量），降雨量（降雨量越多，空气中湿度越大，植物盆栽中含水量越高，植物浇水量越低），通风情况（通风情况良好的地方水分也易于蒸发，因此通风情况也会影响盆栽中含水量）等各因素都会影响植物需水量。因此在进行实验的过程中，为了最大限度减小实验误差，得到精确数据，必须保证以上可控变量保持一致。系统实物图如图5-1所示。图5-1系统实物图5.2网络调试先把终端节点