实现基于单片机的农业监测控制系统

摘要 随着人工智能技术的不断进步，物联网技术与日常生活逐渐紧密相关，越来越多的农业检测控制系统实现智能化处理，大大节省了人力物力，有效提高农业领域的管理效率，推动产业的迅速发展。针对传统农业领域管理复杂、不能有效监控农业温湿度的问题，本文利用人工智能技术，基于STM32嵌入式设备有效对农产品的生长环境进行实时监控并采取智能化管理模式，构建智能化农业监控系统，实现系统的实时监控及智能化处理。 本文主要实现的工作如下： (1)针对农业领域农作物生长环境的温度不能实时监控，导致农作物过热产量下降的问题，结合物联网技术，基于STM32嵌入式设备，利用温度传感器实时监控环境温度数据，设计电机驱动电路，结合风扇有效对农作物实现降温处理。(2)针对农业领域农作物生长环境的湿度不能有效监控，导致农作物旱死或涝死问题，基于STM32嵌入式设备，利用湿度传感器有效监控环境湿度，设计继电器驱动电路，有效对农作物实现灌溉，又或是切换模式，实行定时灌溉。关键词：物联网；温度监控；湿度监控；STM32

AbstractWiththecontinuousadvancementofartificialintelligencetechnology,theInternetofThingstechnologyisgraduallycloselyrelatedtodailylife.Moreandmoreagriculturaldetectionandcontrolsystemsrealizeintelligentprocessing,whichgreatlysavesmanpowerandmaterialresources,effectivelyimprovesmanagementefficiencyintheagriculturalfield,andpromotesindustrialRapiddevelopment.Inordertosolvetheproblemofcomplexmanagementinthetraditionalagriculturalfieldandunabletoeffectivelymonitoragriculturaltemperatureandhumidity,thisarticleusesartificialintelligencetechnologytoeffectivelymonitorthegrowthenvironmentofagriculturalproductsinrealtimebasedonSTM32embeddeddevicesandadoptsintelligentmanagementmodetobuildanintelligentagriculturalmonitoringsystemRealizereal-timemonitoringandintelligentprocessingofthesystem.Themainworkofthisarticleisasfollows:(1)Aimingattheproblemthatthetemperatureofthecropgrowthenvironmentintheagriculturalfieldcannotbemonitoredinrealtime,resultinginthereductionofcropoverheating,combinedwiththeInternetofThingstechnology,basedontheSTM32embeddeddevice,thetemperaturesensorisusedtomonitortheambienttemperaturedatainrealtime,themotordrivecircuitisdesigned,andthefanEffectivelyreducethetemperatureofcrops.(2)Thehumidityofthecropgrowthenvironmentintheagriculturalfieldcannotbeeffectivelymonitored,resultingintheproblemofdroughtorwaterloggingofcrops.BasedontheSTM32embeddeddevice,ahumiditysensorisusedtoeffectivelymonitortheenvironmentalhumidity,andarelaydrivecircuitisdesignedtoeffectivelyimplementregularirrigationofcrops,orswitchmodesandimplementtimedirrigation.Keywords:InternetofThings;Temperaturemonitoring;Humiditymonitoring;STM32目录1.绪论 1.绪论1.1研究背景随着科学技术的不断进步，互联网技术成为新一代通信领域中不可缺失的一部分，慢慢发展到万物互联程度。物理网技术的定义可通过全球定位技术、嵌入式传感器、红外热像、激光扫描等信息化处理，通过某种规定的协议，将生活中的物体与互联网进行连接，采集物体的状态及信息，通过互联网控制系统对物体进行智能化监控、定位及管理。现阶段随着物联网的应用价值不断提高，农业也是国民立身生存之基础，传统的农业领域，大多依赖于人力、物力，结合过往经验，对农作物灌溉施肥，不但耗费了大量人力物力，出现懈怠疏忽时，也会造成水资源及农产品作料的大量浪费，不利于农业领域的可持续发展。现阶段，随着物联网结合大量农用设备应用于农业领域越发广泛，为农作物物联网及农业领域的可持续发展奠定了夯实的基础。以前，传统种植农作物时，主要依赖前人相传的经验，依据天气对农作物进行固定天数的灌溉，对于干旱与下雨天，不同程度的相隔多长时间进行灌溉。针对农作物上滋生的害虫及病变，农户们也需根据过往经验，酌情使用农药进行杀虫处理及病变医治。但现在随着物联网技术的不断普及，农业产品与智能化相结合，可实时监控农作物生长，采集生长环境的数据，结合数据采取相应措施，实现智能化处理，使农作物生长于舒适稳定的环境中，解决过往利用经验灌溉施肥不当引起的问题和不足。以前，传统种植模式下，干旱天或暴雨天，需要人为观看土地的状态，根据农作物的水分吸收程度，来人为决定农作物的灌溉程度，而现在结合了物联网技术后，只需要检测农作物生长环境的温湿度参量，智能化灌溉浇水，极大效率的提高了农作物的产量，并且有效控制农作物的生长周期，同时也极大促进了万物互联的农业普及率。1.2国内外研究现状农业智能化，结合物联网技术与通讯技术，在农作物的生长过程中，结合多种传感器、通讯技术以及物联网控制技术，实现农作物生长过程中的采集智能化、智能化分析以及控制一体化处理，实时采集环境温度、湿度等，通过通讯技术将参数传输到主控模块，由控制系统采取相应的降温及继电器控制灌溉处理，为物联网的农业可持续发展提供极大的帮助。2013年，英国政府最先发展农业智能化，首先提出“农业技术战略方案”，该方案的首要目的是采用智能化技术解放人力物力，大大提高农业的产量。首次农业领域与智能化、信息化、数字化相结合，政府专门成立英国农业智能化负责小组，小组委员负责农业智能化整体战略方案，在智能化农业技术发展过程中，统一进行农业生产管理、统一分配工作，实现种植智能化、农作物培养智能化，快速发展了智慧农业。紧接着美国开展智慧农业的部署，针对自身地广人稀，不能有效管理农作物的生长发展，政府大力建设智慧农业，扩大农村智能化管理的规模，增大农村网络覆盖范围，实现家家户户网络智能化，更便捷的实现智慧农业。慢慢伴随智能化设备普遍使用，政府开始大规模的将互联网与农业相结合，构建农业智能化，农产品设备也迅速的发展，种植农户借助全球GPS定位系统，搭建农业智能化平台，实时监控农作物的生长环境，可实现农作物生长的智能化监管，极大推动了智慧农业的发展，有助于农作物的生长。法国因自身的气候与天然的自然环境，非常适合农产品的生长。同时，法国自身的科技水平发展也处于领先，政府正大力的支持构建智慧农业。根据相关政策，法国政府也预想去构建一个“智慧农业”大国的智能化体系，具体实现将互联网技术与实际的农业种植和灌溉相结合，农户便可以在家远程监控农业种植环境，随时随地查看环境是否适宜农作物的生长，足不出户的实现农业的灌溉与降温，利用物联网技术有效了解农产品的生长。日本自身人数较少，大量的农作物种植及收成缺少大量劳动力，政府针对其人数不足问题，努力发展信息技术，构建一个农产品信息数据库，不断收集及农产品丰收的环境温湿度数据，了解各国之间的农业生长情况，为自身的农业智能化做好坚实的基础。我国，农业智能化技术相对起步较晚，最开始时候，政府为了促进智慧农业的发展，从国外购买智能化设备，因我国的土壤与气候条件与国外天气相差较大，设备的普适性较差。但近几年来，我国的科技水平不断上升，并且不断吸取学习国外推广的智能化农业案例，逐渐优化自身的通信技术与传感器类型，逐渐我国的农业智能化逐步上涨，实现农户管理人员能够远程查看农作物的环境参量，足不出户的进行远程监控。其中最有代表性的农业智能化成果案例为甘肃省兰州市的榆中县，响应政府的号召，大力推广“农业领域互联网+”模式，在农村的土地间进行网络的覆盖，逐渐实现农作物的生长智能化管理。1.3论文的主要研究内容针对传统农业中耗费人力物力，管理不方便、生长环境不可控的不足，本文通过了解现代农业的智能化发展与物联网通讯技术后，分析实现农业智能化设计的技术方案与实现路线，基于STM32嵌入式单片机构建一套农业智能化检测控制系统，主要研究内容包含以下几个方面：(1)基于STM32的复位电路及电源模块构建主控制系统，结合温度传感器与湿度传感器构建环境实时采集子系统，结合电机与继电器控制电路构建实时控制农作物生长环境子系统。(2)利用温度传感器实时监控环境温度数据，设计电机驱动电路，当检测阈值超过设定的范围值，结合风扇有效对农作物实现降温处理。(3)利用湿度传感器有效监控环境湿度，设计继电器驱动电路，当检测阈值超过预先设定的范围值时，利用继电器控制电路，有效对农作物实现灌溉。1.4论文结构与内容本文根据农业智能化的实际内容，实际章节安排如下所示。第一章为绪论部分，主要介绍了物联网结合农业智能化监测控制的研究背景，阐述了国内外对智慧农业的研究现状，同时根据国内外背景构建本文的主要研究内容及开展的方向，最后分开描述了论文的结构与内容。第二章为系统的整体规划方案与实施的关键性技术，主要包括了论文系统整体的设计原则，系统微处理器的选型以及本系统的优劣势。第三章主要介绍了系统的硬件电路设计规划方案，按照系统整体的硬件方案，分别分析并介绍了子系统各个硬件电路的组成部分，主要为主控制系统的组件例如复位电路、晶振、电源模块等信息，以及子系统的电机硬件电路、继电器硬件电路、温湿度传感器的硬件电路、OLED显示电路。第四章主要介绍了系统的软件设计规划方案，首先阐述了系统软件设计的需求分析，根据各模块的硬件电路构建基于STM32的农业环境监测控制系统的软件平台。主要包括环境数据监测子系统的软件、OLED的软件设计。并结合软件方案进行整体测试。第五章为总结与展望，简要描述了论文开展的主要研究内容，并对系统自身的不足之处提出了改进，开展了未来展望。2.系统的整体需求及关键技术2.1系统的整体需求本论文实现的农业智能化管理主要实现对环境的温湿度进行监控，并设计相应的温湿度控制系统，能够有效的管理农作物生长环境，构建农作物生长的适宜环境，推动农业智能化检测与控制的发展。温度和湿度对于农产品的生长具有极大的作用，当温度较高时，害虫滋生率以及农产品病变率直线上涨，而温度相对较低时，农产品果实的生长率又会大大受减，大大影响农产品的产量。当湿度较高的时候，农产品会过涝，影响产量与产值。湿度较低的时候，农产品自身枝叶吸水又会受影响，水分过少会影响农作物自身的生长与结果，不利于生长发育。总的来说，不管是湿度值还是温度值过高或过低都会不利于农产品的生长发育，影响其产量。本文设计的智能化农业检测控制系统，根据现代农业的实际状况研究得到以下需求：需要实时采集农产品生长环境的温度与湿度参量（2）在每个参量的采集传输显示后，需要设计主控制系统，对环境参量设置相应的阈值，其阈值的设定根据农产品的实际的生长适宜性（3）可以在显示系统中实时查看采集的阈值，设计环境降温与灌溉控制子系统，有效实时的面对环境温度过高或湿度较低时采取相应的措施。2.2系统的设计原则(1)系统的稳定性系统的稳定性，主要指系统完成实现设定的指令，不受环境影响，能够达到预期规划的能力。本文的农业监控系统的设计，要充分考虑好各个传感器之间的合作性，元器件内部的电子特性能否达到系统规划的要求，并且数据采集子系统会不会出现数据丢失问题，硬件设计部分考虑原理图布线的规范性，以及硬件系统的抗干扰能力。(2)整体规划简单方便本系统总体设计阶段，要考虑系统的简易性以及用户的接受性。同时系统实现的简单方便并且易于操作，降低了专业术语接受的难度性，提高用户的学习速度，可以大大吸引系统的实用者，更有助于农业监测控制系统的推广，为农业智能化发展提供较大的助力。（3）性价比系统的性价比部分也是系统选型的重要考虑因素，元器件的选型在相同的价钱下，选用性能稳定、功耗较低的元器件，或者性能相同的情况下选用价钱较低的元器件，可以大大节省预算。如果同等功能下，分别使用硬件电路和软件设计都能实现的条件下，系统的设计可以选择软件设计，节省系统的成本预算，节省开销，提高农业检测控制系统的性价比。 2.3微处理器的选择微处理器设计是农业检测控制系统的核心主控部分，其性能好坏直接决定着整个控制系统能够正常稳定的运转，是否达到预期的实现目的。同时微处理器的选型也要满足农业检测控制系统的稳定性、实时性、性价比较高等特性。农户根据传感器采集的环境参数，传输到主控系统，微处理根据环境数据的分析作出判断，针对性的对环境温度进行控制，有效的控制风扇电机或灌溉控制的继电器开关，进行有效降温灌溉，实现农产品的智能化管理控制。当下使用率与稳定性较高的处理器芯片有FPGA、DSP以及单片机等，而不同的处理器芯片对农业监控系统的作用也是不同的。下面对比这三种芯片，根据其稳定性、可靠性及性价比选择本系统的控制芯片。FPGA全称为现场可编程门阵列，内部电路由GAL、CPAD等可编程逻辑器件组成，同时作为集成电路的代表性控制芯片，FPGA的出现解决了电路内部构造产生的问题。FPGA内部电路主要由三部分构成，输入单元、输出单元以及模块间的构线连接。使用者根据预先设想的逻辑电路，对其内部逻辑模块进行修改，对其输入模块以及输出模块进行相应的设定，针对逻辑电路中门电路较少引起的资源不足问题，改变FPGA的工作状态，不需要更换其功能，修改内部芯片的程序即可改变硬件电路的形成。达到使用程序改变电路模块的目的。FPGA自身的资源丰富，功能扩展性较强，但是其芯片自身的成本过高，并且不利于开发者简便上手，不是本农业检测控制系统的合理选择。DSP全称为数字信号处理器，常常对相关输入信号进行相应变换处理，其内部电路主要由超大规模的集成电路构建完成，以较短时间内处理大量信号而闻名。DSP内部结构采用的是哈佛结构，具体内部的数据控制器与指令控制器分开工作，指令数据分开处理存储，从而使输入信号的数据吞吐量大大提高，极大节省了处理时间，提高运行效率。同时DSP内部电路由大量的累加器以及乘法器构建而成，数据处理运算量特别快，每秒钟可运算上亿次数据；同时具有较多的硬件寄存器，并可以同时支持直接寻址、间接寻址以及寄存器寻址等三种寻址方式，资源广阔，这样可以保证数据间的实时处理，又能大大提高数据的传输速度。但唯一不足为上手较为复杂，操作繁琐。单片机又被称为单片微型控制器，是一种集合中央处理器、只读存储器、随机存储器、EEPROM、不同定时器以及各个I/O口的集成电路控制器。相较于FPGA、DSP等处理器，单片机具有结构简单、性价比高、功耗较低、稳定性较强的功能。而常用的单片机又根据其地址位与数据位之间的宽度不同分为8位、16位和32位单片机。不同位数的单片机也决定着其性能的高低，常用的32位处理器中，又以STM32使用率及性价比低、稳定性强等优点应用率较高，资源更加丰富，并且官方开发的库函数为开发者提供极大的便利性，上手简单易懂，内部大量的寄存器，为开发者构建农业监测控制系统提供极大的便利性。STM32处理器作为ARM处理器的一种，市场应用率以及技术开发率都是首屈一指。内核为Cortex-M3，内部资源丰富，性能稳定，代码的可移植性较强，同时具有功耗低、性价比较高等有优势，本文考虑农业检测控制系统的总体设计与预期目标，结合设计原则，最终选定了型号为STM32F103C8T6的处理器作为本文的主控芯片，其原理图引脚如下图2.1所示，其优势与特点如下：图2.1STM32F103的最小系统内核：基于哈佛结构的Cortex-M3内核，晶振为12MHz，通过锁相环倍频6倍，工作频率达到72MHz，资源丰富，能够快速计算指令程序的与和或操作，完成硬件间的乘法。存储器：内部电路集成大小为512KB的Flash处理器，同时具备ROM与RAM处理器，处理速度较快。主控处理器的功耗低，具有内部时钟模块，管理外设的时钟开关，进而控制每个外设的功耗。资源较多，STM32片上处理器具有丰富的I/O口，可以扩展实时处理传感器的数据以及同时串行降低环境温度以及及时灌溉。外设比较丰富，处理器的外设扩展性较强，同时通信协议的支撑性以及可延展性较强，支持大量的通信协议，例如SPI、CAN、USB、IIC、串口等。除了以上优点之外，STM32的电源模块的组成较为广泛，可利用电源模块从3.6-12V之内电压调节供电处理，同时开发语言也是开发者使用率较高的C语言，开发性较强。2.4本章小结本章根据农业检测控制系统的实际情况描述了系统的整体需求，同时提出了系统的设计原则，根据实际设计原则，从FPGA、DSP以及单片机对系统整体进行了处理器选型，根据其功耗性以及性价比对比，选取了32位单片机STM32作为本系统的主控芯片，并详细介绍了其优势与原理图，能够有效稳定的完成系统处理。3.系统的硬件设计3.1总体硬件的设计方案本文设计的农业检测控制系统主要由三部分组成：主控模块、环境温湿度参量采集子系统、适宜农作物生长环境控制子系统。其中主控模块主要根据传输的温湿度参量，同时将温湿度参量实时显示在OLED显示屏上，根据实际农作物生长状况设定相应阈值，同时设定自动模式以及定时模式，根据阈值的设置及时对控制系统做出相应的反应；环境温湿度参量采集子系统，主要是结合温度传感器以及湿度传感器不断采集环境的参量，通过I/O口通信技术传输到主控模块；环境控制系统主要是接受到主控模块的相应指令后，控制风扇电机以及继电器控制系统进行相应的降温与灌溉处理。其中硬件主控系统采用STM32主控模块，采集的环境参量为农作物的温度与湿度，选用的传感器为DHT11湿度传感器以及DS18B20温度传感器。具体流程图如3.1所示。图3.1系统的主流程图3.2基于STM32的主控模块本控制系统采用STM32F103C8T6作为控制处理器，能够实时处理分析接受环境温湿度，农业检测控制系统的主要模块主要由电源模块、电机驱动模块、继电器驱动模块、温度传感器采集模块、湿度传感器采集模块以及OLED温湿度数据实时显示模块。其外围电路的结构图如3.2所示。图3.2基于STM32的农业检测系统硬件框图3.2.1电源模块电源模块负责整个系统的供电及能量的运转，电源模型设计的好坏直接决定着系统的稳定性工作以及元器件的使用寿命问题，不仅考虑到各模块的正常工作电压问题，还要充分的考虑好不同电压之间的信号差产生的干扰性问题。电源模块设计原则主要包括考虑模块子系统输入的电流、电压及功率。本设计考虑电机及继电器的工作电压范围采用MP2303A降压芯片构建5V稳压电路，具体原理图如下图3.3所示。同时考虑到温度传感器与湿度传感器的工作稳定性，采用LM1117芯片构建3.3V稳压芯片，如图3.4所示。图3.35V稳压电路图3.43.3V稳压电路本文采用MP2303A与LM1117作为降压芯片，其内部都包含固定的稳压器以及稳定的频率振荡器，可以结合较少的元器件构建稳定降压电路，同时大大减小电路面积。同时该芯片内部携带电压保护电路，能够限制电压及电流的不稳定，因此此器件的选型是构建稳定电路的基础。3.2.2电机驱动电路设计电机工作主要由内部线圈的不断转动产生相应的电流进而带动电机栓子的转动，当电机栓子上的线圈平行于电路磁场时，转子受到的磁场力将会发生变化，从而改变转子末端的电刷方向，这样电刷自身上线圈电流方向相应改变，但实际电流产生的洛伦兹力并没有变化，我们生活中常看见的电机转动只保持一个方向。而电机的工作原理也是电刷线圈会感应电动势发生交变，配合电刷的不断换向。电机的正常运转需要驱动电路的设计。电机的驱动本文选取的驱动芯片为L298N，因其自身驱动稳定，价格较为低廉，开发简单，被开发者广泛接受。具体的驱动硬件电路如图3.5所示。图3.5L298N硬件控制电路3.2.3继电器驱动电路设计为了更好的对农产品环境实现灌溉控制目的，本控制系统考虑使用继电器进行灌溉的开关控制。继电器主要有安全保护电路及自动调节开关的工作，内部电路导通后，自动打开灌溉浇水开关，利于农作物生长，当湿度达到一定程度后，继电器内部电路关闭，使农作物灌溉停止。本系统采用型号为JQC-3F的继电器模块，在硬件设计电路中需要加入二极管及PN结进行保护，起到抗干扰的功能。通过控制系统对继电器模块的有效开关来实现对农产品的有效灌溉，从而对环境的湿度参量进行相应的控制。具体继电器的硬件电路如下图3.6所示。图3.6继电器硬件控制电路3.2.4温湿度传感器的硬件电路设计本系统选用的温湿度传感器的型号为DHT11，是市面上使用率较高的温湿度传感器。其内部电路结构较为简单，主要由一个简易的温度测试元件以及电阻式的感湿元件组成，采集湿度参量稳定性较高，可靠性更强。因其体积较小，操作简单，功耗低等优势被开发者使用频率较高，同时与STM32主控芯片搭配，性能更高。下图3.7为DHT11温湿度传感器实物图像。图3.8为电路的硬件原理图。图3.7DHT11湿度传感器实物图图3.8DHT11湿度传感器硬件原理图3.2.5OLED显示模块的电路设计OLED，全称为有机发光二极管。显示屏自身通过IIC通信协议软件驱动，不需要背光源的引导，自发光、并且内部二极管视角光，自身屏幕厚度较薄，对比度较高，内部电路信号反应速度快而闻名。传统LCD需要背光显示，但OLED自身发光。下面图3.9为OLED的硬件电路图。图3.9OLED显示屏硬件原理图3.3本章小结本章依据总体硬件设计方案，分别介绍了农业检测控制系统的硬件组成电路，着重叙述了各个模块的硬件电路，具体包含电源模块、电机驱动电路、继电器的驱动电路、温湿度传感器的硬件电路图以及OLED显示屏的硬件电路，分别详细描述了选型的考量性，并介绍了其组成电路及自身器件工作优势，各模块的硬件组成电路为控制系统的正常工作打下坚实的基础。4.系统的软件设计4.1系统软件设计的需求分析农业检测控制系统的软件部分对整个控制系统的完成起到不可缺少的一部分，为了达到整个系统最终实现功能的稳定性及实时性，本文对整个系统的软件部分的子系统进行讨论，预计实现的功能主要有以下几个部分：（1）数据的采集模块：基于温湿度传感器对农产品生长环境实时采集，整合数据传输到主控系统。（2）数据的显示模块：数据采集模块传输的温湿度数据，经主控系统软件驱动后，借助OLED模块实时显示环境温湿度数据（3）数据的处理模块：数据采集模块传输的温湿度数据，经主控系统根据农作物生长环境设定相应阈值进行数据的处理，当超过阈值向环境控制模块发出指令。（4）环境控制模块：电机与继电器驱动电路，接收到主控系统发送的降温及灌溉指令，对相应设备发出控制指令，及时进行农作物的降温及灌溉。4.2STM32数据采集模块软件设计农作物生长环境数据采集模块的主要实现功能为借助结合A/D技术，采用温湿度传感器实时采集环境温湿度，并向主控系统进行传输。首先，软件设计中需要先对传感器进行初始化操作，避免传感器数据的冗杂，首先软件程序调用DHT11_Read_Data()函数，先控制单片机读取温湿度传感器采集到的模拟信号，经过一段时间的采样保持，调用A/D转换技术，将传感器采集的模拟信号转化数字信号，通过数字信号的Buffer位进行读取环境的温湿度，然后通过I/O的形式，将数据传输到STM32单片机主控模块。具体的程序设计如图4.1所示。图4.1温湿度传感器软件程序设计4.3OLED数据显示模块软件设计数据显示模块的主要功能是实现当温湿度传感器采集环境温湿度，并通过I/O口传输后，通过OLED显示模块，实时监控显示环境的温湿度信息。在显示模块中，首先STM32单片机通过IIC通讯技术与OLED软件驱动相连接，软件组成部分通过Write_IIC_Command()与Write_IIC_Data()实现IIC技术间的通信功能。OLED成功驱动后，温湿度数据传输过来，便调用OLED模块的字符显示模块OLED_ShowString()函数进行温湿度的显示，因为最后实现的字符串显示，所以需要将温湿度数字信息转化成字符串信息进行显示。具体软件实现如下图4.2所示。图4.2温湿度显示模块软件程序设计4.4环境控制模块软件设计 环境控制模块实现的功能为：单片机设置控制系统分为定时模式与自动模式两种模式，定时模式下，管理人员可根据农作物生长习惯、自己喜好来进行数据的设定，定时开启电机或继电器进行降温灌溉处理；自动模式下，STM32单片机系统控制系统根据农作物自身生长状况设置相应的阈值，温湿度实时采集传输，当检测超过某一阈值后，STM32控制系统通过相应的I/O口技术控制电机及继电器工作。并且电机的功能实现是单片机通过I/O输出PWM，对风扇电机进行相应的控制，当温度超过设定范围内，电机进行PWM调节，根据温度范围调整转速，对温度进行调控，当检测环境温度低于某一范围内，关闭电机的运转。当湿度低于设定阈值后，STM32单片机通过I/O口对继电器进行打开，进而控制灌溉开关的开启，对农产品进行灌溉，当环境湿度超过一定的阈值后，控制继电器闭合，灌溉停止。对于环境的温度控制软件部分如下图4.3所示，对于环境的湿度控制软件部分如下图4.4所示。图4.3温度过高电机控制的软件程序设计图4.4湿度度过低继电器控制的软件程序设计4.5系统的实物测试完成农业检测控制系统的硬件与软件设计后，需要对系统的子系统组合整体验证测试，当各个子系统都正常显示温湿度后，满足系统整体的设计方案，农业检测控制系统的检测才算具有可靠性和稳定性。本文上电后，整体测试后，发现实物电路正常按照预计设计进行，温度过高时，风扇开启，环境温度降低；湿度过低时，继电器开关打开，正常进行灌溉处理。农业检测控制系统的实物正常工作图，如下图4.5所示。4.5农业检测控制系统实物正常工作图5.总结与展望5.1总结本文基于STM32设计一套智能化的农业检测控制系统，包含了硬件电路原理图的设计，以及系统的软件程序的编写。论文主要完成的功能如下所示：(1)根据控制系统的总体方案，确定了本系统的微处理器、温湿度传感器、电机驱动芯片、稳压芯片以及继电器驱动芯片的选型，保证系统的稳定性与可靠性。(2)针对农业领域农作物生长环境的温度不能实时监控，导致农作物过热产量下降的问题，结合物联网技术，基于STM32嵌入式设备，利用温度传感器实时监控环境温度数据，设计电机驱动电路，结合风扇有效对农作物实现降温处理。(3)针对农业领域农作物生长环境的湿度不能有效监控，导致农作物旱死或涝死问题，基于STM32嵌入式设备，利用湿度传感器有效监控环境湿度，设计继电器驱动电路，有效对农作物实现定时灌溉。(4)设计农业检测控制系统的数据显示模块，采用OLED显示屏实时显示温湿度传感器采集的温湿度参数。(5)同时控制模块设置两种模式，定时模式下，可定时定量调控环境的温度与湿度；自动模式下，借助STM32微处理器，智能化自动调节环境的温湿度参量。5.2展望本文设计的农业检测控制系统，在一定程度上有效控制环境的温湿度参量，为农作物生长提供舒适的生长环境，但仍有一些不足，尚需改进。具体有以下内容：(1)环境参量的检测对于农作物生长环境的检测参量虽然系统能够检测温湿度，但仍缺乏参量，不够全方位的实现环境的调控，未来可设计更全面的采集子系统，额外采集环境的光照值、土壤的PH值等参量，更全面的满足智慧农业的需求。(2)农作物种植模式单一农业检测系统缺乏重要的农业知识库，可以设计农业智能化权威专家平台，借助一些农业专家更专业更权威的农业种植方式，可远程咨询及指导，更大的提高农作物的产量，推进祖国农业领域的迅速发展。参考文献 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978-957-135-699-0[14]金逸超.基于物联网环境的智能家居系统的研究与实现[D].南京:南京邮电大学,2011.[15]GasoreGeoffrey,MunyanezaJeandeDieu,NgendabangaJeanPierre,TwibanireAimable.DesignofAutomaticIrrigationSystemforSmallFarmersinRwanda[J].AgriculturalSciences,2015.[16]李继蕊,李小勇,高雅丽等.物联网环境下数据转发模型研究[J].软件学报,2018,29(01):196-224.[17]顾成喜.云平台下智慧农业传感网络的设计与实现[J].计算机测量与控制,2017,25(03):158-161.[18]薛海卫,张庆文,王月玲等.一款32位定点DSP电路的设计[J].电子与封装,2013,13(09):22-25+30..[19]殷美琳,周亦敏.基于GSM网络的家居自动监测控制系统的设计与实现[J].电脑知识与技术,2013,9(04):749-750+763[20]Hui-fuZhang,WeiKang.DesignoftheDataAcquisitionSystemBasedonSTM32[J].ProcediaComputerScience,2013,17(05):222-228.[21]周奕.基于cortex-M3嵌入式平台的楼宇温度场测试系统[D].上海:东华大学,2014.[22]JuanLI.TheDesignoftheWirelessThermo-hygrometersNetworkNode[J].ScienceTechnology&Engineering,2012..[23]D.ScharsteinandR.Szeliski.Ataxonomyandevaluationofdensetwo-framestereocorrenspondencealgorithms.[J]InInternationalJournalofComputerVision.2002.Vol.47.7-42.[24]杜航.消防物联网信息传输终端的设计与研究[D].沈阳：沈阳航空航天大学,2016.[25]黄磊.智能变电站智能开关设备控制器的研究与实现[D].南京:南京理工大学,2013.[26]吴联军,高磊,董骏骐等.自主化分布式机车微机网络控制系统研究[J].铁道机车与动车,2017(09):14-16.[27]张俊.光谱数据采集与处理技术研究[D].天津:天津理工大学,2014.[28]JamesS.Okolica,GilbertL.Peterson.Windowsdrivermemoryanalysis:Areverseengineeringmethodology[J].Computers&Security,2011,30(8):770-779.[29]石盼,何东伟,徐博铭.基于LWIP的IAP远程升级技术研究[J].机电一体化,2017,23(05):30-34+63.[30]LiuJL,XiaXQ,WangHQ,etal.TheApplicationofTemperature&HumidityIndependentControlAir-ConditioningSystemBasedontheGroundSourceHeatPump[J].AppliedMechanics&Materials,2014,511-512:1053-1057.致谢写在最后，论文即将完成，也意味着我的本科生涯即将结束。在此，我受益匪浅，对学术的研究和实践的探索有了更深刻的理解，感谢我的导师，给我一个让我欢喜让我忧的选题，还好有了老师的指导及帮助才让我一步步完成；也感谢校外导师在工作上给予我支持；同时也感谢网络上的陌生网友为我解答疑难；也感谢我的家人、朋友，不论在精神上还是物质上，有了他们的付出和支持才有了我的今天和明天。最后，对所有帮助过我的人，在此一并深表感谢。

HYPERLINK如何给电脑重做系统给电脑重做系统，自己学学，可少花钱，哈哈[图]

一、准备工作:

如何重装电脑系统

首先，在启动电脑的时候按住DELETE键进入BIOS，选择AdvancedBIOSFeatures选项，按Enter键进入设置程序。选择FirstBootDevice选项，然后按键盘上的PageUp或PageDown键将该项设置为CD-ROM，这样就可以把系统改为光盘启动。

其次，退回到主菜单，保存BIOS设置。（保存方法是按下F10，然后再按Y键即可）

1.准备好WindowsXPProfessional简体中文版安装光盘,并检查光驱是否支持自启动。

2.可能的情况下，在运行安装程序前用磁盘扫描程序扫描所有硬盘检查硬盘错误并进行修复，否则安装程序运行时如检查到有硬盘错误即会很麻烦。

3.用纸张记录安装文件的产品密匙(安装序列号)。

4.可能的情况下，用驱动程序备份工具(如:驱动精灵2004V1.9Beta.exe)将原WindowsXP下的所有驱动程序备份到硬盘上(如∶F:Drive)。最好能记下主板、网卡、显卡等主要硬件的型号及生产厂家，预先下载驱动程序备用。

5.如果你想在安装过程中格式化C盘或D盘(建议安装过程中格式化C盘)，请备份C盘或D盘有用的数据。

二、用光盘启动系统:

(如果你已经知道方法请转到下一步),重新启动系统并把光驱设为第一启动盘,保存设置并重启。将XP安装光盘放入光驱,重新启动电脑。刚启动时，当出现如下图所示时快速按下回车键，否则不能启动XP系统光盘安装。如果你不知道具体做法请参考与这相同的-->如何进入纯DOS系统:

光盘自启动后,如无意外即可见到安装界面,将出现如下图1所示

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全中文提示,“要现在安装WindowsXP,请按ENTER”，按回车键后,出现如下图2所示

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许可协议,这里没有选择的余地，按“F8”后如下图3

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这里用“向下或向上”方向键选择安装系统所用的分区，如果你已格式化C盘请选择C分区，选择好分区后按“Enter”键回车，出现下图4所示

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这里对所选分区可以进行格式化,从而转换文件系统格,或保存现有文件系统,有多种选择的余地,但要注意的是NTFS格式可节约磁盘空间提高安全性和减小磁盘碎片但同时存在很多问题MacOS和98/Me下看不到NTFS格式的分区,在这里选“用FAT文件系统格式化磁盘分区(快),按“Enter”键回车，出现下图5所示

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格式化C盘的警告,按F键将准备格式化c盘,出现下图6所示

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由于所选分区C的空间大于2048M(即2G),FAT文件系统不支持大于2048M的磁盘分区,所以安装程序会用FAT32文件系统格式对C盘进行格式化,按“Enter”键回车，出现下图7所示

查看原图图7中正在格式化C分区;只有用光盘启动或安装启动软盘启动XP安装程序,才能在安装过程中提供格式化分区选项；如果用MS-DOS启动盘启动进入DOS下,运行i386\winnt进行安装XP时,安装XP时没有格式化分区选项。格式化C分区完成后,出现下图8所示

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图8中开始复制文件,文件复制完后，安装程序开始初始化Windows配置。然后系统将会自动在15秒后重新启动。重新启动后,出现下图9所示

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9

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过5分钟后，当提示还需33分钟时将出现如下图10

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区域和语言设置选用默认值就可以了，直接点“下一步”按钮，出现如下图11

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这里输入你想好的姓名和单位，这里的姓名是你以后注册的用户名，点“下一步”按钮，出现如下图12

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如果你没有预先记下产品密钥（安装序列号）就大件事啦！这里输入安装序列号，点“下一步”按钮，出现如下图13

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安装程序自动为你创建又长又难看的计算机名称,自己可任意更改，输入两次系统管理员密码，请记住这个密码，Administrator系统管理员在系统中具有最高权限，平时登陆系统不需要这个帐号。接着点“下一步”出现如下图14

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日期和时间设置不用讲,选北京时间，点“下一步”出现如下图15

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开始安装,复制系统文件、安装网络系统，很快出现如下图16

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让你选择网络安装所用的方式，选典型设置点“下一步”出现如下图17

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点“下一步”出现如下图18

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继续安装，到这里后就不用你参与了，安装程序会自动完成全过程。安装完成后自动重新启动，出现启动画面，如下图19

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第一次启动需要较长时间，请耐心等候，接下来是欢迎使用画面，提示设置系统，如下图20

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点击右下角的“下一步”按钮，出现设置上网连接画面，如下图21所示

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点击右下角的“下一步”按钮，出现设置上网连接画面，如下图21所示

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这里建立的宽带拨号连接,不会在桌面上建立拨号连接快捷方式,且默认的拨号连接名称为“我的ISP”(自定义除外);进入桌面后通过连接向导建立的宽带拨号连接,在桌面上会建立拨号连接快捷方式,且默认的拨号连接名称为“宽带连接”(自定义除外)。如果你不想在这里建立宽带拨号连接,请点击“跳过”按钮。

在这里我先创建一个宽带连接,选第一项“数字用户线(ADSL)或电缆调制解调器”,点击“下一步”按钮，如下图22所示

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目前使用的电信或联通(ADSL)住宅用户都有帐号和密码的,所以我选“是,我使用用户名和密码连接”,点击“下一步”按钮，如下图23所示

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输入电信或联通提供的帐号和密码,在“你的ISP的服务名”处输入你喜欢的名称,该名称作为拨号连接快捷菜单的名称,如果留空系统会自动创建名为“我的ISP”作为该连接的名称,点击“下一步”按钮，如下图24所示

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已经建立了拨号连接,微软当然想你现在就激活XP啦,不过即使不激活也有30天的试用期,又何必急呢?选择“否,请等候几天提醒我”,点击“下一步”按钮，如下图25所示

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输入一个你平时用来登陆计算机的用户名，点下一步出现如下图26

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点击完成，就结束安装。系统将注销并重新以新用户身份登陆。登陆桌面后如下图27

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六、找回常见的图标

在桌面上点开始-->连接到-->宽带连接，如下图32

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左键点“宽带连接”不放手，将其拖到桌面空白处,可见到桌面上多了一个“宽带连接”快捷方式。结果如下图33

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然后，右键在桌面空白处点击，在弹出的菜单中选“属性”，即打开显示“属性窗口”如下图34

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在图中单击“桌面”选项卡，出现如下图35

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在图中的左下部点击“自定义桌面”按钮，出现如下图36

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在图中的上部，将“我的文档”、“我的电脑”、“网上邻居”和“InternetExplorer”四个项目前面的空格上打钩，然后点“确定”，再“确定”，你将会看到桌面上多了你想要的图标。如下图37

键盘上每个键作用!!!

F1帮助

F2改名

F3搜索

F4地址

F5刷新

F6切换

F10菜单

CTRL+A全选

CTRL+C复制

CTRL+X剪切

CTRL+V粘贴

CTRL+Z撤消

CTRL+O打开

SHIFT+DELETE永久删除

DELETE删除

ALT+ENTER属性

ALT+F4关闭

CTRL+F4关闭

ALT+TAB切换

ALT+ESC切换

ALT+空格键窗口菜单

CTRL+ESC开始菜单

拖动某一项时按CTRL复制所选项目

拖动某一项时按CTRL+SHIFT创建快捷方式

将光盘插入到CD-ROM驱动器时按SHIFT键阻止光盘自动播放

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