植物人工培育环境控制系统

第1章绪论1.1研究目的及意义植物是地球上最重要的生物之一，它们为我们提供了氧气和食物，并对环境有着至关重要的作用。随着人口的增长和城市化的加速，我们需要更多的食物和绿化空间。因此，人工培育植物成为一种解决方法。在人工培育过程中，环境控制系统的设计变得尤为重要。在这篇文章中，我们将探讨植物人工培育环境控制系统设计的目的及意义。首先，植物人工培育环境控制系统的目的是为了提供适宜的生长环境。植物需要光照、水分、温度和二氧化碳等因素才能正常生长。环境控制系统可以通过控制这些因素来创造一个稳定的生长环境，促进植物的生长和发育。例如，在温室中，我们可以利用自动控制系统调节温度、湿度、通风和光照，以使植物获得最佳的生长条件。其次，植物人工培育环境控制系统的意义在于提高生产效率和质量。在人工培育过程中，我们可以控制植物生长的各个方面，从而提高生产效率和质量。例如，在蔬菜种植中，我们可以通过控制光照和水分来促进植物的生长和发育，以提高产量和品质。此外，植物人工培育环境控制系统的设计还可以减少对自然资源的依赖。传统的农业生产需要大量的土地、水资源和化肥等自然资源。而人工培育可以在相对较小的空间内实现高产量的生产，从而减少对自然资源的消耗。最后，植物人工培育环境控制系统的设计还可以为城市绿化和室内装饰提供更多的选择。在城市中，由于土地资源的限制和环境的恶劣，传统的绿化方式往往无法满足需求。而通过人工培育，我们可以在室内或室外创造一个适宜的生长环境，从而实现城市绿化和室内装饰的目的。总之，植物人工培育环境控制系统设计的目的及意义是多方面的。它可以为人类提供更多的食物和绿化空间，同时提高生产效率和质量，减少对自然资源的依赖，为城市绿化和室内装饰提供更多的选择。因此，设计和建立一个高效的植物人工培育环境控制系统对于解决食品和环境问题具有重要意义。1.2国内外研究现状植物是地球上最重要的生物之一，是维持生态平衡、人类生存的基石。而植物的生长、发育和产量受环境因素的影响很大，因此植物的人工培育环境控制系统研究显得尤为重要。本文将对国内外植物人工培育环境控制系统的研究现状进行综述。随着全球气候变化和人口增长的加剧，农业生产面临越来越大的挑战，如土地资源短缺、水资源紧张、气候异常等。而植物人工培育技术的研究和发展，有助于解决这些问题，提高农业生产的效率和产量，减少对自然环境的压力。因此，植物人工培育环境控制系统的研究成为了国内外科研工作者的热点之一。植物人工培育环境控制系统是一种能够控制植物生长环境的系统，包括气候、光照、水分、营养、生长介质等因素。通过对这些因素的精确控制，使植物在理想的环境条件下生长，提高植物的生产力和品质。气候是影响植物生长的重要因素之一，气温、湿度、CO2浓度等环境因素的控制对植物的生长和产量有着显著的影响。目前，国内外研究者主要采用自动化控制技术，如PLC、SCADA等，对气候环境进行控制。在控制气候环境方面，欧美等发达国家研究得较为成熟，各类气候控制系统已广泛应用于大型的植物工厂、温室等环境中。而在国内，虽然也有不少研究机构开展了类似的研究工作，但是还有很大的提升空间。光照是植物生长中不可或缺的因素，不同光照强度、光周期和光质对植物的生长和品质有着重要的影响。目前，人工光源的应用已经成为了植物人工培育环境控制系统的主要方式之一。人工光源可以在任何时间、任何地点提供所需的光照条件，从而实现全年无季节限制的植物生产。而在光照环境控制方面，国外已经有不少研究机构研制出了各种光照环境控制系统，如滑动式日光温室、LED光源植物工厂等，这些系统已经得到了广泛应用。在国内，虽然也有一些研究机构开展了类似的研究工作，但是在实际应用方面还存在一些挑战。水分是植物生长中不可或缺的因素之一，对植物的生长和发育有着重要的影响。目前，国内外研究者主要采用自动化控制技术，如PLC、SCADA等，对水分环境进行控制。在水分环境控制方面，国外已经研究出了一些应用于不同类型植物的自动化水肥一体化控制系统，并在实际应用中取得了不错的效果。而在国内，虽然也有不少研究机构开展了类似的研究工作，但是还有很大的提升空间。植物的营养是其生长和发育的基础，因此营养环境的控制对植物的生产力和品质有着重要的影响。目前，国内外研究者主要采用自动化控制技术，如PLC、SCADA等，对营养环境进行控制。在营养环境控制方面，国外已经研究出了一些应用于不同类型植物的自动化施肥系统，并在实际应用中取得了不错的效果。而在国内，虽然也有不少研究机构开展了类似的研究工作，但是还有很大的提升空间。生长介质环境控制是指对植物根系所处的介质进行调控，以满足植物生长的需求。常见的生长介质包括土壤、水培介质、纤维素等。在国内外研究中，通常采用自动化控制技术，如PLC、SCADA等，对生长介质环境进行控制。国外研究者在生长介质控制方面也进行了一些探索，例如在水培环境中控制水质、pH值、溶解氧浓度等，以达到优化植物生长的目的。在国内，由于人工培育技术的发展还相对较为滞后，因此在生长介质控制方面的研究也相对较少。空气环境控制是指对植物所处的空气环境进行调控，包括温度、湿度、CO2浓度等因素。空气环境控制对于植物生长的影响同样非常重要。国外研究者通过自动化控制技术，如PLC、SCADA等，对空气环境进行精细控制，以实现优化植物生长的目的。例如，在植物工厂中，通常会控制CO2浓度、温度、湿度等因素，以提高植物的生产力和品质。在国内，空气环境控制方面的研究也在逐步开展中。总体来说，随着人工培育技术的不断发展，植物人工培育环境控制系统的研究也在不断深入。国内外的研究者们利用自动化控制技术，对植物的光照、水分、营养、生长介质和空气环境等因素进行精细控制，以实现植物生长的优化和提高植物品质的目的。虽然在某些方面国外已经取得了很大的进展，但是在国内仍然存在很多挑战和发展空间。未来，随着技术的进步和人们对健康生活需求的不断提高，植物人工培育环境控制系统的研究将会越 ‎来越重 ‎要，并 ‎有望得 ‎到更广 ‎泛的应用。通过对国内外研究现状的了解，我认识到一个好的人工培育环境控制系统应该是能够自动化控制营养液的温度、含量以及光照强度，同时还应该能够监测和记录植物生长的各种参数，以便进行数据分析和优化。此外，它应该是能够灵活适应不同的植物品种和生长阶段的，以确保获得最佳的植物生长结果。1.3主要研究内容本课题是设计一款植物人工培育环境控制系统，由STM32单片机作为主控，该系统由温度传感器、光敏电阻、超声波传感器、蜂鸣器、OLED显示屏、蓝牙模块等器件组成，由keil5设计出满足功能需求的运行程序，通过上位机的控制，以实现该系统的加热、补光、报警、数据显示等功能。此次设计的植物人工培育环境控制系统具有运行稳定、成本低廉的优点，有一定的实用意义。

第2章系统总体结构2.1设计方案第一：理论知识准备阶段，理解设计课题，认真研究课题所涉及到的内容，能够较好的掌握有关题目的知识；第二：确定系统各个模块，理清各个模块之间的关系，收集相关得到软硬件资料；第三：规划课题，确定系统组成结构，勾画出大体系统框架并在结构框架的基础上提出原理框图；第四：利用软件完成硬件电路部分设计并画出各部分电路图，将系统部件通过接口电路集合在一起，并画出电路图；第五：根据系统控制过程完成软件设计部分，绘制出主流程图；第六：进行模拟仿真，检查系统是否能够按照要求实现控制功能，整理论文。2.2功能需求分析2.2.1技术路线：1.硬件部分需要牙通信模块、上位机、下位机、OLED显示模块、设置模块、温度传感器、光照传感器、液位传感器、自动更换营养液装置、加热模块、补光模块。;

2.软件平台程序用keil5；

3.画原理图用AD；

4.编程语言用C语言；

5.设计结构框图.2.2.2预期结果：作品展示，完成一个植物人工培育环境控制系统设计，实现的功能主要有，蓝牙通信，手机端上位机上位机：1.接受下位机数据参数状况，并进行显示；2.设定系统时间；3.设定营养液温度阈值；4.设定环境光照阈值；5.设定营养液液位阈值；6.发送下位机指令补光（光照小于阈值，才会响应）；7.发送下位机指令自动半更换营养液/全更换营养液；8.发送下位机指令立即更换半更换营养液/全更换营养液；下位机：1.系统可根据上位机设置时间，进行显示当前时间；2.系统可实时监测营养液液位状况，显示，并发送上位机；3.系统可实时监测营养液温度状况，显示，并发送上位机；4.系统可实时监测环境光照状况，显示，并发送上位机；5.系统可根据上位机设定的周期，自动更换营养液：（1）接收上位机设定的更换周期；（2）根据当前时间来计算下次营养液更换时间，到达时间进行更换；（3）根据上位机设定的更换模式和营养液高度，更换一半（倒出一半，注入一半）/全部更换进行更换营养液；6.营养液温度低于设定值，开启加热设备；7.光照状况低于设定值时，可接受上位机指令开启/关闭补光；8.OLED显示相关参数；2.3单片机型号选择主控制芯片选择STM32F103C8T6，STM32F103C8T6单片机与普通51单片机相比有以下特点1、同样晶振的情况下，速度是普通51的8~12倍2、有8路10位AD3、多了两个定时器，带PWM功能4、有SPI接口。STM32系列单片机是一款高性能，功能强大的系列单片机。该系列单片机常被用于要求低成本、高性能和低功耗的嵌入式应用程序，其在功耗和集成方面也展现出良好的性能。由于其便捷的工具和简单的结构并且结合了强大的功能性，在业界很受欢迎。本实验采用的最小系统如下图。图2-3STM32最小系统原理图

第3章系统的硬件部分设计3.1系统总体设计本课题是设计一款植物人工培育环境控制系统，由STM32单片机作为主控，该系统由温度传感器、光敏电阻、超声波传感器、蜂鸣器、OLED显示屏、蓝牙模块等器件组成，由keil5设计出满足功能需求的运行程序，通过上位机的控制，以实现该系统的加热、补光、报警、数据显示等功能。此次设计的植物人工培育环境控制系统具有运行稳定、成本低廉的优点，有一定的实用意义。总体原理图如下所示：图3-1总体原理图3.2系统的主要功能模块设计3.2.1温度采集模块设计DS18B20是一款常用的高精度的单总线数字温度测量芯片。具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。1.测温范围为-55℃到+125℃，在-10℃到+85℃范围内误差为±0.4°。2.返回16位二进制温度数值3.主机和从机通信使用单总线，即使用单线进行数据的发送和接收4.在使用中不需要任何外围元件，独立芯片即可完成工作。5.掉电保护功能DS18B20内部含有EEPROM，通过配置寄存器可以设定数字转换精度和报警温度，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。6.每个DS18B20都有独立唯一的64位-ID，此特性决定了它可以将任意多的DS18b20挂载到一根总线上，通过ROM搜索读取相应DS18B20的温度值7.宽电压供电，电压2.5V~5.5VDS18B20返回的16位二进制数代表此刻探测的温度值，其高五位代表正负。如果高五位全部为1，则代表返回的温度值为负值。如果高五位全部为0，则代表返回的温度值为正值。后面的11位数据代表温度的绝对值，将其转换为十进制数值之后，再乘以0.0625即可获得此时的温度值。温度采集模块原理图如图所示。图3-2-1-1温度采集模块原理图图3-2-1-2温度采集模块实物图3.2.2光照强度采集模块设计光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。光照强度采集模块原理图如图所示。图3-2-2-1光照强度采集模块原理图图3-2-2-2光敏电阻实物图3.2.3超声波测距模块设计HC-SR04超声波模块常用于机器人避障、物体测距、液位检测、公共安防、停车场检测等场所。HC-SR04超声波模块主要是由两个通用的压电陶瓷超声传感器，并加外围信号处理电路构成的。两个压电陶瓷超声传感器，一个用于发出超声波信号，一个用于接收反射回来的超声波信号。由于发出信号和接收信号都比较微弱，所以需要通过外围信号放大器提高发出信号的功率，和将反射回来信号进行放大，以能更稳定地将信号传输给单片机。超声波模块有4个引脚，分别为Vcc、Trig（控制端）、Echo（接收端）、GND；其中VCC、GND接上5V电源，Trig（控制端）控制发出的超声波信号，Echo（接收端接收反射回来的超声波信号。主要参数：1.使用电压：DC—5V2.静态电流：小于2mA3.电平输出：高5V4.电平输出：底0V5.感应角度：不大于15度6.探测距离：2cm-450cm7.高精度：可达0.2cm超声波测距模块原理图如图所示。图3-2-3-1超声波测距模块原理图图3-2-3-2超声波测距模块实物图3.2.4蜂鸣器模块设计蜂鸣器是一种将电信号转换为声音信号的器件，常用来产生设备的按键音、报警音等提示信号蜂鸣器按驱动方式可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器有源蜂鸣器：内部自带振荡源，将正负极接上直流电压即可持续发声，频率固定无源蜂鸣器：内部不带振荡源，需要控制器提供振荡脉冲才可发声，调整提供振荡脉冲的频率，可发出不同频率的声音蜂鸣器有正负极，顶部印有+号的为正极，若蜂鸣器引脚没剪，则长的为正极，单片机引脚不能直接蜂鸣器，加NPN型三极管进行驱动，因为单片机的引脚驱动能力有限，蜂鸣器的功率比较大，所以需要通过三极管来驱动，R1为限流电阻，单片机引脚如果给高电平，则三极管导通，VCC便给蜂鸣器供电，如果给低电平，则三极管断开，PNP型三极管同理，只不过是单片机引脚输出低电平导通，输出高电平断开。蜂鸣器模块原理图如图所示。图3-2-4-1蜂鸣器模块原理图图3-2-4-2蜂鸣器实物图3.2.5显示模块设计0.96寸4针OLED屏模块是一种显示屏模块，它包括一个0.96英寸的OLED显示屏和4个引脚。这种OLED屏幕模块通常用于嵌入式系统和小型电子设备中，可以显示文本、图像和其他类型的信息。由于其小尺寸和低功耗，它们也常用于智能手表、健康追踪器和其他便携式设备中。此类模块通常使用SPI或I2C接口进行通信，并且支持多种分辨率和颜色模式。该模块有4个引脚，分别为VCC、GND、SCL和SDA。VCC是电源引脚，用于提供模块的电源，一般是3.3V或5V电源。GND是地引脚，用于提供模块的接地。需要接到负极电源上。SCL是时钟引脚，用于传输数据时的时钟信号。通常需要连接到主控芯片的时钟引脚。SDA是数据引脚，用于传输数据。通常需要连接到主控芯片的数据引脚。在使用I2C接口时，这个引脚也可以被称为SDA（串行数据线）。液晶显示模块原理图如图所示。图3-2-5-1显示模块原理图图3-2-5-2显示模块实物图3.2.6蓝牙模块设计TXD：发送端，一般表示为自己的发送端，正常通信必须接另一个设备的RXD。RXD：接收端，一般表示为自己的接收端，正常通信必须接另一个设备的TXD。正常通信时候本身的TXD永远接设备的RXD！自收自发：正常通信时RXD接其他设备的TXD，因此如果要接收自己发送的数据顾名思义，也就是自己接收自己发送的数据，即自身的TXD直接连接到RXD，用来测试本身的发送和接收是否正常，是最快最简单的测试方法，当出现问题时首先做该测试确定是否产品故障。也称回环测试。TTL电平：通常数据表示采用二进制，规定+5V等价于逻辑"1",0V等价于逻辑"0",称作TTL信号系统，是正逻辑RS232电平：采用-12V到-3V，等价于逻辑"0"，+3V到+12V的逻辑电平，等价于逻辑"1"，是负逻辑的。、核心模块使用HC-05从模块，引出接口包括VCC,GND,TXD,RXD,KEY引脚、蓝牙连接状态引出脚（STATE），未连接输出低，连接后输出高2、led指示蓝牙连接状态，快闪表示没有蓝牙连接，慢闪表示进入AT模式，双闪表示蓝牙已连接并打开了端口3、底板设置防反接二极管，带3.3VLDO，输入电压3.6~6V，未配对时电流约30mA，配对后约10mA，输入电压禁止超过7V！4、接口电平3.3V，可以直接连接各种单片机（AVR，PIC，ARM，MSP430等），5V单片机也可直接连接，无需MAX232也不能经过MAX232！5、空旷地有效距离10米(功率等级为CLASS2)，超过10米也是可能的，但不对此距离的连接质量做保证6、配对以后当全双工串口使用，无需了解任何蓝牙协议，支持8位数据位、1位停止位、可设置奇偶校验的通信格式，这也是最常用的通信格式，不支持其他格式。7、可以通过拉高34脚进入AT命令模式设置参数和查询信息8、体积小巧（3.57cm*1.52cm），工厂贴片生产，保证贴片质量。并套透明热缩管，防尘美观，且有一定的防静电能力。9、可通过a特率。蓝牙模块原理图如图所示。图3-2-6-1蓝牙模块原理图图3-2-6-2蓝牙模块实物图

第4章系统的软件设计4.1系统总体流程图当单片机初始化成功后会采集温度传感器、光敏电阻、超声波测距传感器的数据，然后通过OLED屏幕显示以上数据，根据上位机设定的阈值判定，当温度低于阈值的时，开启加热模式；反之，停止加热。当光照强度低于阈值时，开启补光模式；反之，关闭补光模式。当液位低于阈值时，开启蜂鸣器报警；反之，停止报警。最后将执行完操作后的状态重新反馈给传感器重新进行数据采集，做到实时数据的刷新。流程图如下所示。图4-1系统总体流程图4.2温度采集模块软件的设计当单片机初始化成功后会采集温度传感器传感器的数据，根据上位机设定的阈值判定，当温度低于阈值的时，开启加热模式；反之，停止加热。最后将执行完操作后的状态重新反馈给传感器重新进行数据采集，做到实时数据的刷新。流程图如下所示。图4-2温度采集模块子程序流程图4.3光照强度采集模块软件的设计当单片机初始化成功后会采集光敏电阻的数据，根据上位机设定的阈值判定，当光照强度低于阈值时，开启补光模式；反之，关闭补光模式。最后将执行完操作后的状态重新反馈给光敏电阻重新进行数据采集，做到实时数据的刷新。流程图如下所示。图4-3光照强度采集模块子程序流程图4.4超声波测距模块软件的设计当单片机初始化成功后会采集超声波测距传感器的数据根据上位机设定的阈值判定，当液位低于阈值时，开启蜂鸣器报警；反之，停止报警。最后将执行完操作后的状态重新反馈给传感器重新进行数据采集，做到实时数据的刷新。流程图如下所示。图4-4超声波测距模块子程序流程图4.5显示模块软件的设计在设计中需要显示当前时间、营养液的温度、光照强度、液位和营养液的添加方式信息。系统使用液晶显示数据,STM32单片机初始化完成后显示屏会自动写控制字，控制字为单片机中获得的数据，随后显示出来。图4-5显示模块子程序流程图

第5章系统测试5.1系统实物图如图所示。图5-1系统实物图5.2测试原理测试用例要包括欲测试的功能、应输入的数据和预期的输出结果。测试数据应该选用少量、高效的测试数据进行尽可能完备的测试；基本目标是：设计一组发现某个错误或某类错误的测试数据，测试用例应覆盖方面：输入用户实际数据以验证系统是满足需求规格说明书的要求；测试用例中的测试点应首先保证要至少覆盖需求规格说明书中的各项功能，并且正常。5.3加热功能测试当单片机初始化成功后会采集温度传感器传感器的数据，根据上位机设定的阈值判定，当温度低于阈值的时，开启加热模式；反之，停止加热。如图所示。图5-3-1温度传感器实物图图5-3-2加热继电器实物图5.4补光功能测试当单片机初始化成功后会采集光敏电阻的数据，根据上位机设定的阈值判定，当光照强度低于阈值时，开启补光模式；反之，关闭补光模式。如图所示。图5-4-1光敏电阻实物图图5-4-2LED灯实物图5.5报警功能测试当单片机初始化成功后会采集超声波测距传感器的数据根据上位机设定的阈值判定，当液位低于阈值时，开启蜂鸣器报警；反之，停止报警。如图所示。图5-5-1超声波传感器实物图图5-5-2蜂鸣器实物图5.6营养液补充功能测试系统可根据上位机设定的周期，自动更换营养液：（1）接收上位机设定的更换周期；（2）根据当前时间来计算下次营养液更换时间，到达时间进行更换；（3）根据上位机设定的更换模式和营养液高度，更换一半（倒出一半，注入一半）/全部更换进行更换营养液。如图所示。图5-6补充功能继电器实物图

总结与展望6.1总结系统软件的调试过程并不是一帆风顺，在调试过程中出現了一些错误。但在老师的辅导下，我总算发现了问题，并纠正了设计中的错误和不科学的地方。设计方案中的问题和解决方法主要包含下面一些层面。(1)在功率模块模拟仿真过程中，发现调试输出值一直达不上设计规定。查验基本原理错误后，发现电路板焊接时出现了一些技术问题，于是重新焊接。(2)应用仿真软件，发现错误代码。然后调整，发现在启用程序流程时，单片机没有正常复位，在程序流程中添加复位程序流程后才获得准确的結果。(3)在模拟测试时，一直提醒端口号P0存有逻辑错误。尽管不危害效果的输出，但在具体印刷制版过程中确实会危害电源电路。之后通过调研发现，数据信息发送错误代码表明时，未能分辨忙碌情况。之后在制定中添加忙碌情况分辨后，系统软件工作中一切正常，数据信息口也没有提醒逻辑错误。6.2展望随着人口的增加和城市化进程的加快，全球食品生产的需求与日俱增。然而，由于气候变化和土地使用的限制，传统的农业模式已经难以满足人类对食品的需求。因此，人工培育的植物已经成为未来的发展趋势。在未来，人工培育环境控制将会变得越来越重要，以确保高产量、高品质和节约资源的植物生产。在未来，植物人工培育环境控制的重点将是环境控制和能源使用效率。在现有技术的基础上，可以通过使用高科技设备来精确地控制植物生长的各个方面，包括温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、氧气浓度和营养成分。例如，智能LED照明系统可以根据植物的需要提供最适宜的光照，而智能温度和湿度控制系统可以确保环境温度和湿度始终在最适宜的范围内。此外，通过使用新技术如区块链技术，人工智能技术，远程监测技术等，可以提高植物的生长效率，降低生产成本，保证植物的生产品质。在能源使用效率方面，未来的植物人工培育环境将会更加注重能源节约和环保。绿色能源，如太阳能和风能，将会成为未来的主要能源来源，以确保环境的可持续性和生态友好型的生产模式。此外，新型的材料和设备的使用也可以提高能源利用效率，减少能源浪费。总之，植物人工培育环境控制的未来展望是十分广阔的。通过持续的技术创新和环境控制的不断优化，我们有信心实现高效、节能、绿色的植物生产模式。参考文献[1]赵芝芸.温室智能监控系统的设计与研究[D].江苏科技大学硕士学位论文.2021.[2]吴鸿霞.温室综合环境控制技术[J].江汉大学学报，2022.37(1):52-57.[3]刘雁征，滕光辉，刘世荣.温室环境控制系统的发展及现存问题[J].中国农学通报,2020(10):154-156.[4]王君，于海业，张蕾.温度环境控制系统的发展[J].中国农学通报.2021,26(12)371-375.[5]毕玉革，麻硕士.我国现代温室环境控制硬件系统的应用现状及发展[J].农机化研究,2020(3):16-17.[6]闫丰.基于无线传感器网络的粮仓温湿度监测系统的研究[D].燕山大学硕士学位论文.2021.[7]杨柳.基于ZigBee的无线传感器环境监测网络设计[D].上海交通大学硕士学位论文.2020.[8]沈佳栋.基于Web的嵌入式远程监控技术的研究[D].东华大学硕士学位论文。2020.[9]朱春馨,刘亚荣,谢晓兰,覃彦之.多肉植物大棚环境控制系统设计[J].电子设计工程,2023,31(01):189-193.[0]卢翠香,郑永德,邱春锦,陈政明,李碧琼,张祖堂,林俊扬.食用菌生长环境控制系统的设计与应用[J].现代农业科技,2022,(24):109-111+115.[11]彭丽红.物联网技术在温室环境控制系统中的应用[J].农业科技与信息,2022,(23):112-115.[12]容能威,刘仁鑫,杨卫平,胡惠玥.规模化生猪养殖设施环境控制技术应用研究现状与展望[J].黑龙江畜牧兽医,2022,(23):32-37.[13]范毓升,杨正乘,施沁希.基于物联网技术的生猪运输环境控制系统设计[J].无线互联科技,2022,19(21):86-88.[14]徐超,张红岩,汤茶琴,王润贤.浅析现代高标准生态茶园的环境控制[J].南方农业,2022,16(20):31-33+67.[15]云南省畜牧兽医科学院养猪与动物营养研究所畜禽养殖环境控制研究所云南省种猪性能测定站云南省种猪质量检验测试中心[J].云南畜牧兽医,2022,(05):48.[16]麻小娟,朱维娜,党建林.基于STM32的实验室环境控制系统[J].现代信息科技,2022,6(18):171-174+177.[17]K.Takaharu，K.Hiroya.EnvironmentalmeasurementforIndoorPlantFactorywithMicro-miniatureSizeWirelessSensor[C].ProceedingsofSICEAnnualConerence.Tokyo,Japan.2021,9:13-18.[18]J.E.Park.H.Murase.OptimalEnvironmentalConditionforMossProductioninPlantFactorySystem[C].Preprintsofthe18IFACWorldConferenceAug.28-Sep.2,2021:621-626.[19]J.Hwang，C.Shin，H.Yoe.StudyonanAgricultureEnvironmentMonitoringServerSystemusingWirelessSensorNetworks[J].Sensors.2011,10:11189-11211.[20]LiXiuhongSunZhongfu,HuangTianhu.EmbeddedWirelessNetworkControlSystem:anApplicationofRemoteMonitoringSystemforGreenhouseEnvironment[C].MulticonferenceonComputationalEngineeringinSystemsApplications.Beijing.2022:1719-1722.[21]SungWenTsaiYaoChisu,ChenJuiho.DevelopmentofaWirelessSensorNetworkforFactoryPowerMonitoringandAutomaticControl[J].MaterialsEngineeringforAdvancedTechnologies.2021,8:1346-1351.[22]PWright，D.Dornfeld.N.Ota.ConditionMonitoringinEnd-MillingUsingWirelessSensorNetworks[J].TransactionsofNAMRI/SME.2021.36:177-184.[23]NingWang,NaiqianZhang,MaohuaWang.WirelessSensorsinAgricultureandFoodIndustry-RecentDevelopmentandFuturePerspective[C].The2004CIGRIntenationConference.Beijing，2020.

原理图

源代码#include"sys.h"#include"delay.h"#include"tim.h"#include"port.h"#include"app.h"#include"oled.h"#include"usart3.h" #include"adc.h"#include"hcsr04.h"#include"ds18b20.h"#include"rtc.h" intmain(void){ delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级 system_Time_Init(9,7199); RTC_Init(); adc_init(); hsr04_init(); DS18B20_Init(); sys_gpio_init(); OLED_Init(); //初始化OLED OLED_Clear();OLED_ShowString(0,0,"nihao",12); USART3_Config(9600);//lanyawhile(1) { app(); } }//#include"dht11.h"#include"delay.h"u8temperature,humidity;//复位DHT11voidDHT11_Rst(void) { DHT11_IO_OUT(); //SETOUTPUT DHT11_DQ_OUT=0; //拉低DQ delay_ms(20); //拉低至少18ms DHT11_DQ_OUT=1; //DQ=1 delay_us(30); //主机拉高20~40us}//等待DHT11的回应//返回1:未检测到DHT11的存在//返回0:存在u8DHT11_Check(void) { u8retry=0; DHT11_IO_IN();//SETINPUT while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11会拉低40~80us { retry++; delay_us(1); }; if(retry>=100)return1; elseretry=0;while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//DHT11拉低后会再次拉高40~80us { retry++; delay_us(1); }; if(retry>=100)return1; return0;}//从DHT11读取一个位//返回值：1/0u8DHT11_Read_Bit(void) { u8retry=0; while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变为低电平 { retry++; delay_us(1); } retry=0; while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待变高电平 { retry++; delay_us(1); } delay_us(40);//等待40us if(DHT11_DQ_IN)return1; elsereturn0; }//从DHT11读取一个字节//返回值：读到的数据u8DHT11_Read_Byte(void){ u8i,dat; dat=0; for(i=0;i<8;i++) { dat<<=1; dat|=DHT11_Read_Bit(); } returndat;}//从DHT11读取一次数据//temp:温度值(范围:0~50°)//humi:湿度值(范围:20%~90%)//返回值：0,正常;1,读取失败u8DHT11_Read_Data(u8*temp,u8*humi){ u8buf[5]; u8i; DHT11_Rst(); if(DHT11_Check()==0) { for(i=0;i<5;i++)//读取40位数据 { buf[i]=DHT11_Read_Byte(); } if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]) { *humi=buf[0]; *temp=buf[2]; } }elsereturn1; return0; }//初始化DHT11的IO口DQ同时检测DHT11的存在//返回1:不存在//返回0:存在 u8DHT11_Init(void){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE); //使能PG端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0; //PA4端口配置 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //初始化IO口 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0); //PE11输出高 DHT11_Rst();//复位DHT11 returnDHT11_Check();//等待DHT11的回应}#include"hcsr04.h"#include"delay.h"u8overcount=0;voidTIM4_IRQHandler(void){ if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_Update)!=RESET) { TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update); overcount++; }} voidTIM4_Int_Init(void){TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure; NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE); //定时器TIM3初始化 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=999;//设置在