智慧茶园监控系统的设计

目录 4 4 4 第二章系统设计方案 7 7第三章系统硬件设计 8(一)STM32F103C6T6主机系统 8 第四章系统软件设计 第五章系统运行与测试 第一章绪论导致的植株生长问题。同时，系统还具备远程监控功能，家庭成员可通过手机(二)研究现状成了丰富的种植知识库，并结合实时监测的环境参数(如土壤湿度、温度和光照确保植物在缺水时得到及时补充。用户还可以通过手机APP设置定时提醒或自本系统以STM32单片机为基础，通过数据层、应用层、传输层交互连接，境参数实时显示界面软件设计实现经过协调器节点和微控制器转发的植株生长第二章系统设计方案用WIFI的局域网进行无线连接达到远程操作要求。的无线数据并解析出其意义，并成功进行处理。对于APP,主要就是通过局域网111土空调补光开关传输屠数飘属图2.1系统框架士出减应用展开厚璃月第三章系统硬件设计的茶园智能化管理系统，实现了远程监控、自动灌溉补光及安全报警等功能，同光照强度检测模块空气温度检图3.1硬件组成框图ARMv7架构的32位Cortex-M3内核，1.WIFI模块234567表3.1热点设置AT指令集发送指令作用重启生效密方式开启多连接开启服务器，默认端口为333向IDO发送25字节的数据包6V电池盒56VCCNC123234124模块地址为0100011,接VCC时模块地址为1011100。99bitl8271指令指令码注释写入指令读取数据通知模块准备对其读取通电等待测量指令在11x分辨率下测量光照强度校验位停止位None8■十六进制示光照强度>100光照强度→>102先照确度>1012SGND234ADDR351图3.11光照强度检测电路图本系统选用DS18B20模块用来获得空气温度，如图3.12所示：波特率8温度温度□白动度十六进道321图3.14空气温度检测电路图的水量，在本系统中选用5V小型水泵进行模拟，如图3.15所示：图3.15小水泵为了保证模拟的严谨，尽管其电压只为5V,依旧采用独立电源和继电器的方式进行使用。独立电源选用4节5号电池的电池盒组，共6V电压，继电器选图3.16电池盒组图3.17继电器继电器IN控制引脚连接单片机PB5,电池盒与水泵进行连线接入继电器的公共端和常闭端，当IN输入低电平时，继电器公共端与常闭段闭合，水泵得电图3.183WLED模块234有源蜂鸣器AODO1231第四章系统软件设计数据)、智能控制(如自动补水补光)及安全报警。通过划分多个子功能模块，(一)程序执行流程YYNYNN图4.1程序流程图(二)核心代码分析//串口1接收中断函数uint16_tTQR_Data_Bite;if(USART_GetITStatus(USART1,USART_ITRXNE)!=RESET){//检//TCP接收数据开始if((TQR_Data_Bite==‘#)&&(cmdflag==FALSE)){//}elseif((TQR_Data_Bite=='#)&&(cmdflag==2)){}区2,用于调试}以及mode2(模式变量)等状态信息。%d,\"mode2\":%d,I"wendu\":%d}",shidu,shiduFlag,(int)model,wendu=DS18B20_Get_Temp();//空气温度}。例如，若命令要求设置湿度阈值或光照阈值，或控制自动补水//TCP数据解析//土壤湿度阈值设置p=strstr(tcpData,"shiduFlatemp++;/直到目标tag出现p=getObjNextTagAddr(}p=getObjNextTagAddr(}if(cnt==0){//模式关闭i=numPow(10,cnt-1);//获得10的倍数num+=(*p-'0)*i;//数字和p--;}}}//模式1自动浇水开关设置p=strstr(tcpData,"modeif(value==0){//模式关闭}}/光照强度阈值设置p=strstr(tcpData,"lightFlavalue=tepData_getNum(getObjNext}}当模式1被激活时，系统进入土壤湿度检测及补水流程。首先，通过调用随后，系统将采集到的土壤湿度与预设的阈值shiduFlag进行比较。如果土壤湿度低于阈值，表明植物需要补水，此时系统将执行一系列操作以响应这一需求。当检测到土壤湿度低于阈值时，系统首先通过mode1Cnt=3*20;(假设每次中断处理间隔为50ms,则此处代表设置延时约3秒)来设定一个触发持续时间，位时，系统会检查modelCnt的值。如果modelCnt不为0,则递减其值以继续延时；若modelCnt减至0,则通过TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);关闭定时器，并可。具体代码如下所示：if(model==0x01){//模式1开启if(modelCnt==0){//未触发中->即没有触发持续时间->判断是否if(shidu<shiduFlag){//模式1被触发modelCnt=3*20;//添加触发持续时间3秒(假设每次中断处理是50ms)}}/定时器50ms中断->作为水泵开启的延时(代码片段未完全展示定voidTIM2_IRQHandler(void){//定时器2中断服务例程if(TIM_GetFlagStatus(TIM2,TIM_FLAG_Update)!=RESET){//TIM_ClearFlag(TIM2,TIM位if(modelCnt!=0){//如果modelCnt不为0modelCnt--;//减少modelCntTIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//关闭定时器}}}}当模式2被激活时，系统会自动检测光照强度。这一过程通过调用read函数关闭补光灯。由于检测模块被巧妙地放置在LED模块的作用范围之外，其参数不会受到LED模块发光的影响，因此可以准确地反映环境光照情况if(mode2==0x01){//模式2开启if(light<lightFlag){//模式2被触发}从DS18B20温度传感器读取当前的温度数据，并将其转换为摄氏度值。代码启动温度转换过程，并通过特定的命令序列从传感器读取温度的低8位和高8{DS18B20_Start();//开始温度转换DS18B20_Rst();/复位DS18B20DS18B20_Check();//等待DS18B20的回应DS18B20_Write_Byte(0xcc);//忽略64位ROM地址直接向传感器发命令{}}第五章系统运行与测试图5.1系统实物测试点预计效果测试结果亮，一段时间后单片机系统提示灯亮打开手机WIFI,可以在列表中发现一正常连接正常警系统开关的数值与状态将YL-69模块放入水中或离开水中，APP对应数据将发生变化且水泵会随之关闭和开启用灯照射BH1750模块或用手进行遮正常模块会随之关闭和开启点燃打火机并将其火焰吹灭，靠近MQ-2模块，蜂鸣器鸣叫设置光的开关设置点击按钮，APP主界面对应的阈值数泵的关闭和开启APP主界面对应的部分消失，且开启的LED模块和水泵都会关闭，土壤湿度和光照强度不在启作用正常(4)完成编码后，对于系统进行集成测试，严格按照需求文档进行系统测展望未来，茶园种植环境监控调节系统的应用前景将更加广阔且充满潜壤pH值、养分含量监测等，以实现更全面的植株生长环境管理。用户也将能够通过更加智能化的APP界面，获得更加个性化和定制化的种植建[1]宁金星.基于物联网控制技术的植物养殖系统分析[J].数码设计.2021年第004期学刊.2022年第2期[4]薛迪杰.基于ESP8266的物联网远程监控系统.电子制作.2021年第11期[5]宣慧.孙佳昊.程实.蔡艳婧.胡传志.基于I2C总线实验设计.实验技术与管理.2020年第1期应用[J]