第一章緒論1.1研究的背景農(nóng)業(yè)溫室智能化監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)，采用STM32作為核心技術(shù)，正逐漸成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力。步入21世紀(jì)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的進(jìn)步不斷推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用率需求的增長(zhǎng)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)高效、精確及智能化技術(shù)的需求，傳統(tǒng)的人工管理模式開(kāi)始顯現(xiàn)出其局限性。土壤質(zhì)量和氣候條件（如高溫生長(zhǎng)天數(shù)）對(duì)農(nóng)民選擇保險(xiǎn)合同的覆蓋水平有顯著影響。在土壤質(zhì)量較好、氣候條件較為有利的地區(qū)，農(nóng)民更傾向于選擇高覆蓋水平的收入保險(xiǎn)或產(chǎn)量保險(xiǎn)REF_Ref30627\r\h[1]。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚主要依賴(lài)人工定期檢查環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、光照強(qiáng)度等，這種方式效率低下且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性難以保證。由于人工操作的局限性，傳統(tǒng)大棚在環(huán)境調(diào)控上存在較大的誤差，容易導(dǎo)致作物生長(zhǎng)條件不理想，進(jìn)而影響產(chǎn)量和品質(zhì)。此外，傳統(tǒng)大棚的管理方式成本較高，且難以應(yīng)對(duì)突發(fā)環(huán)境變化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正快速嶄新崛起，為農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)控系統(tǒng)增添了高效的技術(shù)引擎。采用傳感器技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)及智能處理技術(shù)，系統(tǒng)快速收集并分析環(huán)境數(shù)據(jù)，據(jù)此，自動(dòng)調(diào)整溫室環(huán)境以契合作物生長(zhǎng)特點(diǎn)，如灌溉、通風(fēng)、補(bǔ)光等，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化管理。農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以促進(jìn)農(nóng)作物生產(chǎn)效率提高，還能一定程度上削減資源的浪費(fèi)，保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全水平，本系統(tǒng)能夠?qū)厥业臏貪穸冗M(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最佳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境改善，系統(tǒng)可對(duì)溫室二氧化碳濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析，有效阻止活性氧的聚集。運(yùn)用抗氧化劑或調(diào)整植物激素的濃度梯度，顯著增強(qiáng)植物對(duì)干旱的防御力REF_Ref31336\r\h[2]。系統(tǒng)也能實(shí)時(shí)對(duì)土壤濕度和光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以防止過(guò)度灌溉、光照不足等帶來(lái)的負(fù)面后果，為產(chǎn)品打造更有利的條件，該系統(tǒng)也具備分析數(shù)據(jù)的能力，預(yù)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，讓用戶(hù)更方便地及時(shí)實(shí)施管理，并就出現(xiàn)的不良問(wèn)題采取對(duì)應(yīng)辦法。系統(tǒng)發(fā)展于日益膨脹的市場(chǎng)需求里，還收獲了政府政策的大力支撐，我國(guó)農(nóng)業(yè)部正著手推廣應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用以扶持智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)優(yōu)化效果更明顯，伴隨用戶(hù)對(duì)溫室大棚產(chǎn)品的需求持續(xù)上揚(yáng)，在該時(shí)期，在農(nóng)業(yè)溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起到了關(guān)鍵的后盾作用。因此，對(duì)農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化的研究主要基于傳統(tǒng)溫室監(jiān)測(cè)方法的缺陷和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)高效、準(zhǔn)確和智能化管理的需求。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的發(fā)展為該系統(tǒng)的實(shí)施提供了技術(shù)支持，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展也不斷為該系統(tǒng)的研究和實(shí)施提供支持。得益于科技進(jìn)步和政府激勵(lì)政策的雙重推動(dòng)力，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正逐步普及高端溫室監(jiān)控系統(tǒng)，其效用日益凸顯。

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近期，我國(guó)在智能溫室監(jiān)控技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了顯著的成就，采用了STM32微控制器技術(shù)途徑，推動(dòng)研究與應(yīng)用進(jìn)入新階段。楊景超及團(tuán)隊(duì)攜手合作，成功研制出一套融合STM32與ESP8266技術(shù)的智能溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。。提出了一種基于STM32和ESP8266模塊的溫室環(huán)境智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制，集成了溫度、濕度、光照和土壤水分傳感器，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)測(cè)效率和智能化水平REF_Ref31509\r\h[3]。物聯(lián)網(wǎng)及嵌入式技術(shù)的快速變革，極大地推動(dòng)了溫室智能化水平的飛躍。比如說(shuō)，基于STM32和ESP8266控制器的智能溫室監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了溫濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)灌溉等功能，并在遼寧省云錦市的蔬菜大棚中進(jìn)行了測(cè)試REF_Ref31620\r\h[4]。天津科技大學(xué)是該團(tuán)隊(duì)的根，胡孟林等成員是團(tuán)隊(duì)的中堅(jiān)力量，成功構(gòu)建了一款采用STM32技術(shù)的農(nóng)業(yè)溫室智能化管理系統(tǒng)，這一創(chuàng)新為我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的飛躍注入了新的能量。此外，其他研究如基于ZigBee/WiFi的智慧大棚系統(tǒng)、基于PLC的智能溫室控制系統(tǒng)等，也在不斷豐富和完善農(nóng)業(yè)大棚的智能化解決方案REF_Ref31685\r\h[5]。國(guó)外在智慧農(nóng)業(yè)大棚的研究中，荷蘭、日本和美國(guó)等國(guó)家處于領(lǐng)先地位。這些國(guó)家或地區(qū)高度重視無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)和智能溫室監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。例如，荷蘭大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，日本建成了世界上第一座自動(dòng)作業(yè)的植物工廠(chǎng)，并開(kāi)發(fā)了設(shè)施栽培計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于作物生長(zhǎng)過(guò)程的治理、測(cè)量、控制和培育REF_Ref31747\r\h[6]。這些系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)采集和分析環(huán)境數(shù)據(jù)，還能通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至云端或本地PC端，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷監(jiān)控。同時(shí)，這些系統(tǒng)還支持報(bào)警通知、設(shè)備控制和精細(xì)化農(nóng)業(yè)管理REF_Ref31812\r\h[7]。在國(guó)外，美國(guó)、荷蘭等國(guó)家在智能溫室方面花了大量功夫，做了大量工作，他們利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析天氣、灌溉、溫室自動(dòng)化、人工滴灌和病蟲(chóng)害防治，以提高生產(chǎn)率、降低成本并確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量REF_Ref31894\r\h[8]。美國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功采納了智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)在技術(shù)方面的一大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)跟蹤，數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)途徑上傳至服務(wù)器，對(duì)實(shí)施有效監(jiān)控與管理起到積極作用。英國(guó)的研究人員也開(kāi)發(fā)了類(lèi)似的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，他們利用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制器，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理REF_Ref31985\r\h[9]。荷蘭通過(guò)建造溫室系統(tǒng)成功地解決了農(nóng)業(yè)空間不足的問(wèn)題，以色列利用現(xiàn)代灌溉技術(shù)解決了當(dāng)?shù)氐母珊祮?wèn)題，日本開(kāi)發(fā)出了小巧密集的微控制器模型。這些國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)展溫室系統(tǒng)的關(guān)鍵在于因地制宜REF_Ref32061\r\h[10]。1.3研究的目的和意義本次研究借助收集并分析不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)，諸如溫度、周遭濕度、光照的具體強(qiáng)度、土壤的具體濕度、二氧化碳的具體濃度等數(shù)據(jù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供了決策相關(guān)的支持，以此提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平，其具體目的為實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，持續(xù)從數(shù)據(jù)里總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找出里面存在的弊端并進(jìn)行改善，以制定更合理的管理策略，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與智能化水平，減少系統(tǒng)出現(xiàn)失誤以及人工的勞作，最終實(shí)現(xiàn)高效、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式REF_Ref32136\r\h[11]。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚靠人工實(shí)施操作，而且效率不高，人工所承擔(dān)的勞動(dòng)量大，而且所需成本高，農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)憑借自動(dòng)操控風(fēng)扇、水泵、照明等器械，降低人工干預(yù)，從而降低勞動(dòng)成本以及因環(huán)境變化引起的農(nóng)作物損失，系統(tǒng)憑借物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)實(shí)施自動(dòng)、準(zhǔn)確的控制及監(jiān)測(cè)，優(yōu)化生長(zhǎng)環(huán)境以及生產(chǎn)的流程，提升農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，降低生產(chǎn)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)與成本數(shù)額REF_Ref32198\r\h[12]。農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)是借助現(xiàn)代科技技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境實(shí)施智能管理的器械，擁有在不同環(huán)境下采集、留存并精準(zhǔn)分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的能力，對(duì)保證植物有良好的生長(zhǎng)條件十分關(guān)鍵REF_Ref32260\r\h[13]。農(nóng)業(yè)大棚借助自動(dòng)化管理并削減人工勞動(dòng)，顯著降低了生產(chǎn)費(fèi)用，又讓農(nóng)作物收成增多。就好比水泵灌溉和施肥系統(tǒng)可精準(zhǔn)管理水和肥料的運(yùn)用，降低物資損耗，進(jìn)而提升植物生長(zhǎng)效率與收益REF_Ref32325\r\h[14]。依靠智能管理及精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)能明顯提高作物的產(chǎn)量以及質(zhì)量，帶動(dòng)農(nóng)民收入增長(zhǎng)，這個(gè)系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程監(jiān)控模式，使用簡(jiǎn)單快速，用戶(hù)在任何時(shí)候都可借助手機(jī)或電腦實(shí)時(shí)查看大棚參數(shù)，為用戶(hù)增添更多便捷。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)占據(jù)核心地位，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)跟蹤并調(diào)整溫度、濕度、光照等關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，以此提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量并降低生產(chǎn)開(kāi)銷(xiāo)，此系統(tǒng)的運(yùn)用利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變REF_Ref32387\r\h[15]。采用實(shí)施基于STM32微控制器和ESP8266模塊的智能系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控大棚內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，囊括溫度、環(huán)境濕度、土壤的含水濕度、光照強(qiáng)度大小等，一定程度上改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平，切實(shí)提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率REF_Ref32446\r\h[16]。依靠掌握計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，我們可更好地開(kāi)展農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，以此進(jìn)一步改善系統(tǒng)的效率及可靠性REF_Ref32505\r\h[17]。在研究農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，我們的目的和意義主要是探討怎樣運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效自動(dòng)化管理，這種方法不僅能提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)量，而且可以降低生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的成本，最終切實(shí)促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，推動(dòng)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的繁榮及可持續(xù)發(fā)展，我們這項(xiàng)研究方能挖掘出更重要的理論價(jià)值以及重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1.4研究的內(nèi)容及方法溫室環(huán)境智能監(jiān)控單元，主要依賴(lài)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能控制技術(shù)，對(duì)溫室大棚的環(huán)境指標(biāo)實(shí)施實(shí)時(shí)跟蹤與智能處理。系統(tǒng)巧妙地吸納了多種感應(yīng)器，對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行無(wú)死角監(jiān)測(cè)，集成了溫濕度測(cè)量、亮度感應(yīng)器、土壤水分監(jiān)控、CO2濃度檢測(cè)、OLED顯示屏、警報(bào)鳴響器、通風(fēng)設(shè)備與灌溉泵等多元化功能。在智慧大棚系統(tǒng)中，CC2530芯片也通常作為ZigBee節(jié)點(diǎn)的核心控制器，來(lái)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和無(wú)線(xiàn)傳輸REF_Ref32563\r\h[18]。大棚各角落遍布，檢測(cè)裝置無(wú)處不在，它們承擔(dān)監(jiān)控義務(wù)，實(shí)時(shí)跟蹤并記錄空氣的溫度、濕度、光照及二氧化碳濃度等關(guān)鍵環(huán)境變量，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)（如WiFi、ZigBee等）傳輸至云平臺(tái)進(jìn)行分析處理REF_Ref32691\r\h[19]。融合云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)方案，執(zhí)行溫室的即時(shí)監(jiān)控與智能控制，成效顯著REF_Ref32629\r\h[20]。依托于高精尖技術(shù)，積極改善作物生長(zhǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)質(zhì)量與品質(zhì)的雙重飛躍，還極大減少資源的浪費(fèi)以及人工成本，農(nóng)業(yè)發(fā)展正朝著高效及可持續(xù)化的方向前進(jìn)，大棚環(huán)境調(diào)控依賴(lài)智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐，在維持有利生長(zhǎng)條件的同時(shí)，也可提升農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)率及品質(zhì)，該系統(tǒng)憑借傳感器采集實(shí)時(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)，憑借數(shù)據(jù)分析去調(diào)整環(huán)境參數(shù)，做出對(duì)應(yīng)的反饋，以保證給農(nóng)作物提供最有利的生長(zhǎng)條件。在使用農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)候用戶(hù)既可以使用手機(jī)也可以使用電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)和控制溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，從而更方便于管理。系統(tǒng)還可以利用各種傳感器實(shí)時(shí)的記錄大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析，來(lái)確保農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的進(jìn)行環(huán)境管理。該系統(tǒng)還支持以下一系列的自動(dòng)化功能，其中包括高清視頻監(jiān)控設(shè)備，可以在全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控大棚內(nèi)部的環(huán)境情況，從而發(fā)現(xiàn)異常情況并發(fā)出報(bào)警。采用STM32及ESP8266技術(shù)的智能溫室環(huán)境監(jiān)管平臺(tái)，該系統(tǒng)利用串口高效通信，把所采集到的溫濕度和光照等所有的數(shù)據(jù)都傳輸至OneNET平臺(tái)，并且通過(guò)MQTT消息格式發(fā)布到指定的主題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控REF_Ref18\r\h[21]。

第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1需求分析農(nóng)業(yè)大棚智能控制系統(tǒng)包括功能需求、技術(shù)架構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)景和經(jīng)濟(jì)效益等的需求分析，將先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合，可以顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和管理水平，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，可以綜合考慮農(nóng)業(yè)大棚從物理環(huán)境到自動(dòng)化控制的過(guò)程，包括對(duì)光照、溫度、濕度、土壤濕度、二氧化碳濃度等的要求，關(guān)注大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等各種相關(guān)科技的發(fā)展趨勢(shì)?？偟膩?lái)說(shuō)，農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)包括不同的需求和技術(shù)，以最大限度地發(fā)揮現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的效益，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)量，方便管理者管理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求如下，各項(xiàng)要求如表2.1所示。表2.1器件型號(hào)顯示屏OLED溫濕度傳感器DHT11光照傳感器光敏電阻CO2濃度傳感器SGP30土壤濕度傳感器S10WIFI通信功能ESP8266（1）達(dá)成顯示效果，選取一款匹配的顯示設(shè)備，OLED或液晶顯示裝置可供挑選，將采集的數(shù)據(jù)同步至該裝置內(nèi)存儲(chǔ)。關(guān)注農(nóng)業(yè)溫室的最新運(yùn)行狀態(tài)反饋，運(yùn)用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施處理程序，數(shù)據(jù)最終上傳至云端數(shù)據(jù)庫(kù)，輕松實(shí)現(xiàn)手機(jī)端實(shí)時(shí)監(jiān)控及數(shù)據(jù)直觀(guān)呈現(xiàn)。圖2.1中OLED屏幕展現(xiàn)無(wú)遺。圖2.1OLED顯示屏（2）配置DHT11型號(hào)的溫濕度感應(yīng)單元，系統(tǒng)即時(shí)搜集并顯示當(dāng)前的溫濕度狀況，在屏幕上清晰呈現(xiàn)。一旦溫濕度數(shù)值越過(guò)了既定標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，風(fēng)扇會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)以進(jìn)行調(diào)節(jié)，即時(shí)調(diào)整室內(nèi)氣候的均衡性，構(gòu)筑一個(gè)宜人的室內(nèi)氣候場(chǎng)所。DHT11溫濕度傳感器如圖2.2所示。圖2.2DHT11溫濕度傳感器（3）探討光亮暗變化，通過(guò)光敏電阻和光敏二極管技術(shù)實(shí)現(xiàn)，對(duì)所采集信號(hào)執(zhí)行采樣與解析，系統(tǒng)可以自動(dòng)開(kāi)燈進(jìn)行農(nóng)作物補(bǔ)光。光敏電阻如圖2.3所示。圖2.3光敏電阻（4）利用CCS811模塊，輕松掌握二氧化碳濃度，直觀(guān)呈現(xiàn)，將其顯示在顯示屏中，二氧化碳含量一旦觸及既定的警示界限點(diǎn)，系統(tǒng)蜂鳴器自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警，發(fā)出警報(bào)音。圖2.4直觀(guān)地揭示了二氧化碳檢測(cè)儀的外貌。圖2.4二氧化碳傳感器（5）土壤濕度檢測(cè)可以通過(guò)S10來(lái)讀取傳感器輸出土壤濕度數(shù)值，將其顯示在顯示屏中，當(dāng)檢測(cè)到的土壤濕度低于閾值時(shí)，灌溉系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)水泵，實(shí)現(xiàn)水分的補(bǔ)充，調(diào)節(jié)土壤濕度至適中水平，激發(fā)作物旺盛成長(zhǎng)動(dòng)力。S10土壤濕度傳感器如圖2.5所示。圖2.5S10土壤濕度傳感器（6）WiFi通信功能可以使用ESP8266模塊，將所得信息上傳到云端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，借助手機(jī)軟件對(duì)農(nóng)業(yè)溫室實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)督。ESP8266模塊如圖2.6所示。圖2.6ESP82662.2總體設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能控制算法作為應(yīng)用重點(diǎn)，對(duì)溫室大棚環(huán)境參數(shù)進(jìn)行智能分析與處理。核心控制模塊采用STM32單片機(jī)，全面實(shí)施系統(tǒng)操作與數(shù)據(jù)解析程序，監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)如溫濕度、光照、土壤濕度及二氧化碳濃度的傳感器，電風(fēng)扇，降溫神器；水泵，土壤濕度提升的得力盟友；OLED顯示屏，數(shù)據(jù)展示窗口。憑借系統(tǒng)架構(gòu)的支撐，設(shè)備完成了整合流程，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)搜集活動(dòng)，數(shù)據(jù)內(nèi)容直接呈現(xiàn)于OLED屏幕，無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能已兼容，同步映射至手機(jī)應(yīng)用界面。系統(tǒng)架構(gòu)圖進(jìn)行了全面剖析，如圖2.1所示。技術(shù)程序框圖如下圖2.2所示。圖2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖圖2.2技術(shù)程序框圖2.3總體技術(shù)方案論證2.3.1微控制器的選型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心控制部件非微控制器莫屬，占據(jù)主導(dǎo)地位，其選取對(duì)系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能與穩(wěn)定性產(chǎn)生關(guān)鍵性作用。因此，在構(gòu)建適當(dāng)?shù)耐鈬娐芬詽M(mǎn)足不同的開(kāi)發(fā)要求時(shí)，選擇合適的微控制器尤為重要?，F(xiàn)下微控制器應(yīng)用領(lǐng)域，51系列與STM32系列微控制器在應(yīng)用界域內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)角色。STC89C52微控制器是51系列微控制器的典型代表，由于其編程簡(jiǎn)單、使用方便，已成為嵌入式硬件開(kāi)發(fā)初學(xué)者的理想選擇。然而，51系列單片機(jī)的硬件配置不算復(fù)雜，處理效率不高，每次操作僅限于8位數(shù)據(jù)集。因此，項(xiàng)目實(shí)施階段進(jìn)行時(shí)，51系列單片機(jī)的系統(tǒng)資源顯然無(wú)法達(dá)到項(xiàng)目設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。STM32微處理集成模塊，實(shí)施ARMCortex-M3核心架構(gòu)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，該型號(hào)STM32F103C8T6因擁有眾多硬件資源及卓越的功能表現(xiàn)而備受好評(píng)，它能夠高效地在單次操作中處理32位的數(shù)據(jù)量，從而實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)處理能力。可用C語(yǔ)言對(duì)其編程，其結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言使其邏輯非常清晰。此外，該設(shè)備支持多種外部接口，包括IO口的多種功能，例如串口、SPI（串行外設(shè)接口）和IIC（I2C）等通信接口。經(jīng)過(guò)全面評(píng)估，STM32在處理能力、資源豐富度以及硬件支持等方面明顯優(yōu)于51單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用的是STM32作為主導(dǎo)控制芯片。STM32F103C8T6單片機(jī)如圖2.2所示。圖2.2STM32F103C8T6單片機(jī)2.3.2顯示模塊的選型LCD1602顯示屏僅需11個(gè)數(shù)據(jù)接口，操作簡(jiǎn)便，相較于LCD12864，焊接作業(yè)輕松方便，單片機(jī)的IO端口占用空間不多。但是LCD1602屏幕只能夠顯示兩行數(shù)據(jù)，因此它的數(shù)據(jù)顯示相對(duì)較少，不能滿(mǎn)足一些設(shè)計(jì)需求。OLED與液晶LCD12864兩種屏幕技術(shù)均能高效展示出大量數(shù)據(jù)，完全契合設(shè)計(jì)指標(biāo)。此OLED屏幕的尺寸僅為0.96英寸，需留意辨認(rèn)，辨認(rèn)細(xì)節(jié)是必須的步驟。然而，OLED技術(shù)顯現(xiàn)出全面的強(qiáng)勢(shì)表現(xiàn)，焊接時(shí)，僅用兩個(gè)引腳即可完成數(shù)據(jù)傳遞，操作簡(jiǎn)便，溫度適用范圍更寬闊，其耐久性得到了有效優(yōu)化。經(jīng)過(guò)深入分析后，屏幕應(yīng)優(yōu)先呈現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚的核心環(huán)境數(shù)據(jù)點(diǎn)，也需兼顧焊接作業(yè)的便利性等相關(guān)條件，因此，我們決定采用OLED液晶顯示系統(tǒng)，圖2.3中可見(jiàn)其外形。圖2.3OLED液晶顯示2.3.3二氧化碳傳感器的選型使用的是SGP30二氧化碳傳感器。該技術(shù)運(yùn)用紅外吸收作為其運(yùn)作基礎(chǔ)，紅外輻射與探測(cè)器聯(lián)合構(gòu)建的系統(tǒng)，二氧化碳分子逗留在傳感設(shè)備內(nèi)，隨后發(fā)生了反應(yīng)過(guò)程，探測(cè)器對(duì)紅外輻射中的一部分能量進(jìn)行了采集，進(jìn)而，依據(jù)紅外輻射吸收量，對(duì)二氧化碳濃度進(jìn)行測(cè)定。其次，它的測(cè)量誤差小，重現(xiàn)性好，可用于對(duì)精確度要求較高的場(chǎng)合：CO2濃度范圍為400~60000ppm；響應(yīng)速度快，可快速檢測(cè)空氣中CO?和VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）濃度的變化。功耗低，在節(jié)能模式下工作時(shí)可以降低功耗。SGP30因其使用壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定（即使在連續(xù)運(yùn)行的情況下）而被認(rèn)可為CO?傳感器。SGP30二氧化碳濃度傳感器如圖2.4所示。圖2.4SGP30二氧化碳濃度傳感器2.3.4溫濕度檢測(cè)傳感器的選型實(shí)施DHT11型號(hào)的溫濕度傳感組件。本模塊納入線(xiàn)性集成元件的范疇，設(shè)有溫濕度探測(cè)系統(tǒng)，元件阻值變化可用于感應(yīng)外部溫濕度，并能將這些變化直接映射為單片機(jī)可用的信號(hào)。在此模塊中，數(shù)據(jù)傳輸變得極其簡(jiǎn)易，溫濕度信息傳輸，一根導(dǎo)線(xiàn)足矣，增設(shè)了數(shù)據(jù)核實(shí)程序，維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)木_度，農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部溫度只需檢測(cè)0℃~40℃，DHT11符合檢測(cè)范圍，因此采用該模塊，DHT11溫濕度傳感器外形圖如圖2.5所示。圖2.5DHT11溫濕度傳感器DHT11溫濕度探測(cè)器可與基礎(chǔ)電路及微處理器相接，實(shí)時(shí)掌握溫室的溫濕度動(dòng)態(tài)，適用范圍的數(shù)據(jù)可從表2.1中查閱。表2.1DHT11溫濕度傳感器的有限范圍測(cè)量項(xiàng)DHT11溫濕度傳感器的有效范圍溫度測(cè)量范圍0℃~50℃濕度測(cè)量范圍20%~90%RH2.3.5光照傳感器的選型采用光敏元件的傳感機(jī)制。光束照射之際刻，光敏電阻的半導(dǎo)體層接納了光子能量。能量驅(qū)動(dòng)下，電子在價(jià)帶間進(jìn)行遷移，電子實(shí)現(xiàn)了從價(jià)帶到導(dǎo)帶的躍遷，進(jìn)而，產(chǎn)生了電子與空穴對(duì)。獨(dú)立電子與空穴結(jié)合構(gòu)成了載流子集合。光強(qiáng)上升階段，半導(dǎo)體中自由電子的數(shù)目正在上升，材料的電導(dǎo)性能顯著增強(qiáng)，電阻明顯減小；相對(duì)地，光亮度降低的階段點(diǎn)，自由電子數(shù)量降至較低層次，電阻值將上升，數(shù)值上升明顯。在微弱的光照之下，光敏電阻的電阻普遍增加，其電阻量級(jí)可達(dá)數(shù)兆歐；然而，在光束照射之下，阻抗快速減少至幾千歐姆以下范圍，從而實(shí)現(xiàn)USB燈的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。光敏電阻如圖2.6所示。圖2.6光敏電阻2.3.6土壤濕度傳感器的選型電阻率土壤傳感器測(cè)量土壤電阻率的變化然后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，借此得到土壤濕度數(shù)據(jù)，雖說(shuō)這種傳感器所需價(jià)格少，然而精度欠佳，還對(duì)土壤類(lèi)型敏感度高，應(yīng)定期實(shí)施校準(zhǔn)，對(duì)我們的農(nóng)業(yè)大棚不太契合。電容式傳感器憑借土壤介電常數(shù)的變化測(cè)水分，即便售價(jià)偏貴，然而精度挺高、響應(yīng)很迅速，適宜對(duì)大面積土壤實(shí)施監(jiān)測(cè)，而且更適宜大型農(nóng)業(yè)大棚的生產(chǎn)。二者各有優(yōu)劣，把傳感器放置在土壤中時(shí)，它會(huì)與土壤中的水分子相互作用，水與空氣及干燥土壤相比，其介電特性更為明顯，土壤濕度起伏與電容傳感器數(shù)值變動(dòng)緊密綁定。傳感器精準(zhǔn)度的實(shí)現(xiàn)依托于電容波動(dòng)的感應(yīng)原理，詳實(shí)描繪土壤水分狀態(tài)。土壤濕度數(shù)值穩(wěn)步增長(zhǎng)，呈上升趨勢(shì)，電容讀數(shù)正在上升階段。傳感器將電容值的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理和校準(zhǔn)，從而得出準(zhǔn)確的土壤濕度值。電阻式傳感器在長(zhǎng)期使用后容易腐蝕，而電容式傳感器則更耐腐蝕。雖然電容式傳感器價(jià)格較高，但在滿(mǎn)足高精度要求的情況下，可以提供出色的結(jié)果。綜合分析考慮，農(nóng)業(yè)大棚涉及高精度需求且體積較大，故采用S10土壤濕度傳感器。S10土壤濕度傳感器如圖2.7所示。圖2.7S10土壤濕度傳感器2.3.7無(wú)線(xiàn)通信模塊的選型實(shí)施ESP8266無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)芯片模塊。本產(chǎn)品支持與各類(lèi)WiFi設(shè)備的兼容操作，提供手機(jī)App遠(yuǎn)程操作功能，簡(jiǎn)化WiFi傳輸手續(xù)。此外，此裝置含有內(nèi)置的微處理器單元，可獨(dú)立實(shí)施單片機(jī)控制，也支持微型實(shí)時(shí)系統(tǒng)的兼容性?；谄湓诤?jiǎn)單WiFi通信中的出色表現(xiàn)，本系統(tǒng)已引入該模塊，圖2.8中呈現(xiàn)的ESP8266無(wú)線(xiàn)WiFi集成電路，本系統(tǒng)采用此模塊。圖2.8ESP8266無(wú)線(xiàn)WiFiESP8266無(wú)線(xiàn)WIFI模塊具有集成度高、低成本、外圍電路簡(jiǎn)單、可編程性好、支持多種應(yīng)用場(chǎng)景等特點(diǎn)，適合于各種智能化領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)，由于其功耗低、續(xù)航能力強(qiáng)且支持OTA升級(jí)等特點(diǎn)，可以為用戶(hù)帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)，如表2.2。表2.2ESP8266無(wú)線(xiàn)WIFI模塊的特性特性名稱(chēng)描述集成度高內(nèi)置了微控制器單元、WiFiMAC/PHY/RF等硬件，可完成多種應(yīng)用低成本價(jià)格親民，特別針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與農(nóng)業(yè)自動(dòng)化等智能化場(chǎng)景實(shí)施定制化外圍電路簡(jiǎn)單由于集成度高，所需外部接口、電路較少可編程性好選用TensilicaL10632位核心處理器，性能卓越，多種編程語(yǔ)言適配性強(qiáng)支持多種應(yīng)用所指范圍為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能溫室及無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備等高效省電采納尖端的能源消耗管理策略，降低能源使用比例，顯著增強(qiáng)電池的使用壽命支持OTA升級(jí)輕松實(shí)現(xiàn)空中無(wú)線(xiàn)固件更新，簡(jiǎn)化升級(jí)流程第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)闡述農(nóng)業(yè)智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)硬件的配置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：實(shí)時(shí)跟蹤溫室內(nèi)的空氣環(huán)境、溫度、CO2濃度及土壤濕度狀況。氣溫一旦達(dá)到30℃以上，系統(tǒng)將觸發(fā)警報(bào)蜂鳴器，自動(dòng)激活風(fēng)扇進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)；同時(shí)，二氧化碳濃度已達(dá)到既定的最高濃度標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)，系統(tǒng)還將觸發(fā)報(bào)警蜂鳴器，當(dāng)土壤濕度低于一定數(shù)值時(shí)蜂鳴器會(huì)報(bào)警提示，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟水泵，進(jìn)行水源補(bǔ)充，并且系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)光照強(qiáng)的強(qiáng)弱來(lái)控制燈光的開(kāi)關(guān)。各類(lèi)數(shù)值可以在OLED屏幕上顯示，還可通過(guò)WIFI模塊連接網(wǎng)絡(luò)，在上位機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。3.2系統(tǒng)整體電路圖農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)每天可以根據(jù)各類(lèi)傳感器檢測(cè)電路達(dá)到自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈，然后通過(guò)溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)，一旦大棚內(nèi)氣溫攀升至30℃以上，自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇功能，完成冷卻作業(yè)。通過(guò)二氧化碳檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)溫室二氧化碳濃度進(jìn)行持續(xù)跟蹤，二氧化碳濃度已達(dá)到警戒閾值，警報(bào)功能自動(dòng)觸發(fā)，蜂鳴器鳴叫。實(shí)施土壤濕度感應(yīng)器監(jiān)控土壤水分含量，當(dāng)土壤水分含量降至預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以下時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)水泵以進(jìn)行灌溉流程，保證植物水分供應(yīng)的充足供應(yīng)能力。OLED顯示電路和WIFI電路作用，數(shù)據(jù)可以在OLED屏幕中顯示。網(wǎng)絡(luò)連接的建立，WiFi模塊也能勝任，在主控平臺(tái)界面呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。各個(gè)模塊之間的連接方式與數(shù)據(jù)傳輸路徑將在后面介紹，系統(tǒng)整體電路圖如3.1所示。圖3.1系統(tǒng)整體電路圖3.3OLED顯示電路OLED顯示屏的接入端口共有四個(gè)，電源線(xiàn)、接地線(xiàn)、數(shù)據(jù)傳輸接口及時(shí)鐘信號(hào)端口。單片機(jī)利用時(shí)鐘接口傳播時(shí)序脈沖，數(shù)據(jù)端口對(duì)電平的升降進(jìn)行響應(yīng)，達(dá)成與顯示系統(tǒng)的連接。圖3.2詳細(xì)描繪了該接口電路的組成原理，OLED引腳的詳細(xì)數(shù)據(jù)請(qǐng)查閱表3.1。圖3.2OLED顯示電路表3.1OLED的引腳說(shuō)明序號(hào)OLED引腳名稱(chēng)對(duì)應(yīng)主芯片的引腳1VCC芯片電源供應(yīng)引腳，3.3V~5V2GNDGND3SCLPB94SDAPB83.4二氧化碳濃度檢測(cè)電路和報(bào)警電路二氧化碳濃度檢測(cè)采用了一個(gè)SGP30傳感器模塊，SGP30傳感器采用6針DFN封裝，SGP30通過(guò)I2C接口與微控制器通信，通過(guò)配置I2C總線(xiàn)的時(shí)鐘頻率和GPIO引腳，將SCL和SDA引腳連接到微控制器的對(duì)應(yīng)端口。實(shí)施I2C通信協(xié)議以發(fā)送測(cè)量命令，接收傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)回傳。SGP30支持3.3V和5V供電，但推薦使用3.3V供電以降低功耗。此外，VCC引腳需連接到100nF電容以快速解耦。對(duì)于低功耗設(shè)計(jì)，SGP30在待機(jī)模式下功耗僅為40μA。圖3.3中呈現(xiàn)了電路的原理圖樣，表3.2對(duì)SGP30的引腳進(jìn)行了詳實(shí)剖析。圖3.3電路原理圖表3.2SGP30的引腳說(shuō)明序號(hào)SGP30引腳名稱(chēng)對(duì)應(yīng)主芯片的引腳1VCC芯片電源供應(yīng)引腳，3.3V~5V2GNDGND3SCLPB54SDAPB6蜂鳴器借助直流電壓的激發(fā)，搭構(gòu)了一款綜合電子警報(bào)器。此設(shè)計(jì)采用電磁驅(qū)動(dòng)型有源蜂鳴器作為核心模塊。圖3.4中呈現(xiàn)了蜂鳴器的實(shí)際樣子。圖3.4蜂鳴器蜂鳴器運(yùn)行時(shí)電流消耗多，STM32的I/O端口輸出的電流無(wú)法驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，于是，電路配置中引入了三極管電流放大模塊。采用此布局，STM32已對(duì)蜂鳴器實(shí)施指揮。三極管基極電阻與STM32的PE14端口相聯(lián)，PE14端口立刻呈現(xiàn)高電平狀態(tài)，三極管執(zhí)行放大步驟，蜂鳴器啟動(dòng)動(dòng)作正在啟動(dòng)中；PE14端口呈現(xiàn)低電平信號(hào)，蜂鳴器目前處于休眠狀態(tài)。圖3.5揭示了蜂鳴器控制電路的電路圖樣。圖3.5蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路3.5溫濕度檢測(cè)電路這款溫濕度采集器內(nèi)嵌了DHT11型號(hào)的溫濕度探測(cè)器，該設(shè)備的數(shù)據(jù)交換依賴(lài)單總線(xiàn)系統(tǒng)，電路接口設(shè)計(jì)不繁瑣，簡(jiǎn)單連接此設(shè)備到單片機(jī)的10號(hào)端口即可，詳見(jiàn)表3.3，其中對(duì)DHT11的引腳連接進(jìn)行了具體說(shuō)明。據(jù)此，探明DHT11傳感器是否已觸及既定的溫度界限，隨后激活風(fēng)扇及其他輔助設(shè)施，應(yīng)用電路原理圖如下圖3.4所示。圖3.6電路原理圖表3.3DHT11的引腳說(shuō)明序號(hào)DHT11引腳名稱(chēng)對(duì)應(yīng)主芯片的引腳1VCC芯片的電源供應(yīng)引腳，3.3V~5.5V2SPA03GNDGND3.6光照監(jiān)測(cè)電路和燈光電路系統(tǒng)通過(guò)光敏電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)光照強(qiáng)度的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)燈光的開(kāi)關(guān)控制，光敏電阻因其獨(dú)特的光電特性，在光照監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)中具有重要地位。一般地，光敏電阻的這一端接入電源的正端，電壓標(biāo)準(zhǔn)為5V或3.3V，該端與地相接。為確保光敏電阻電阻值變化的精確測(cè)定，通常采取與固定電阻串聯(lián)的連接方式，構(gòu)建電壓分配電路方案。軟件在模擬輸入端口采集電壓資料，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光強(qiáng)度數(shù)值。最終通過(guò)USB接口控制燈光的開(kāi)關(guān)。圖3.5描繪了光敏電阻的電路布局，圖3.6對(duì)USB燈光電路的構(gòu)成進(jìn)行了具體呈現(xiàn)。圖3.7燈光電路圖3.8USB燈光電路3.7土壤濕度檢測(cè)電路土壤濕度檢測(cè)設(shè)備一般配置有三個(gè)接口：檢查VCC電源、GND接地以及AO模擬信號(hào)輸出端口，看是否連接得當(dāng)。VCC端子與傳感器電源線(xiàn)相連，一般電壓值在3到5伏的范圍內(nèi)；GND端子與地面相連；AO引腳輸出與土壤濕度有關(guān)的模擬信號(hào)，該信號(hào)需要由微控制器或ADC處理以獲得濕度值。將傳感器電源的正極引腳接入電源的匹配接口，支持3.3伏及5伏電源配置。如果使用Arduino等開(kāi)發(fā)板，可將VCC直接連接到開(kāi)發(fā)板上的3.3V或5V引腳。為確保傳感器電路穩(wěn)定工作，請(qǐng)將GND引腳接地，AO引腳接微控制器上的模擬輸入引腳（如Arduino的A0引腳、ESP8266的A0引腳等）。如果需要數(shù)字輸出信號(hào)，可將其連接到數(shù)字輸入引腳，然后使用ADC模塊將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。圖3.7呈現(xiàn)了電路的原理結(jié)構(gòu)圖，查閱表3.4掌握引腳的分配。圖3.9電路原理圖表3.4S10的引腳說(shuō)明序號(hào)S10引腳名稱(chēng)對(duì)應(yīng)主芯片的引腳1VCC3V~5V2GND連接地線(xiàn)GND3AOPB13.8風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路和水泵電路風(fēng)扇控制單元采用集成式設(shè)計(jì)，為一整套。本設(shè)備電源接口兼容5伏與24伏兩種電壓等級(jí)。鑒于本設(shè)計(jì)對(duì)大功率控制無(wú)需求，所以，本裝置采納了5伏特的電源方案。該電源內(nèi)置了驅(qū)動(dòng)集成電路，技術(shù)先進(jìn)，以外部的PWM信號(hào)作為控制信號(hào)，可對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，表3.5列出了引腳與芯片的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖3.10中，電路的原理圖設(shè)計(jì)圖被展示。土壤濕度若降至既定標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)以下，迅速啟動(dòng)灌溉活動(dòng)。水泵運(yùn)行階段持續(xù)，借助繼電器模塊實(shí)施啟停指揮。水泵停止運(yùn)行的瞬間，系統(tǒng)立即轉(zhuǎn)為待命狀態(tài)，靜候下個(gè)激活條件的實(shí)現(xiàn)。水泵電路的引腳說(shuō)明見(jiàn)表3.6。圖3.10MX1508電路原理圖表3.5風(fēng)扇電路的引腳說(shuō)明序號(hào)風(fēng)扇引腳名稱(chēng)對(duì)應(yīng)主芯片的引腳2IN1PB123IN2PB13表3.6水泵電路的引腳說(shuō)明序號(hào)水泵引腳名稱(chēng)對(duì)應(yīng)主芯片的引腳2IN3PB143IN4PB153.9WIFI電路WiFi電路是采用了一個(gè)ESP8266WiFi模塊。整個(gè)模塊內(nèi)部封裝了串口通信功能，通過(guò)串口通信的配置，就能夠?qū)崿F(xiàn)WiFi通信。整個(gè)模塊的串口接口與單片機(jī)的串口連接在一起，就能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信功能，其電路原理圖如下圖3.11所示，具體引腳與芯片之間對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3.6。圖3.11電路原理圖表3.6ESP8266引腳說(shuō)明序號(hào)ESP8266引腳名稱(chēng)對(duì)應(yīng)主芯片的引腳1VCC芯片的電源正極2GNDGND3TXDPA34RXDPA25RSTPA46GPIO0 未使用，不連接第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)需求及設(shè)計(jì)思路項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程中，我們實(shí)施了KEIL集成開(kāi)發(fā)工具。高水平的編程工具極大地增加了編程的愉悅體驗(yàn)，極大地推動(dòng)了程序開(kāi)發(fā)效率的增長(zhǎng)。KEIL公司提供的集成開(kāi)發(fā)工具集，專(zhuān)為STM32系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的解決方案，此開(kāi)發(fā)工具提供了代碼編寫(xiě)功能，擁有自動(dòng)補(bǔ)碼和語(yǔ)法提示特性，內(nèi)置了GUN工具鏈部件，滿(mǎn)足C/C++等編程語(yǔ)言的編譯條件，為開(kāi)發(fā)者提供了頂級(jí)的編程環(huán)境，配置如圖4.1所示。圖4.1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件設(shè)計(jì)的需求主要是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚的所有功能，也就是二氧化碳濃度檢測(cè)，溫濕度檢測(cè)，光照強(qiáng)度檢測(cè)，土壤濕度檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)。并且整個(gè)系統(tǒng)能夠通過(guò)光照強(qiáng)度檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)USB燈管的開(kāi)啟控制，通過(guò)土壤濕度的檢測(cè)，實(shí)施于溫度感應(yīng)技術(shù)，對(duì)水泵啟停實(shí)施精確操作，同步實(shí)施風(fēng)扇的智能調(diào)控策略。并且通過(guò)WIFI模塊將大棚內(nèi)環(huán)境信息實(shí)時(shí)的傳送到云平臺(tái)中。系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)WIFI技術(shù)的運(yùn)用、傳感器的合理配置及智能邏輯的精確處理。程序設(shè)計(jì)思路為以下：（1）系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)時(shí)，需對(duì)主控模塊和配合硬件進(jìn)行初步設(shè)定，對(duì)串行端口進(jìn)行調(diào)節(jié)和有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏的配置等步驟。（2）編寫(xiě)或者調(diào)用所需用到的函數(shù)接口，如顯示函數(shù)、WiFi串口通信函數(shù)、溫濕度檢測(cè)函數(shù)等相關(guān)接口函數(shù)。（3）塑造核心執(zhí)行框架，安排并調(diào)度接口執(zhí)行流程，執(zhí)行復(fù)雜邏輯分析步驟過(guò)程，同步觀(guān)察屏幕刷新的實(shí)時(shí)變化。（4）進(jìn)行串口中斷函數(shù)，實(shí)現(xiàn)WIFI通信邏輯的編程。（5）進(jìn)行模塊優(yōu)化，將整個(gè)程序框圖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更嚴(yán)謹(jǐn)，如刪除不必要的代碼或者增加某些功能等。4.2主函數(shù)程序框圖軟件的主要設(shè)計(jì)工作主要包括構(gòu)建整個(gè)軟件框架，并在此框架上添加若干子函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)智能類(lèi)的全部功能。在整個(gè)框架中，每個(gè)模塊都必須先進(jìn)行初始化，然后通過(guò)邏輯推理調(diào)用接口函數(shù)來(lái)執(zhí)行功能。需要注意的是，整個(gè)框架的結(jié)構(gòu)要嚴(yán)謹(jǐn)，這樣才能實(shí)現(xiàn)代碼后期更好的可維護(hù)性，同時(shí)也方便他人閱讀。其主程序框圖如下圖4.2所示。圖4.2主程序框圖

4.3子程序設(shè)計(jì)4.3.1OLED子程序有機(jī)發(fā)光二極管程序首先是對(duì)其進(jìn)行初始化，然后配置相關(guān)的接口函數(shù)以供主程序調(diào)用在接口函數(shù)配置完成后，程序進(jìn)入主循環(huán)中，等待接受來(lái)自主程序的指令。主程序通過(guò)調(diào)用接口函數(shù)，向發(fā)光二極管屏幕發(fā)送相應(yīng)的顯示內(nèi)容，在發(fā)光二極管屏幕上顯示出需要的文本。每當(dāng)接收到來(lái)自主程序的指令后，程序就會(huì)相應(yīng)地執(zhí)行對(duì)應(yīng)的接口函數(shù)，完成顯示內(nèi)容的更新。當(dāng)主程序退出后，程序會(huì)執(zhí)行清屏函數(shù)，將有機(jī)發(fā)光二極管屏幕上的顯示內(nèi)容清空，為下一次使用做好準(zhǔn)備。OLED子程序流程圖如下圖4.3所示。圖4.3OLED子程序流程圖4.3.2二氧化碳濃度檢測(cè)子程序二氧化碳檢測(cè)子程序首先要對(duì)用到的IO口進(jìn)行初始化，然后實(shí)現(xiàn)二氧化碳采集函數(shù)的設(shè)計(jì)。圖4.4對(duì)二氧化碳濃度檢測(cè)子程序流程進(jìn)行了流程圖呈現(xiàn)。圖4.4二氧化碳濃度檢測(cè)子程序流程圖核心代碼：二氧化碳的初始化及濃度讀取SGP30_Init();//初始化SGP30 Delay_Ms(100); SGP30_Write(0x20,0x08); sgp30_dat=SGP30_Read();//讀取SGP30的值 CO2Data=(sgp30_dat&0xffff0000)>>16; TVOCData=sgp30_dat&0x0000ffff; 4.3.3溫濕度檢測(cè)子程序根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)的時(shí)序配置表執(zhí)行，執(zhí)行單總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集作業(yè)。圖4.5詳細(xì)呈現(xiàn)了溫濕度子程序的流程圖。圖4.5溫濕度檢測(cè)的子程序流程圖核心代碼：控制風(fēng)扇開(kāi)關(guān)if(temperature>=judgeTemp) { MotorFanON; fan1Switch=1; } else { MotorFanOFF; fan1Switch=0; }4.3.4光照監(jiān)測(cè)子程序光照強(qiáng)度檢測(cè)子程序配置好，相應(yīng)的初始化后，就只需要設(shè)計(jì)光照強(qiáng)度傳輸函數(shù)，必須實(shí)施光亮度信息傳遞的操作，光照強(qiáng)度子程序的執(zhí)行流程圖見(jiàn)圖4.6。圖4.6光照檢測(cè)的子程序流程圖核心代碼：控制燈光開(kāi)關(guān)if(lightADCVal<=judgeLight) { LEDZM=1; LightSwitch=1; } elseif(lightADCVal>judgeLight) { LEDZM=0;// LightSwitch=0; }4.3.5土壤濕度檢測(cè)子程序進(jìn)行土壤濕度檢測(cè)起始階段要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，涵蓋閾值設(shè)定與傳感器的布置，系統(tǒng)能把傳感器采集的土壤濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，方便用戶(hù)查看，然后把檢測(cè)出的濕度值跟閾值設(shè)置的值加以比較，以此判定土壤的潮濕程度，水泵會(huì)按照濕度設(shè)置的閾值開(kāi)啟或者關(guān)停，采集到的數(shù)據(jù)不只能在屏幕上顯示，也會(huì)傳輸?shù)皆破脚_(tái)。圖4.7詳細(xì)揭示了土壤濕度檢測(cè)子程序的流程圖具體內(nèi)容。圖4.7土壤濕度檢測(cè)子程序圖核心代碼：土壤濕度控制水泵if(solidADCVal<judgeSolid) { MotorWaterON; waterMotorSwitch=1; } else { MotorWaterOFF; waterMotorSwitch=0; } 4.3.6WIFI子程序WiFi功能的設(shè)計(jì)就是需要配置好串口，將IO配置成相應(yīng)的輸出輸入模式，然后配置好相關(guān)的串口寄存器，最后進(jìn)入到串口中斷中，然后連接服務(wù)器，進(jìn)行WIFI邏輯的實(shí)現(xiàn)。子程序流程圖如下圖4.8所示。圖4.8WIFI子程序流程圖4.4APP設(shè)計(jì)4.4.1APP功能分析阿里云智能APP主要以云服務(wù)、大數(shù)據(jù)及人工智能等技術(shù)為依托，用戶(hù)不光可遠(yuǎn)程調(diào)控各類(lèi)智能設(shè)備，諸如電燈、風(fēng)扇、水泵等器具，阿里云智能APP能借助天貓精靈、亞馬遜Echo、谷歌Home等一系列語(yǔ)音助手對(duì)設(shè)備進(jìn)行語(yǔ)音控制，用戶(hù)還可以自己轉(zhuǎn)換為手動(dòng)模式，依靠APP的操作對(duì)多個(gè)設(shè)備一鍵控制，能夠同時(shí)把風(fēng)扇、水泵及USB燈啟動(dòng)，該解決方案給出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以后，再對(duì)全部設(shè)備的使用數(shù)據(jù)加以分析，協(xié)助用戶(hù)明確自己的目標(biāo)并對(duì)目標(biāo)優(yōu)化利用。該APP借助多個(gè)數(shù)據(jù)中心以及靈活、可拓展的架構(gòu)來(lái)保障服務(wù)的連續(xù)性與可靠性，在現(xiàn)代控制軟件里面占據(jù)顯著優(yōu)勢(shì)，它還可提供多樣的安全管控手段與防護(hù)辦法，可維護(hù)用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全狀況，實(shí)時(shí)巡查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，若處于異常情形下會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。云智能APP把云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)整合起來(lái)，為用戶(hù)呈上了便利的智能化服務(wù)，其核心功能包含設(shè)備控制、模式設(shè)定、數(shù)據(jù)分析以及云服務(wù)支持等項(xiàng)目；技術(shù)特點(diǎn)反映在智能化服務(wù)、高可用性與安全性等范疇；應(yīng)用場(chǎng)景囊括智能農(nóng)業(yè)大棚跟企業(yè)級(jí)應(yīng)用；對(duì)于用戶(hù)體驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)的是界面友好性與個(gè)性化定制，跟其他物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)比，云智能APP在兼容性、功能全面性與安全性方面優(yōu)勢(shì)十分明顯。APP創(chuàng)建流程圖如圖4.9所示。圖4.9APP創(chuàng)建流程圖4.4.2APP程序設(shè)計(jì)終端設(shè)備中集成了WiFi模塊，通過(guò)WiFi信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并可連接到阿里云云平臺(tái)和用戶(hù)設(shè)備云應(yīng)用程序。其中，終端設(shè)備通過(guò)WIFI模塊獲取數(shù)據(jù)，并使用MQTT協(xié)議發(fā)布數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與云平臺(tái)和云應(yīng)用程序的通信。終端即將與代理服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，確保連接合法性的驗(yàn)證得到確認(rèn)，向云端與用戶(hù)端云應(yīng)用發(fā)出連接申請(qǐng)指令，執(zhí)行連接權(quán)限的認(rèn)證步驟。圖4.10詳細(xì)描繪了MQTT通信程序構(gòu)建的流程圖。圖4.10APP程序流程圖第五章系統(tǒng)測(cè)試5.1軟件系統(tǒng)測(cè)試軟件測(cè)試這一專(zhuān)業(yè)范圍里，軟件測(cè)試的核心理念體現(xiàn)在黑盒測(cè)試與白盒測(cè)試上。黑盒測(cè)試的核心在于驗(yàn)證軟件的輸入、輸出及功能是否與既定標(biāo)準(zhǔn)相吻合，重點(diǎn)關(guān)注的是軟件的外部行為；白盒測(cè)試則更多地著眼于被測(cè)試軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和代碼實(shí)現(xiàn)方式，重點(diǎn)關(guān)注的是軟件的內(nèi)部行為，黑盒測(cè)試主要檢查邏輯錯(cuò)誤、邊界條件錯(cuò)誤和性能問(wèn)題等，關(guān)注的是功能性和安全等方面。5.1.1黑盒測(cè)試通常稱(chēng)為功能驗(yàn)證環(huán)節(jié)，測(cè)試階段未深入到內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，確保軟件的輸入輸出與預(yù)定要求相吻合，該測(cè)試方法以軟件的交互性能作為檢驗(yàn)的中心，大量功能模塊組成了農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)，含有環(huán)境數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制及報(bào)警功能等，黑盒測(cè)試頻繁被用于測(cè)試這些功能模塊。黑盒測(cè)試一般是用來(lái)檢驗(yàn)每個(gè)功能模塊是否能按設(shè)計(jì)要求順利運(yùn)行，核查溫濕度、二氧化碳和光傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊能不能準(zhǔn)確讀取環(huán)境參數(shù)然后上傳到云端，確認(rèn)遠(yuǎn)程控制功能是否會(huì)響應(yīng)用戶(hù)所發(fā)指令，就像設(shè)定灌溉和通風(fēng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)情形。如表5.1數(shù)據(jù)測(cè)試顯示結(jié)果。表5.1數(shù)據(jù)測(cè)試顯示結(jié)果數(shù)據(jù)名稱(chēng)顯示數(shù)據(jù)值更新時(shí)間是否顯示成功Temp162025-3-813:00是Humi632025-3-813:00是CO24872025-3-813:00是Light6922025-3-813:00是Solid02025-3-813:00是黑盒測(cè)試的主要任務(wù)是核實(shí)系統(tǒng)模塊接口的精確無(wú)誤的匹配度，以此保障信息流的穩(wěn)定連貫性，黑盒測(cè)試應(yīng)核查與外部數(shù)據(jù)庫(kù)或云平臺(tái)的通信是否已達(dá)標(biāo)準(zhǔn)化，以防止用戶(hù)出錯(cuò)以及數(shù)據(jù)的丟失，我們還得檢查系統(tǒng)處理非標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)（例如非法命令、帶外數(shù)據(jù)）的能力，來(lái)保證系統(tǒng)可以清楚呈現(xiàn)所有錯(cuò)誤且維持穩(wěn)定狀態(tài)。黑盒測(cè)試還應(yīng)跟性能測(cè)試相互結(jié)合起來(lái)，以對(duì)系統(tǒng)（若其并行化良好）的響應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，智能溫室控制系統(tǒng)的黑盒測(cè)試，是確定系統(tǒng)功能完整以及保障用戶(hù)體驗(yàn)的重要因素之一，各種測(cè)試用例模型以及對(duì)不同使用場(chǎng)景的考慮，此功能讓我們能迅速捕捉并預(yù)防系統(tǒng)失誤，穩(wěn)固系統(tǒng)性能，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及用戶(hù)滿(mǎn)意度。設(shè)備顯示數(shù)據(jù)如下圖5.1所示。表5.2中記錄了二氧化碳濃度檢測(cè)的樣本數(shù)據(jù)，表5.3呈現(xiàn)了光照強(qiáng)度的檢測(cè)細(xì)節(jié)。土壤濕度測(cè)試結(jié)果如下表5.4所示。圖5.1設(shè)備顯示數(shù)據(jù)表5.2二氧化碳濃度測(cè)試結(jié)果測(cè)試次數(shù)干擾前濃度干擾后是否報(bào)警1400897是2420594否3435953是表5.3光照強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果測(cè)試次數(shù)干擾前亮度干擾后USB燈是否亮1211756否2624251是3666246是表5.4土壤濕度測(cè)試結(jié)果測(cè)試次數(shù)干擾前濕度干擾后水泵是否運(yùn)行1025是2033否3038否5.1.2白盒測(cè)試白盒測(cè)試，也即結(jié)構(gòu)化測(cè)試或透明盒測(cè)試，對(duì)軟件內(nèi)部邏輯與控制架構(gòu)進(jìn)行深入研究的測(cè)試手段，對(duì)源代碼的掌握需達(dá)到透徹的層次，以便更精準(zhǔn)地籌備測(cè)試事宜，檢驗(yàn)軟件的邏輯流程是否契合預(yù)期，該方法把重點(diǎn)放在代碼覆蓋率、路徑覆蓋率和邏輯覆蓋率上，可找出代碼里的錯(cuò)處，增進(jìn)軟件的穩(wěn)定性及可靠性，農(nóng)業(yè)大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)另外有傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、環(huán)境參數(shù)分析和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能模塊，這些功能模塊實(shí)現(xiàn)要設(shè)計(jì)復(fù)雜的邏輯與算法，得開(kāi)展白盒測(cè)試，以保障內(nèi)部邏輯精準(zhǔn)無(wú)誤。1.二氧化碳報(bào)警模塊，首先經(jīng)過(guò)分析得到二氧化碳報(bào)警模塊的流程圖，如圖5.2所示。遵照流程圖，制作出對(duì)應(yīng)的流程控制流程圖，詳見(jiàn)圖5.3。圖5.2報(bào)警模塊流程圖圖5.3報(bào)警模塊控制流圖針對(duì)控制流程圖的關(guān)鍵測(cè)試路徑，全面列舉測(cè)試序列，對(duì)測(cè)試案例進(jìn)行了周全構(gòu)思：（1）二氧化碳濃度超過(guò)800（mg/m3），蜂鳴器報(bào)警，等待二氧化碳濃度低于800（mg/m3），等待蜂鳴器不報(bào)警。（2）二氧化碳濃度低于800（mg/m3），蜂鳴器不報(bào)警，等待二氧化碳濃度高于800（mg/m3），等待蜂鳴器報(bào)警。如下表5.3為基本路徑測(cè)試結(jié)果。表5.3報(bào)警模塊測(cè)試結(jié)果序號(hào)二氧化碳濃度實(shí)際結(jié)果1低于800（mg/m3）不報(bào)警2高于800（mg/m3）報(bào)警2.水泵模塊，經(jīng)過(guò)分析得到水泵模塊的流程圖，如圖5.4所示，根據(jù)流程圖畫(huà)出對(duì)應(yīng)控制流圖，如圖5.5所示。圖5.4水泵模塊流程圖圖5.5水泵模塊控制流圖針對(duì)控制流程圖的關(guān)鍵測(cè)試路徑，全面列舉測(cè)試序列，測(cè)試案例如下：（1）土壤濕度低于50（ppm），水泵開(kāi)始運(yùn)行，等待土壤濕度高于50（ppm），等待水泵停止工作。（2）土壤濕度高于50（ppm），水泵停止運(yùn)行，等待土壤濕度低于50（ppm），等待水泵開(kāi)始運(yùn)行。如下表5.4為基本路徑測(cè)試結(jié)果。表5.4水泵模塊測(cè)試結(jié)果序號(hào)基本路徑預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果.5.6.7水泵運(yùn)行符合預(yù)期..6.7水泵停止運(yùn)行，濕度低50運(yùn)行水泵停止運(yùn)行，符合預(yù)期3.上機(jī)位APP模塊，對(duì)上機(jī)位APP模塊進(jìn)行分析得到模塊的流程圖，圖5.6所示，遵照流程圖，制作出對(duì)應(yīng)的流程控制流程圖，詳見(jiàn)圖5.7。圖5.6上機(jī)位APP流程圖圖5.7上機(jī)位APP模塊控制流圖針對(duì)控制流程圖的關(guān)鍵測(cè)試路徑，全面列舉測(cè)試序列，測(cè)試案例如下：（1）上機(jī)位APP成功連接WIFI，能夠正常顯示數(shù)據(jù)。（2）上機(jī)位APP未能成功連接WIFI，等待連接，當(dāng)成功連接后能進(jìn)行正常數(shù)據(jù)顯示。如下表5.5所示。表5.5上機(jī)位APP模塊測(cè)試結(jié)果序號(hào)基本路徑預(yù)測(cè)結(jié)果實(shí)際結(jié)果..9連接WIFI，數(shù)據(jù)顯示符合預(yù)期..7.8.9等待連接，連接后正常等待連接后可成功連接5.2總體功能測(cè)試在軟件系統(tǒng)測(cè)試之后，通過(guò)對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試判斷能否正常實(shí)現(xiàn)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整，最后測(cè)試其整體功能.具體步驟如下：1.WiFi通信芯片測(cè)試的流程和步驟。測(cè)試過(guò)程分為以下幾步：第一步將WiFi通信芯片連接至電腦的串口3，并使用串口調(diào)試工具進(jìn)行AT指令測(cè)試連接。第二步通過(guò)串口調(diào)試工具監(jiān)測(cè)測(cè)試，返回結(jié)果正常。第三步用at指令與手機(jī)熱點(diǎn)建立連接，然后將網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手設(shè)置為與電腦所連接的熱點(diǎn)相同的P地址，并設(shè)置一個(gè)端口號(hào)。第四步當(dāng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手顯示已連接時(shí)，可以向WiFi發(fā)送信息，在串口上接收；WiFi模塊進(jìn)入發(fā)送階段，信息已成功發(fā)送至主機(jī)端口，已送達(dá)。第五步操作核實(shí)WiFi模塊與主機(jī)間通信是否無(wú)中斷。測(cè)試結(jié)果與預(yù)期一致，達(dá)到要求。2.經(jīng)過(guò)精確的審查，顯示屏測(cè)試成功進(jìn)行，借助ST-Link工具完成編程任務(wù)，程序已成功置入開(kāi)發(fā)板，運(yùn)行表現(xiàn)平穩(wěn)，無(wú)波動(dòng)，同時(shí)電源指示燈持續(xù)亮起.此外，我們還測(cè)試了連接在開(kāi)發(fā)板上的有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，結(jié)果顯示屏幕正常亮起，且顯示內(nèi)容準(zhǔn)確無(wú)誤，沒(méi)有出現(xiàn)任何損壞或壞點(diǎn)等問(wèn)題。測(cè)試結(jié)果與預(yù)期一致，達(dá)到要求，如圖5.8OLED屏幕測(cè)試所示。圖5.8OLED屏幕測(cè)試3.測(cè)試二氧化碳濃度需要確保在二氧化碳濃度高的情況下，可以通過(guò)點(diǎn)燃一些紙張、木屑等燃料的方法產(chǎn)生煙霧，或者人為呼氣排出二氧化碳，通過(guò)將二氧化碳濃度提高到設(shè)定的800（mg/m3）時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，測(cè)試結(jié)果與預(yù)期一致，達(dá)到要求，如圖5.9蜂鳴器報(bào)警的實(shí)現(xiàn)。圖5.9蜂鳴器報(bào)警的實(shí)現(xiàn)4.測(cè)試溫濕度采集功能，當(dāng)溫度高于30度時(shí)，單片機(jī)會(huì)向風(fēng)扇發(fā)送信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)在高溫環(huán)境下自動(dòng)打開(kāi)風(fēng)扇來(lái)降溫，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)成效符合預(yù)定目標(biāo)，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn)圖5.10。圖5.10溫度調(diào)控的實(shí)現(xiàn)5.測(cè)試光照檢測(cè)功能，通過(guò)光照傳感器檢測(cè)環(huán)境的光照強(qiáng)度，根據(jù)不同的光照強(qiáng)度，使用定時(shí)器控制設(shè)備(占空比不同)的亮度或滅的程度，并在OLED屏幕上顯示當(dāng)前光照強(qiáng)度。需要保證傳感器能夠準(zhǔn)確地讀取周?chē)h(huán)境的光照強(qiáng)度，并與預(yù)設(shè)的300(Lux)進(jìn)行比較.如果光照強(qiáng)度小于，USB指示燈點(diǎn)亮，驗(yàn)證結(jié)果與預(yù)期相契合，完全達(dá)標(biāo)。如圖5.11USB燈的實(shí)現(xiàn)。圖5.11USB燈的實(shí)現(xiàn)

結(jié)論核心組件采用了STM32F103C8T6微控制器，本系統(tǒng)對(duì)溫室的溫度、濕度、光照、CO2含量及土壤濕度等關(guān)鍵環(huán)境變量進(jìn)行細(xì)致監(jiān)