第1章概述1.1選題概述全球氣候發(fā)生變化，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)給予了前所未有的難題，這樣一來，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵性就凸顯出來了，智能農(nóng)業(yè)屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的前沿部分，它依靠自身在環(huán)境監(jiān)測、自動(dòng)化操作以及數(shù)據(jù)分析等方面所有的獨(dú)特能力，為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域給出了創(chuàng)新的解決辦法，本研究聚焦于智能農(nóng)業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，也就是智能農(nóng)業(yè)大棚，并且以STM32微控制器作為核心，開發(fā)出了一套全面又靈活的智能管理系統(tǒng)。隨著科技不斷發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求的變化，數(shù)目日益增多的農(nóng)業(yè)大棚開始引入智能化監(jiān)測系統(tǒng)，此類系統(tǒng)借助各種各樣的傳感器，可實(shí)時(shí)獲取大棚內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)，像溫度、濕度、光照等信息，隨后把獲取到的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中開展分析與處理工作，農(nóng)民借助無線終端設(shè)備上的相關(guān)App軟件，可遠(yuǎn)程查看大棚各個(gè)環(huán)境參數(shù)的情況，這對他們高效進(jìn)行農(nóng)業(yè)大棚管理以及做出決策提供了幫助。智慧農(nóng)業(yè)大棚檢測系統(tǒng)的運(yùn)用，可在較大程度上提升農(nóng)作物的產(chǎn)量以及質(zhì)量，減少資源出現(xiàn)浪費(fèi)的現(xiàn)象，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益REF_Ref28276\r\h[1]。本研究構(gòu)建了一套以STM32微控制器作為核心的智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)，借助集成先進(jìn)傳感器技術(shù)并與云平臺搭建連接，可實(shí)時(shí)監(jiān)測大棚內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)度以及土壤狀況等多項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，該系統(tǒng)還有自動(dòng)化控制功能，可針對風(fēng)扇、水泵以及步進(jìn)電機(jī)等設(shè)備實(shí)施精確操作，其遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能讓用戶得以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)訪問并管理大棚的運(yùn)行狀況，極大提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的智能化程度以及生產(chǎn)效率。1.2單片機(jī)在農(nóng)業(yè)檢測中的應(yīng)用概述基于單片機(jī)構(gòu)建的智慧農(nóng)業(yè)檢測系統(tǒng)，不僅可以對各類環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測，還能高效完成數(shù)據(jù)處理與自動(dòng)化控制任務(wù)。這一系統(tǒng)的應(yīng)用，切實(shí)提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，顯著減少了資源浪費(fèi)現(xiàn)象，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展筑牢了技術(shù)根基。單片機(jī)在農(nóng)業(yè)檢測領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，極大地推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化水平的提升。借助實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動(dòng)調(diào)控以及遠(yuǎn)程管理功能，基于單片機(jī)的智慧農(nóng)業(yè)檢測系統(tǒng)能夠?qū)Y源進(jìn)行優(yōu)化配置，有效提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。該系統(tǒng)大幅降低了人工干預(yù)成本，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)保障。思政視域下智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)群教學(xué)改革探索中講到“智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)群滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品收獲、農(nóng)產(chǎn)品采后處理及農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)營與管理全過程，是整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的智能化，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的最高級階段”REF_Ref29027\r\h[2]。第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)與功能傳統(tǒng)的人工農(nóng)業(yè)種植和收成靠天的狀態(tài)早就已經(jīng)無法滿足日漸增長的經(jīng)濟(jì)需求了，溫室大棚是智慧農(nóng)業(yè)的典型代表，可有效提高生產(chǎn)效率。本次設(shè)計(jì)將以STM32單片機(jī)為主要控制中心，采用DHT11溫濕度模塊、繼電器控制模塊、無線WiFi模塊以及LCD液晶顯示等功能模塊，組合設(shè)計(jì)出一款集合農(nóng)業(yè)濕度、溫度采集、自動(dòng)控制調(diào)節(jié)水泵、風(fēng)扇、加熱驅(qū)動(dòng)設(shè)備的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。都治楠也認(rèn)為“此系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器采集到的溫濕度數(shù)據(jù)，分析處理后自動(dòng)進(jìn)行加水、降溫、加熱等措施，也可以在后臺進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控并手動(dòng)開啟相關(guān)操作，具有很強(qiáng)的實(shí)際推廣意義”REF_Ref26040\r\h[3]。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路2.2.1硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)作為系統(tǒng)的根基所在，主要覆蓋了STM32微控制器、傳感器模塊、執(zhí)行模塊以及顯示模塊，選取STM32微控制器作為系統(tǒng)核心，其有低功耗、高性能的特性，足以契合大棚管理系統(tǒng)對于實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性的需求，STM32擁有豐富的外設(shè)接口，有利于和各類傳感器以及執(zhí)行模塊相連接。傳感器模塊包含環(huán)境溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器以及二氧化碳傳感器，這些傳感器借助模擬或者數(shù)字接口與STM32相連，實(shí)時(shí)采集大棚內(nèi)部的環(huán)境數(shù)據(jù)，執(zhí)行模塊主要有風(fēng)扇、水泵以及步進(jìn)電機(jī)，這些模塊依靠數(shù)字輸出口與STM32連接，達(dá)成對大棚內(nèi)環(huán)境的精確控制。為方便用戶知曉系統(tǒng)運(yùn)行狀況，運(yùn)用OLED屏幕進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，用戶可憑借屏幕直觀地查看溫濕度、光照強(qiáng)度等信息，可實(shí)時(shí)監(jiān)測大棚環(huán)境參數(shù)并驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備讓植物獲得最優(yōu)的生長環(huán)境，有在線控制功能，可以提升效率，便于擴(kuò)展REF_Ref26488\r\h[4]。2.2.2軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)作為系統(tǒng)的智能核心部分，具體囊括了檢測功能、顯示功能、控制功能、手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、報(bào)警功能、閾值調(diào)節(jié)、接入云平臺以及遠(yuǎn)程控制等方面，針對傳感器所面臨的主要研究挑戰(zhàn)、未來研究方向以及潛在解決方案展開探討，明確指出了未來智慧農(nóng)業(yè)檢測場景呈現(xiàn)出低功耗、小型化以及抗干擾的發(fā)展趨勢REF_Ref30046\r\h[5]。對智能感知技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況給予研究，探尋智能感知可能帶來的變革REF_Ref30160\r\h[6]。檢測功能借助編寫特定的傳感器驅(qū)動(dòng)程序以及數(shù)據(jù)處理算法來達(dá)成對溫濕度、光照、土壤濕度等各類傳感器的數(shù)據(jù)采集工作，顯示功能依靠STM32微控制器來對OLED屏幕實(shí)施控制，借助開發(fā)專門的顯示驅(qū)動(dòng)代碼，把檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)加以整理并進(jìn)行可視化處理，控制功能要編寫專門的控制算法，針對風(fēng)扇、水泵以及步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行模塊制定不一樣的控制策略。系統(tǒng)依據(jù)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)先設(shè)定的環(huán)境需求，自動(dòng)生成控制指令，達(dá)成對執(zhí)行模塊的精準(zhǔn)操作，保持大棚內(nèi)良好的環(huán)境條件。手動(dòng)模式借助手機(jī)APP達(dá)成，用戶可在這些應(yīng)用程序上面遠(yuǎn)程手動(dòng)操控設(shè)備的運(yùn)行狀況，當(dāng)遭遇特殊情形，像是突發(fā)天氣改變、設(shè)備調(diào)試需求之際，用戶可以靈活調(diào)節(jié)設(shè)備工作狀態(tài)，以契合個(gè)性化的管理要求，自動(dòng)模式依靠設(shè)定的預(yù)設(shè)閾值，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)把傳感器采集的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)閾值作對比，自動(dòng)判定環(huán)境狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境參數(shù)超出閾值范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制相應(yīng)設(shè)備的開啟與關(guān)閉，維持大棚內(nèi)的理想環(huán)境，降低人工干預(yù)。報(bào)警功能借助蜂鳴器作為提示裝置，一旦傳感器數(shù)據(jù)超出所設(shè)定的閾值范圍，系統(tǒng)內(nèi)部的報(bào)警程序即刻會(huì)被觸發(fā)，控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，在顯示界面上以顯眼的形式提示異常情況，以便及時(shí)告知用戶采取相應(yīng)的應(yīng)對舉措，閾值調(diào)節(jié)功能是經(jīng)由按鍵操作來達(dá)成的，系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)了閾值調(diào)節(jié)程序，用戶按下按鍵之后，便可進(jìn)入調(diào)節(jié)界面，針對各類傳感器的閾值展開手動(dòng)調(diào)節(jié)。如此一來能使系統(tǒng)更具靈活性地去適應(yīng)不同的種植需求以及作物生長階段。接入云平臺是借助WIFI模塊達(dá)成網(wǎng)絡(luò)連接的，系統(tǒng)憑借編寫網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，與機(jī)智云服務(wù)器構(gòu)建連接，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，當(dāng)把采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)上傳到云端之后，能為系統(tǒng)提供更為多樣的監(jiān)控方式，同時(shí)也支持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲以及分析，遠(yuǎn)程控制也是基于手機(jī)APP來達(dá)成的，不管用戶身處何處，只要憑借APP登錄系統(tǒng)，便可隨時(shí)隨地查看傳感器數(shù)據(jù)，并且對大棚內(nèi)的設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程控制。李巖團(tuán)隊(duì)認(rèn)為智慧農(nóng)業(yè)是由數(shù)據(jù)、知識、模型、軟件、硬件等要素相互作用且相互依賴的若干部分組合而成的REF_Ref30366\r\h[7]，這樣的功能突破了時(shí)間和空間的限制，切實(shí)達(dá)成了“更少的投入，更多的實(shí)現(xiàn)”REF_Ref30656\r\h[8]。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)核心模板設(shè)計(jì)STM32單片機(jī)的智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成框圖如圖3.1所示：圖3.1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成框圖其中各個(gè)組成部分的功能為：STM32單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制單元，肩負(fù)著設(shè)備協(xié)調(diào)管理、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理以及用戶交互界面控制等一系列關(guān)鍵任務(wù)，它依靠自身強(qiáng)大的運(yùn)算能力以及豐富的外設(shè)資源，可有效地處理來自各類傳感器的數(shù)據(jù)信息，并且精確地控制執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。0.96OLED顯示模塊：此模塊打造出可視化交互界面，以清晰且直觀的顯示形式，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)以及用戶操作反饋信息，方便用戶及時(shí)知曉系統(tǒng)工作情形。DHT11溫濕度傳感器：其主要用于環(huán)境監(jiān)測方面，可對環(huán)境里的溫度以及濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)且穩(wěn)定的采集。DS18B20專門希望能夠土壤溫度數(shù)據(jù)的檢測任務(wù)，它有高精度的溫度檢測能力，可精準(zhǔn)地獲取土壤在不同深度時(shí)的溫度變化狀況。土壤濕度檢測模塊：此模塊主要是對土壤濕度數(shù)據(jù)展開精準(zhǔn)檢測工作，借助傳感器探頭直接與土壤相接觸，可實(shí)時(shí)察覺到土壤含水量所呈現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)變化情況。光敏電阻模塊憑借利用光敏電阻所有的光電效應(yīng)，可把光照強(qiáng)度出現(xiàn)的變化轉(zhuǎn)化成為模擬電信號給予輸出，以此達(dá)成對環(huán)境光照強(qiáng)度進(jìn)行定量測量的目的。二氧化碳傳感器承擔(dān)著大棚內(nèi)二氧化碳數(shù)據(jù)的采集任務(wù)，可對大棚里的二氧化碳濃度展開實(shí)時(shí)監(jiān)測工作。繼電器模塊作為電氣控制元件，在系統(tǒng)里發(fā)揮著橋梁的功能，它可控制電路的接通與斷開，以此達(dá)成對風(fēng)扇、水泵等設(shè)備啟動(dòng)和停止的控制，對大棚內(nèi)的環(huán)境條件加以調(diào)節(jié)。步進(jìn)電機(jī)在通風(fēng)口控制方面有著關(guān)鍵應(yīng)用，依靠對步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度以及步數(shù)進(jìn)行精確調(diào)控，可達(dá)成通風(fēng)口開啟與關(guān)閉程度的精準(zhǔn)調(diào)整，以此有效把控大棚內(nèi)空氣的流通量。ESP8266Wi-Fi模塊發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它成功搭建起系統(tǒng)與機(jī)智云平臺之間的通信橋梁，借助無線網(wǎng)絡(luò)連接的方式，達(dá)成了數(shù)據(jù)的雙向傳輸。用戶界面方面，用戶可借助手機(jī)應(yīng)用程序，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)達(dá)成對大棚內(nèi)部設(shè)備的遠(yuǎn)程控制行為，并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)測各種環(huán)境數(shù)據(jù)，以此達(dá)成有智能化以及便捷化特點(diǎn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖在此次設(shè)計(jì)當(dāng)中，STM32F103C8T6單片機(jī)發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，以下便是STM32F103C8T6單片機(jī)所有的特點(diǎn)：STM32F103C8T6單片機(jī)所采用的內(nèi)核是ARMCortex-M3，其有良好的性能以及高效的指令集，運(yùn)行速度比較快，可達(dá)成復(fù)雜的應(yīng)用。存儲器方面：STM32F103C8T6單片機(jī)有64KB的閃存以及20KB的SRAM，這可契合多數(shù)應(yīng)用的存儲要求，并且它還支持外部存儲器接口，像是SPI、SDIO、FSMC等接口形式。外設(shè)方面，STM32F103C8T6單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了豐富多樣的外設(shè)，像多個(gè)定時(shí)器、USART、SPI、I2C、ADC、DAC以及PWM等，可契合多種不同應(yīng)用的需求。通信接口方面，STM32F103C8T6單片機(jī)有支持多種通信接口的能力，像是USB接口、CAN接口以及Ethernet接口等，借助這些接口可達(dá)成復(fù)雜的通信功能。STM32F103C8T6單片機(jī)有靈活的電源管理特性，其可支持多種電源模式以及低功耗模式，以此達(dá)成低功耗應(yīng)用的目的。應(yīng)用領(lǐng)域方面，STM32F103C8T6單片機(jī)有著廣泛的應(yīng)用范圍，像工業(yè)控制領(lǐng)域、通信領(lǐng)域、汽車電子領(lǐng)域、醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域以及家電領(lǐng)域等都有其身影，它可達(dá)成多種較為復(fù)雜的應(yīng)用功能。3.2傳感器模塊設(shè)計(jì)在系統(tǒng)架構(gòu)里面，傳感器模塊屬于核心部件，負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)環(huán)境關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)采集工作，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理以及控制策略制定給予基礎(chǔ)支持，本研究選用的傳感器組件有溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、土壤濕度傳感器以及二氧化碳濃度傳感器，依靠這些構(gòu)建出可契合智慧農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)環(huán)境監(jiān)測要求的傳感網(wǎng)絡(luò)。3.2.1溫濕度傳感器1.溫濕度檢測模塊本系統(tǒng)使用DHT11溫濕度傳感器作為系統(tǒng)的溫濕度檢測模塊，DHT11是一款常用于測量環(huán)境溫度和濕度的數(shù)字傳感器。以下是DHT11的主要硬件參數(shù)：測量范圍：溫度0°C至50°C，濕度20%RH至90%RH精度：溫度±2°C，濕度±5%RH輸出信號：數(shù)字信號供電電壓：3.3V至5.5V工作電流：2.5mA（最大）響應(yīng)時(shí)間：2秒（最大）引腳：4個(gè)（VCC、DATA、NC、GND）圖3.3溫濕度模塊實(shí)物圖DHT11傳感器基于電容式濕度測量原理工作。其內(nèi)部包含一個(gè)溫度敏感的熱敏電阻和一個(gè)電容式濕度傳感器。傳感器的工作原理如下：傳感器通過微控制器提供的引腳（DATA）接收啟動(dòng)信號。傳感器在啟動(dòng)信號后開始測量溫度和濕度。傳感器內(nèi)部的熱敏電阻測量溫度，電容式濕度傳感器測量濕度。傳感器將測量結(jié)果以數(shù)字信號的形式發(fā)送回給微控制器。微控制器解析接收到的數(shù)字信號，并將溫度和濕度值提供給系統(tǒng)。本次選用的DHT11傳感器具有4個(gè)引腳，分別是：VCC：供電電源引腳，連接到3.3V至5.5V的電源。DATA：數(shù)據(jù)傳輸引腳，用于與微控制器通信。NC：未連接引腳，不使用。GND：地引腳，連接到地。圖3.4溫濕度檢測模塊電路圖2.土壤濕度檢測模塊自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)可精準(zhǔn)檢測作物需水狀況，達(dá)成精準(zhǔn)灌溉，提升農(nóng)業(yè)用水效率，削減人力成本，此系統(tǒng)有不少優(yōu)勢，像提高灌溉效率、節(jié)約勞動(dòng)力成本、達(dá)成遙控及無人值守、進(jìn)行多點(diǎn)精準(zhǔn)施肥等，經(jīng)由實(shí)際應(yīng)用案例證實(shí)了其在提升農(nóng)作物產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益方面的效果，并且隨著相關(guān)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)有望獲得更廣泛應(yīng)用，為智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)給予有力支持REF_Ref600\r\h[9]。以下是土壤濕度檢測模塊的一些主要硬件參數(shù)：工作原理方面：一般是依據(jù)電導(dǎo)率或者電容原理來展開的，在這當(dāng)中，濕土有不一樣的電導(dǎo)率或者電容值。測量范圍:通常在0%到100%之間。精度:通常在±2%到±5%之間。工作電壓:通常在3.3V或5V之間。輸出信號：一般情況下是模擬信號，也就是電壓或者電流會(huì)出現(xiàn)變化的那種信號，當(dāng)然有時(shí)候也可以是數(shù)字信號。圖3.5土壤濕度檢測模塊實(shí)物圖YL-69土壤濕度檢測模塊通常包含以下標(biāo)準(zhǔn)引腳：VCC引腳在電路中有著特定的功能用途，它主要是被用來連接供電電源的正極部分，在實(shí)際應(yīng)用里，這個(gè)正極連接的電壓值一般為3.3V或者5V，借助這樣的連接方式，可為傳感器供應(yīng)其所需要的電源，保證傳感器可以正常工作。GND：此引腳會(huì)與電源的地線相連接或者直接接地，以此來構(gòu)建電路的地連接，保障電路可正確運(yùn)行。AO:輸出模擬信號。DO:輸出數(shù)字信號。圖3.6土壤濕度檢測模塊電路圖3.2.2光照強(qiáng)度傳感器光敏電阻在智能農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)中具有以下作用：光照強(qiáng)度測量方面，采用光敏電阻來對大棚內(nèi)的光照強(qiáng)度給予測量，可提供處于實(shí)時(shí)狀態(tài)下的環(huán)境光照數(shù)據(jù)。自動(dòng)控制方面：系統(tǒng)依據(jù)所測得的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，可對補(bǔ)光燈的亮度實(shí)施自動(dòng)調(diào)整，保證植物處于充足的光照條件下實(shí)現(xiàn)生長。節(jié)能方面，光敏電阻可幫助系統(tǒng)達(dá)成能耗的優(yōu)化效果，它可以防止系統(tǒng)在白天光線充足時(shí)就過早開啟補(bǔ)光燈，使得能源消耗得以降低。圖3.7光敏電阻實(shí)物圖光敏電阻，又被稱作光敏電阻器或者光敏電阻元件，它屬于一種光敏傳感器，其作用是對光照強(qiáng)度的改變情況進(jìn)行檢測，光敏電阻依據(jù)半導(dǎo)體材料的電阻會(huì)隨著光照強(qiáng)度發(fā)生改變這一原理來開展工作，下面講述的便是光敏電阻的工作原理：當(dāng)光照射至光敏電阻時(shí)，半導(dǎo)體光敏材料中的電子會(huì)被激發(fā)，這些被激發(fā)的電子促使半導(dǎo)體中電荷載體得以生成。電荷載體密度方面：電荷載體密度呈現(xiàn)出與光照強(qiáng)度成正比例的關(guān)系，在較為明亮的環(huán)境當(dāng)中，電荷載體密度處于較高的水平，此時(shí)電荷載體之間的碰撞出現(xiàn)增加的情況，使得電阻值有所減小。電阻出現(xiàn)變化：當(dāng)光照強(qiáng)度有所增加的時(shí)候，光敏電阻的電阻值會(huì)相應(yīng)降低，而當(dāng)光照強(qiáng)度有所減小時(shí)，其電阻值則會(huì)增加，這種電阻值所產(chǎn)生的變化呈現(xiàn)出線性特征，可被用于對光照強(qiáng)度進(jìn)行測量。光敏電阻模塊通常包含以下準(zhǔn)引腳：VCC即電源正極：該引腳的作用是連接供電電源的正極，一般情況下這個(gè)電壓值為3.3V或者5V，其目的在于為光敏電阻模塊供應(yīng)電力。GND即地連接，該引腳與電源的地線相連或者接地，以此來構(gòu)建電路的地連接，保證電路可正確運(yùn)行。AO:輸出模擬信號。DO:輸出數(shù)字信號。圖3.8光照強(qiáng)度檢測模塊電路圖3.2.3CO?濃度傳感器本次設(shè)計(jì)選擇了型號為JW01-CO2-V2.2的二氧化碳檢測模塊，該模塊具有以下主要參數(shù)：測量范圍：350-2000PPM靈敏度：0.5ppm響應(yīng)時(shí)間：小于10秒工作溫度范圍：-10°C到50°C工作濕度范圍：0%到95%相對濕度電源電壓：5V圖3.9二氧化碳檢測模塊實(shí)物圖JW01二氧化碳檢測模塊于智能農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)里有著關(guān)鍵作用，借助該模塊可實(shí)時(shí)監(jiān)測大棚內(nèi)部的二氧化碳濃度，為整個(gè)系統(tǒng)給予精準(zhǔn)的環(huán)境數(shù)據(jù)，一旦二氧化碳濃度超過設(shè)定的閾值范圍，系統(tǒng)會(huì)依據(jù)預(yù)先設(shè)定好的控制算法自行開啟通風(fēng)設(shè)備，維持適宜作物生長的環(huán)境，JW01二氧化碳檢測模塊是憑借串口來和STM32實(shí)現(xiàn)通訊的。JW01二氧化碳檢測模塊包括以下引腳：VCC（電源）：連接到系統(tǒng)的電源正極5V。GND（地）：連接到系統(tǒng)的電源地。RX：數(shù)據(jù)接收引腳。TX：數(shù)據(jù)發(fā)送引腳。圖3.10二氧化碳濃度檢測模塊電路圖3.3顯示與驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)1.OLED顯示電路設(shè)計(jì)OLED在整個(gè)系統(tǒng)里起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用，借助它可與用戶順利開展系統(tǒng)交互，憑借OLED屏幕，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)溫度以及濕度的數(shù)據(jù)情況。0.96寸OLED屏幕所依據(jù)的工作原理乃是基于OLED技術(shù)，此技術(shù)乃是借助有機(jī)材料的電致發(fā)光來達(dá)成圖像顯示的一種技術(shù)，以下即為其具體的工作原理闡述：有機(jī)發(fā)光二極管，其屏幕是由數(shù)量眾多的微小OLED像素構(gòu)成，每一個(gè)像素均為一個(gè)獨(dú)立的發(fā)光二極管，當(dāng)有電流依靠像素的時(shí)候，有機(jī)材料便會(huì)發(fā)出光，形成圖像或者文本。分辨率：分辨率所指的是屏幕之上水平方向以及垂直方向的像素具體數(shù)量，對于0.96寸的OLED屏幕而言，其分辨率為128x64像素，可顯示出128列以及64行的點(diǎn)。通信接口方面，OLED屏幕一般會(huì)借助I2C通信接口或者SPI通信接口同微控制器實(shí)現(xiàn)連接，借助這些接口，微控制器可將圖像以及文本數(shù)據(jù)發(fā)送至屏幕，實(shí)現(xiàn)在屏幕上的顯示。圖3.11OLED顯示模塊實(shí)物圖OLED硬件的工作原理是通過控制每個(gè)像素點(diǎn)的亮度來實(shí)現(xiàn)顯示。它采用有機(jī)發(fā)光材料，即OLED，當(dāng)電流流經(jīng)該材料時(shí)，會(huì)發(fā)生電致發(fā)光現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)像素點(diǎn)的亮度控制。驅(qū)動(dòng)芯片則是控制OLED屏幕上每個(gè)像素點(diǎn)的電流大小和亮度等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)顯示效果。本次選用的0.96寸OLED屏幕采用的是IIC通訊方式，因此具有四個(gè)引腳，包括：VCC：供電引腳，通常連接到3.3V或5V的電源。GND：地引腳，連接到電源的地。SCL：時(shí)鐘線引腳，用于I2C通信。SDA：數(shù)據(jù)線引腳，用于I2C通信。圖3.12顯示模塊電路圖2.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)在智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)里面，可對通風(fēng)口的開啟以及關(guān)閉情況加以控制，這里會(huì)用到28BYJ48步進(jìn)電機(jī)以及ULN2003驅(qū)動(dòng)模塊。28BYJ48步進(jìn)電機(jī)的工作原理是建立在步進(jìn)電機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上的，它屬于那種把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)劃分成離散步進(jìn)的電機(jī)類別，步進(jìn)電機(jī)在每一個(gè)步進(jìn)角度時(shí)都會(huì)停止下來，并且可依照一定的步進(jìn)序列來實(shí)現(xiàn)精確的位置控制，其具體工作原理如下所示：28BYJ48步進(jìn)電機(jī)所有的步進(jìn)角度為5.625度，這意味著每當(dāng)執(zhí)行一個(gè)完整的步進(jìn)動(dòng)作時(shí)，需要進(jìn)行64次步進(jìn)操作才能完成一個(gè)步進(jìn)角度的變化。該電機(jī)的相數(shù)為4個(gè)，每一個(gè)相都配備有一個(gè)線圈，當(dāng)不同的相被激活時(shí)，電機(jī)可按照特定的方向以及步進(jìn)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。ULN2003驅(qū)動(dòng)模塊的工作原理在于，借助輸入控制信號達(dá)成激活或者關(guān)閉步進(jìn)電機(jī)不同相的目的，以此推動(dòng)電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，ULN2003會(huì)提供相應(yīng)的電流與電壓，以此保證步進(jìn)電機(jī)可依照預(yù)期來執(zhí)行步進(jìn)操作。圖3.13步進(jìn)電機(jī)和ULN2003實(shí)物圖28BYJ48步進(jìn)電機(jī)和ULN2003驅(qū)動(dòng)模塊的硬件引腳如下：28BYJ48步進(jìn)電機(jī)COM：公共端1-4：四個(gè)相線圈ULN2003驅(qū)動(dòng)模塊IN1至IN4：輸入信號，用于控制步進(jìn)電機(jī)的不同相OUT1至OUT4：輸出信號，連接到步進(jìn)電機(jī)的不同相VCC：電源正極GND：電源地圖3.14步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.4通信模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)通過ESP8266來實(shí)現(xiàn)WIFI連接。ESP8266是一款高度集成的Wi-Fi模塊，廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)中。以下是ESP8266的主要硬件參數(shù)：工作電壓：2.5V~3.6V工作溫度：-40℃~125℃處理器：TensilicaL10632位RISC處理器閃存：4MBWi-Fi模塊：802.11b/g/n數(shù)據(jù)傳輸速率：最高為72.2Mbps在智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)中，ESP8266的主要作用是將智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)連接到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與機(jī)智云平臺的通信，最終完成智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能。通過ESP8266芯片的高度集成化和小尺寸，可以在智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)中占用較小的空間。圖3.15ESP826模塊實(shí)物圖ESP8266將接收到的云平臺下行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串口輸出，通過串口與單片機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和控制。通過ESP8266的內(nèi)置WiFi模塊，智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)可以連接到機(jī)智云，并通過系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳。下面是本次ESP8266模塊的引腳配置：TX/RX：UART串行通信引腳，用于與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行通信。GPIO：通用輸入/輸出引腳，可用于連接傳感器、執(zhí)行控制操作等。RESET：復(fù)位引腳，用于重新啟動(dòng)ESP8266。CH_PD：供電引腳，用于控制ESP8266的上電和斷電。VCC/GND：電源引腳，通常為3.3V供電。圖3.16通信模塊電路圖3.5其他模塊設(shè)計(jì)1.繼電器電路設(shè)計(jì)此次智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)可達(dá)成對風(fēng)扇以及水泵的控制，鑒于單片機(jī)沒辦法直接驅(qū)動(dòng)高電壓器件，故而要借助繼電器來控制其開啟與關(guān)閉，繼電器屬于一種電子開關(guān)設(shè)備，大多時(shí)候被用于控制高電壓或者高電流的電路，常見的繼電器存在常閉型和常開型這兩種類型，其中常閉型的接點(diǎn)在沒有通電的時(shí)候處于閉合狀態(tài)，常開型的接點(diǎn)在沒有通電的時(shí)候處于斷開狀態(tài)。在智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)里，選用常閉型繼電器，原因在于只有當(dāng)系統(tǒng)發(fā)送開關(guān)信號時(shí)，風(fēng)扇和水泵才需要開始工作，不然風(fēng)扇和水泵應(yīng)當(dāng)一直保持停止工作的狀態(tài)。繼電器的引腳有控制引腳以及電源引腳，控制引腳一般是連接到單片機(jī)的GPIO口，作用是接收開關(guān)信號，對線圈的通斷情況加以控制，電源引腳一般是連接到電源的正負(fù)極，來為線圈提供所需電源，系統(tǒng)借助單片機(jī)發(fā)送的控制信號，來讓繼電器的線圈實(shí)現(xiàn)通斷，以此控制風(fēng)扇和加濕器的工作狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)發(fā)送開啟信號，繼電器的線圈會(huì)通電，彈簧片會(huì)翻轉(zhuǎn)，接點(diǎn)會(huì)閉合，電流可憑借，風(fēng)扇和水泵便開始工作，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送關(guān)閉信號，繼電器的線圈會(huì)斷電，彈簧片會(huì)回到原位，接點(diǎn)會(huì)斷開，電流停止，風(fēng)扇和水泵就停止工作。圖3.17繼電器模塊電路按鍵電路設(shè)計(jì)在智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)里面，按鍵屬于一種常被用于用戶交互以及控制系統(tǒng)的硬件組件，此次設(shè)計(jì)所采用的是機(jī)械按鍵，機(jī)械按鍵作為一種常見的按鍵種類，它的工作原理是這樣的：當(dāng)用戶輕按一下按鍵之時(shí)，位于兩個(gè)金屬片之間的彈簧會(huì)被迅速壓縮，促使這兩個(gè)金屬片之間形成接觸狀態(tài)。接觸點(diǎn)的閉合會(huì)使電流流過按鍵形成閉合電路。此閉合電路被連接至微控制器的GPIO引腳上，借助該連接，微控制器可察覺到電平所發(fā)生的變化情況。微控制器借助所檢測到的電平變化情況，來判定按鍵是否已被按下，采取與之相應(yīng)的措施，像是觸發(fā)特定的操作或者改變系統(tǒng)的狀態(tài)等。此次所采用的按鍵有4個(gè)引腳，不過這4個(gè)引腳是兩兩相互連通的，僅需將其中一個(gè)引腳連接到GPIO口，另一個(gè)引腳連接到地就行。圖3.18按鍵電路圖3.蜂鳴器電路設(shè)計(jì)在系統(tǒng)運(yùn)行期間，需要針對傳感器采集的數(shù)據(jù)展開閾值監(jiān)測工作，一旦檢測到數(shù)據(jù)超出預(yù)先設(shè)定的閾值，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警功能，這個(gè)時(shí)候就要引入蜂鳴器作為報(bào)警執(zhí)行的元件，蜂鳴器作為電子設(shè)備里常用的聲響發(fā)生裝置，在各類嵌入式系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，蜂鳴器一般會(huì)連接到微控制器的一個(gè)GPIO引腳以及電源引腳。下面所呈現(xiàn)的是蜂鳴器的典型引腳配置：控制引腳所起到的作用是連接至微控制器的GPIO引腳，其主要功能在于對蜂鳴器的開關(guān)狀態(tài)以及發(fā)聲模式進(jìn)行控制。電源引腳：連接到電路的電源引腳，通常為3.3V至5V。圖3.19蜂鳴器電路圖3.6系統(tǒng)總的硬件電路原理圖圖3.20系統(tǒng)總的硬件電路原理圖本系統(tǒng)把單片機(jī)當(dāng)作核心控制單元，硬件電路主要是由傳感器模塊、執(zhí)行模塊以及通信模塊構(gòu)成，其中溫濕度傳感器、光照傳感器、土壤濕度傳感器以及二氧化碳濃度傳感器，可實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)處理之后，借助執(zhí)行模塊達(dá)成環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，通信模塊基于Wi-Fi技術(shù)，可支持把數(shù)據(jù)上傳到手機(jī)終端或者云平臺，達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。設(shè)計(jì)過程中注重低功耗與模塊化理念，以此保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及功能擴(kuò)展性，契合智慧農(nóng)業(yè)場景下的自動(dòng)化與智能化應(yīng)用需求。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程設(shè)計(jì)圖圖4.1主流程圖4.2主程序與人機(jī)交互設(shè)計(jì)1.主程序設(shè)計(jì)（1）初始化階段：傳感器模塊參數(shù)校準(zhǔn)與工作模式配置控制模塊負(fù)責(zé)對閾值參數(shù)進(jìn)行加載，這些閾值參數(shù)涉及預(yù)設(shè)的溫度、濕度以及光照強(qiáng)度等環(huán)境指標(biāo)的臨界值。通信模塊開展網(wǎng)絡(luò)連接的建立工作，是要完成Wi-Fi熱點(diǎn)接入以及云平臺通信鏈路的初始化操作。環(huán)境判斷與控制：傳感器模塊依照預(yù)先設(shè)定的頻率，對如溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤濕度以及二氧化碳濃度等參數(shù)展開采集工作。原始的數(shù)據(jù)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換這之后，會(huì)被傳送到控制模塊那里去開展預(yù)處理工作，也就是去除異常值并進(jìn)行歸一化處理。環(huán)境決策與控制執(zhí)行階段：溫度閾值的判斷方式如下：一旦實(shí)際測量得到的值超出了高溫閾值或者低溫閾值，那么風(fēng)扇啟?？刂扑惴ň蜁?huì)被觸發(fā)。土壤濕度閾值的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)土壤濕度低于預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，啟動(dòng)水泵進(jìn)行灌溉的邏輯程序，而當(dāng)土壤濕度高于設(shè)定的上限時(shí)，則停止灌溉操作。光照強(qiáng)度閾值的判斷方法為：當(dāng)光照強(qiáng)度低于補(bǔ)光閾值時(shí)，對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，使其調(diào)整遮陽板的角度，或者開啟補(bǔ)光燈。二氧化碳濃度閾值判斷：超出閾值范圍時(shí)觸發(fā)通風(fēng)設(shè)備啟停指令（4）數(shù)據(jù)交互與可視化階段：本地顯示：通過OLED屏幕實(shí)時(shí)觀測數(shù)值變化遠(yuǎn)程監(jiān)控借助運(yùn)用MQTT協(xié)議把數(shù)據(jù)推送到機(jī)智云平臺，如此一來用戶可在任何時(shí)候進(jìn)行查看。閾值管理：支持本地按鍵輸入或遠(yuǎn)程APP修改環(huán)境參數(shù)閾值2.人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)顯示界面：采用分區(qū)域布局，頂部顯示系統(tǒng)名稱，中部提供按鍵開啟或關(guān)閉，底部以數(shù)值形式展示參數(shù)（如溫度℃、濕度%等）。數(shù)據(jù)超限時(shí)，對應(yīng)數(shù)值閃爍并觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。參數(shù)設(shè)置界面：通過“自動(dòng)鍵”進(jìn)入閾值設(shè)置，調(diào)整數(shù)值，確認(rèn)后保存至單片機(jī)。如：設(shè)置溫度報(bào)警范圍為10℃-35℃。整體設(shè)計(jì)注重簡潔性，適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)場環(huán)境需求。通過光電檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)、以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合,提出無損動(dòng)態(tài)檢測作物的生長信息。該設(shè)計(jì)能夠更加準(zhǔn)確地掌握植物的生長環(huán)境,從而最大限度地利用農(nóng)業(yè)資源提高生產(chǎn)效率,用戶可根據(jù)反饋的檢測信息調(diào)整設(shè)備,在其用戶終端設(shè)置人機(jī)交互界面,后臺數(shù)據(jù)監(jiān)控等功能,使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理更加智能化、便捷化REF_Ref443\r\h[10]。圖4.2人機(jī)交互界面第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測試5.1硬件實(shí)物組裝圖5.1實(shí)物組裝圖5.2系統(tǒng)功能調(diào)試測試硬件調(diào)試是智能農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)開發(fā)過程中的重要階段。首先，確保所有硬件設(shè)備正確連接。這包括連接STM32單片機(jī)、各種傳感器、執(zhí)行器、Wi-Fi模塊、OLED顯示屏等。檢查電纜、引腳和連接器，確保它們牢固連接，沒有松動(dòng)或接觸不良。系統(tǒng)上電后會(huì)進(jìn)行一系列程序的初始化之后OLED屏幕開始工作顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)。由于本次農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的傳感器較多，因此采用了2頁來進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，通過按鍵可以進(jìn)行翻頁。圖5.2按鍵圖5.2.1自動(dòng)模式功能調(diào)試用戶通過按鍵可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的環(huán)境溫濕度閾值、土壤溫濕度閾值、光強(qiáng)閾值、二氧化碳濃度閾值。在自動(dòng)模式下，當(dāng)系統(tǒng)檢測到傳感器數(shù)據(jù)高于或者低于閾值時(shí)便會(huì)觸發(fā)報(bào)警程序并自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的操作。圖5.3自動(dòng)模式當(dāng)環(huán)境溫濕度超出閾值，自動(dòng)開啟風(fēng)扇進(jìn)行除濕和降溫；圖5.4開啟風(fēng)扇當(dāng)土壤溫濕度低于閾值時(shí)，自動(dòng)開啟水泵進(jìn)行加濕；圖5.5開啟水泵當(dāng)光照強(qiáng)度低于閾值，自動(dòng)開啟補(bǔ)光燈進(jìn)行補(bǔ)光；圖5.6開啟補(bǔ)光燈當(dāng)二氧化碳高于閾值，自動(dòng)開啟通風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng)。圖5.7開啟通風(fēng)5.2.2遠(yuǎn)程控制功能調(diào)試系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)通過ESP8266上傳至機(jī)智云平臺，通過機(jī)智云APP便可以實(shí)時(shí)檢測到當(dāng)前的環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)、土壤溫濕度數(shù)據(jù)、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度。通過手機(jī)APP還可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)扇、水泵、以及通風(fēng)口的控制。圖5.8遠(yuǎn)程控制第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)本研究運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)并達(dá)成智慧農(nóng)業(yè)檢測系統(tǒng)，依靠智能化方式對農(nóng)田環(huán)境參數(shù)展開實(shí)時(shí)監(jiān)測，以此提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效能，該系統(tǒng)把STM32單片機(jī)當(dāng)作核心控制單元，融合了溫濕度傳感器、光照傳感器、土壤濕度傳感器等模塊，達(dá)成環(huán)境數(shù)據(jù)的精確采集與處理，依靠無線通信模塊，監(jiān)測數(shù)據(jù)可傳輸?shù)皆破脚_或者用戶終端，為遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理給予支持。系統(tǒng)擁有閾值報(bào)警功能，當(dāng)環(huán)境參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，可及時(shí)給用戶發(fā)出警示，方便采取相應(yīng)處理措施。實(shí)驗(yàn)測試所呈現(xiàn)的結(jié)果說明，此系統(tǒng)在運(yùn)行過程中有穩(wěn)定的特性，數(shù)據(jù)采集方面也可做到準(zhǔn)確無誤，完全可以契合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對于實(shí)時(shí)監(jiān)測的實(shí)際需求情況，實(shí)際應(yīng)用所進(jìn)行的驗(yàn)證顯示，該系統(tǒng)一方面可使人工成本得以降低，另一方面還可對資源利用率給予優(yōu)化，為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了有可行性的技術(shù)方案。6.2展望當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)、人工智能以及大數(shù)據(jù)技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，在此背景下，智慧農(nóng)業(yè)檢測系統(tǒng)在未來將會(huì)有更為廣闊的應(yīng)用前景，本設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)成了環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測以及自動(dòng)化控制這一目標(biāo)，然而，其仍然存在著一定程度的優(yōu)化空間，未來的研究可以在以下幾個(gè)方面展開的深入探索：引入如機(jī)器學(xué)習(xí)或者深度學(xué)習(xí)模型這類更為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法，針對采集而來的環(huán)境數(shù)據(jù)展開分析以及預(yù)測，以此提升農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的智能化程度，農(nóng)業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)可達(dá)成基本的定位功能，并且有很強(qiáng)的延展性REF_Ref303\r\h[11]。擴(kuò)展系統(tǒng)通信功能之時(shí)，將5G、LoRa以及NB-IoT等低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)融入其中，達(dá)成更大范圍的設(shè)備互聯(lián)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控，以此為智慧農(nóng)業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用給予支持。在技術(shù)融合這一領(lǐng)域，可以探尋與無人機(jī)以及農(nóng)業(yè)機(jī)器人等智能裝備共同作業(yè)的模式，以此達(dá)成對農(nóng)業(yè)環(huán)境多維度的立體感知，打破傳統(tǒng)單點(diǎn)監(jiān)測存在的空間限制，提高數(shù)據(jù)采集的覆蓋范圍以及精準(zhǔn)程度，于能源管理優(yōu)化層面，引入太陽能光伏供電系統(tǒng)或者振動(dòng)能量采集技術(shù)，構(gòu)建可自我維持的能源體系，這樣能降低系統(tǒng)對傳統(tǒng)電源的依賴，延長設(shè)備在野外作業(yè)的周期，提高在復(fù)雜環(huán)境下的部署適應(yīng)性。參考文獻(xiàn)張鵬.基于單片機(jī)的智慧農(nóng)業(yè)大棚檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù),2024,20(09):53-56.DOI:10.14004/ki.ckt.2024.0414.劉金,姚曉云,江敏,等.課程思政視域下智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)群教學(xué)改革探索——以“農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量智慧檢測”課程為例[J].食品工業(yè),2022,43(12):171-173.都治楠,李長星,王斌濤,等.基于STM32單片機(jī)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子制作,2024,32(22):57-60.DOI:10.16589/11-3571/tn.2024.22.018.鄒雙鸞,張夢瑤,陳曉登,等.基于STM32單片機(jī)的新農(nóng)業(yè)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦知識與技術(shù),2023,19(32):110-114.DOI:10.14004/ki.ckt.2023.1702.時(shí)國龍,沈心怡,辜麗川,等.面向智慧農(nóng)業(yè)的無芯片射頻跨域感知研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2023,39(07):10-23.王籃儀.基于智能感知技術(shù)的“智慧農(nóng)業(yè)”構(gòu)建[J].江蘇通信,2021,37(03):97-98+107.李巖,朱天宇,楊曉萍.智慧農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)集群[J].中國質(zhì)量,2020,(02):55-59.DOI:10.16434/j.cnki.zgzl.2020.02.017.凌薇.富邦股份:精耕智慧農(nóng)業(yè)[J].農(nóng)經(jīng),2018,(11):46-49.李官平,張黔川,王永濤,等.智慧農(nóng)業(yè)中自動(dòng)化灌溉技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)踐[J].數(shù)字農(nóng)業(yè)與智能農(nóng)機(jī),2024,(06):84-86.黃燦洋,滕道祥.智慧農(nóng)業(yè)的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù),2020,49(12):50-51.張朝輝,吳海云,黃舞記,等.基于STM32單片機(jī)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人GPS/北斗定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)技服務(wù),2019,36(05):52-53.ArenasCalleLauraNatalia.Assessingtrade-offsandsynergiesinclimatesmartagricultureacrosstimescales[D].UniversityofLeeds,2021.KamelZidietal.Novelintrusiondetectionsystembasedonadownsizedkernelmethodforcybersecurityinsmartagriculture[J].EngineeringApplicationsofArtificialIntelligence,2024,133(PF):108579-.KumarKaseraRohitandGourShivashishandAcharjeeTapodhir.AcomprehensivesurveyonIoTandAIbasedapplicationsindifferentpre-harvest,during-harvestandpost-harvestactivitiesofsmartagriculture[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,2024,216:108522-.附錄/***************************************************************@filecommon.c*@briefGenerictools*@authorGizwits*@date2017-07-19*@versionV03030000*@copyrightGizwits**@noteGizwitsisonlyforsmarthardware*GizwitsSmartCloudforSmartProducts*Links|ValueAdded|Open|Neutral|Safety|Own|Free|Ecology*************************************************************/#include"common.h"/***@briefChecksumcalculation**@param[in]buf:data*@param[in]len:datalen**@returnsum:Checksum*/uint8_tICACHE_FLASH_ATTRgizProtocolSum(uint8_t*buf,uint32_tlen){uint8_tsum=0;uint32_ti=0;if(buf==NULL||len<=0){return0;}for(i=2;i<len-1;i++){sum+=buf[i];}returnsum;}/***htonsunsignedshort->Networkbyteorder*ntohsNetworkbyteorder->unsignedshort*/uint16_tICACHE_FLASH_ATTRexchangeBytes(uint16_tvalue){uint16_ttmp_value=0;uint8_t*index_1,*index_2;index_1=(uint8_t*)&tmp_value;index_2=(uint8_t*)&value;*index_1=*(index_2+1);*(index_1+1)=*index_2;returntmp_value;}/***htonlunsignedlong->Networkbyteorder*ntohlNetworkbyteorder->unsignedlong*/uint32_tICACHE_FLASH_ATTRexchangeWord(uint32_tvalue){return((value&0x000000FF)<<24)|((value&0x0000FF00)<<8)|((value&0x00FF0000)>>8)|((value&0xFF000000)>>24);}/***@briefCharactertobinary*@param[in]A:CharacterA*@param[out]B:CharacterB*@return:Accountingforonebyteofbinarydata*/uint8_tICACHE_FLASH_ATTRchar2hex(charA,charB){uint8_ta=0; 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