基于STM32單片機(jī)的溫室智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)開發(fā)摘要：隨著科技發(fā)展的日新月異，柔弱的幼苗需要度過的自然惡劣的生長(zhǎng)環(huán)境可以通過人工方法的溫室來改善，為其創(chuàng)造出適宜生長(zhǎng)的環(huán)境，從而利于它們茁壯成長(zhǎng)。溫室的現(xiàn)代化已經(jīng)打破了以往傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，將信息技術(shù)融合到溫室管理中已成為當(dāng)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的趨勢(shì)。近年以來，溫室智能監(jiān)測(cè)技術(shù)一直在進(jìn)行成長(zhǎng)和完善，但在一定程度上應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫室監(jiān)控卻缺乏靈活性。隨著單片機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，為了更好直觀的觀察到溫室內(nèi)的相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)并進(jìn)行調(diào)控，本文研究設(shè)計(jì)了一種溫室智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。系統(tǒng)將單片機(jī)作為主要控制模塊，使用傳感器采集相關(guān)數(shù)據(jù)，并調(diào)節(jié)可控因子，在面臨環(huán)境溫濕度變量超出范圍是啟動(dòng)報(bào)警裝置，濕度過低時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)澆水裝置，以此來維持溫室處于一個(gè)相對(duì)恒定的溫濕度環(huán)境條件下，實(shí)現(xiàn)智能化種植條件。關(guān)鍵詞:STM32單片機(jī)溫濕度檢測(cè)模塊Proteus仿真目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1緒論 12系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想及依據(jù) 22.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介 22.2開發(fā)工具 22.3系統(tǒng)的功能分析及體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23溫室智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì) 43.1STM32單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì) 43.2DHT11溫濕度傳感器模塊電路設(shè)計(jì) 53.3LCD1602液晶顯示模塊電路設(shè)計(jì) 63.4澆水模塊設(shè)計(jì) 83.5報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì) 93.6溫濕度閾值模塊電路設(shè)計(jì) 113.7串口模塊電路設(shè)計(jì) 124系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 144.1ARM軟件開發(fā)環(huán)境 144.2虛擬串口軟件選擇 154.3軟件實(shí)現(xiàn) 164.4程序測(cè)試 19結(jié)束語(yǔ) 21參考文獻(xiàn) 22附錄 231緒論近些年來，由于溫室大棚環(huán)境的鉆研和發(fā)展前進(jìn)腳步，使其大幅助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從而對(duì)農(nóng)業(yè)作物種植生長(zhǎng)環(huán)境罩起保護(hù)的。一些控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要條件參數(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，需要對(duì)溫室內(nèi)空氣溫濕度、二氧化碳含量和土壤中的含水量等相關(guān)的參數(shù)監(jiān)測(cè)控制做出要求。在農(nóng)業(yè)中，溫室內(nèi)部的環(huán)境條件和植物成長(zhǎng)、能量物質(zhì)交換有著密切聯(lián)系。為了能夠尊重基本植物生長(zhǎng)規(guī)律，將自動(dòng)化溫室生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管控，最后能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量、生產(chǎn)率和效率的目標(biāo)。農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育是由其自身基因特征和外界環(huán)境條件決定的。溫室植物是在不利條件下或者是在不適合植物的地區(qū)種植的地區(qū)或季節(jié)，創(chuàng)造人造微氣候，促進(jìn)植物生長(zhǎng)以增加作物產(chǎn)量。國(guó)外溫室生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展具有完整性，還形成和制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，但價(jià)格高昂，缺少符合我國(guó)氣候?qū)嶋H情況的測(cè)控軟件。目前在溫度、濕度、二氧化碳水平測(cè)試和控制處理方面的管理大部分都是由人工進(jìn)行的，測(cè)控不精確、工作高強(qiáng)度和測(cè)量不及時(shí)造成的不便可能造成無法彌補(bǔ)的損失，不僅會(huì)造成人力資源的大量浪費(fèi)，而且難以達(dá)到預(yù)期的效果。顯然，為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和進(jìn)行農(nóng)業(yè)科學(xué)化研究，推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，極為重要的是科學(xué)合理的調(diào)控環(huán)境內(nèi)溫度、濕度和二氧化碳含量的范圍，形成適宜作物生長(zhǎng)的環(huán)境條件。當(dāng)今農(nóng)業(yè)溫室大棚主要是中小型的，要進(jìn)入控制系統(tǒng)自動(dòng)化并改變所有勞動(dòng)力的管理方式，必須考慮系統(tǒng)的成本。由于單片機(jī)、微控制器和各種電子部件的性價(jià)比的飛速發(fā)展，這些要求都在逐步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。國(guó)內(nèi)外有眾多學(xué)者目前正專注于溫室智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的研究。國(guó)外對(duì)溫室效應(yīng)照明控制的研究起源于20世紀(jì)70年代，利用類似的工具收集和分析地面信息；20世紀(jì)80年代末，控制系統(tǒng)出現(xiàn)了分布式布局模式，控制了多種因素，荷蘭作為一個(gè)園藝強(qiáng)國(guó)，以花卉生產(chǎn)技術(shù)聞名于世。我國(guó)作為世界上最大的農(nóng)業(yè)大國(guó)，自古以來的種植實(shí)踐為我國(guó)的生產(chǎn)積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。上世紀(jì)八十年代，我國(guó)工程技術(shù)人員在學(xué)習(xí)國(guó)外溫室控制先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始研究和掌握小區(qū)域微氣候的人工氣候控制技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)僅限于光等可控因素，在不斷地進(jìn)行失敗總結(jié)和實(shí)踐中，我國(guó)在上世紀(jì)90年代中后期，自主研制了具有特殊研究性質(zhì)的環(huán)境控制系統(tǒng)。由河北職業(yè)技術(shù)學(xué)院的閏忠文開發(fā)了一套溫室效應(yīng)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。專業(yè)研究人員將信息技術(shù)與大棚環(huán)境采集相結(jié)合一致，從而提高了溫室種植過程中的效率并且更直觀觀察到了室內(nèi)數(shù)據(jù)。對(duì)于普通溫室監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施用資較高、低價(jià)格的設(shè)計(jì)無法做到完整、簡(jiǎn)潔和有效的情況，聯(lián)系農(nóng)戶的主要需求，本文設(shè)計(jì)了一種基于STM32單片機(jī)的溫室智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想及依據(jù)2.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介要使溫室里的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得以開發(fā)，與傳統(tǒng)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)不同，智能溫室監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)必須能夠在環(huán)境變化的基礎(chǔ)上顯示準(zhǔn)確的參數(shù)數(shù)值。因此，系統(tǒng)必須能夠監(jiān)測(cè)環(huán)境信息，尤其是環(huán)境內(nèi)溫度和濕度。在利用溫室系統(tǒng)之前要提前做好農(nóng)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，找準(zhǔn)植物作物的可耐受溫濕度的最低或最高局限值，了解好后進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)的閾值設(shè)置。如果檢測(cè)到的室內(nèi)溫濕度發(fā)生變化低于或者高于所設(shè)置的閾值時(shí)，該系統(tǒng)需要能夠因?yàn)榇俗兞繀?shù)的改變，啟動(dòng)報(bào)警裝置，燈光和警報(bào)聲提醒人們將溫濕度控制在指定范圍內(nèi)。當(dāng)濕度小于澆水最低值時(shí)啟動(dòng)澆水功能，通過溫濕度傳感器對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)控，接收到的溫濕度值實(shí)時(shí)顯示在LCD1602液晶屏上。2.2開發(fā)工具2.2.1單片機(jī)芯片的選擇在本系統(tǒng)中，選擇了STM32單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)單片機(jī)的控制芯片。STM32系列處理器是基于ARM7體系結(jié)構(gòu)的32位微控制器，它還支持仿真，所以我們?cè)诜抡嫔喜捎昧薖roteus仿真軟件。STM32單片機(jī)是由意大利半導(dǎo)體公司ST公司和美國(guó)先進(jìn)ARM架構(gòu)的Cortex-M3內(nèi)核生產(chǎn)的。STM32單片機(jī)便利于開發(fā)并且最大程度的集成整合。具有很好的實(shí)時(shí)性能、杰出的功耗控制，出眾及創(chuàng)新的外設(shè)，還具有多個(gè)定時(shí)器。2.2.2顯示方案的選擇由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的LCD液晶顯示，可以用來顯示大批數(shù)據(jù)，同時(shí)顯示一些文字和圖形，與其他液晶顯示器相較，它的編寫程序很簡(jiǎn)單，并采用1602液晶顯示屏。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中在窗口輸出，窗口打印溫濕度的信息和光照信息。該液晶顯示屏的顯示符號(hào)、數(shù)字很清晰并且消耗的功率小，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，顯示屏運(yùn)行使用的壽命也很長(zhǎng)。2.3系統(tǒng)的功能分析及體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)以STM32單片機(jī)核心電路為主，包括了LCD液晶顯示電路、澆水控制電路、閾值設(shè)置電路、DHT11溫濕度傳感器電路、聲光報(bào)警電路和串口模塊報(bào)警電路。1、溫濕度傳感器正常工作，監(jiān)測(cè)出溫室內(nèi)的實(shí)況溫濕度數(shù)值，還可以加入光照強(qiáng)度傳感器同時(shí)感知室內(nèi)的光照強(qiáng)度值，并在液晶顯示屏和串口輸出實(shí)時(shí)觀察到；2、自主設(shè)置溫濕度最低危險(xiǎn)值和最高危險(xiǎn)值；3、如果濕度低于下限的啟動(dòng)噴水裝置，就用繼電器吸合來模擬噴水的動(dòng)作，如果濕度低于設(shè)置的下限則開始聲光報(bào)警，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；4.聲光報(bào)警裝置分別由兩個(gè)連接電路控制，但二者同時(shí)被啟動(dòng)。本系統(tǒng)具體如下圖2.1系統(tǒng)原理框圖所示：LCD液晶電路單片機(jī)最小系統(tǒng)電路LCD液晶電路單片機(jī)最小系統(tǒng)電路采集光照強(qiáng)度采集光照強(qiáng)度溫濕度采集電路路燈光報(bào)警電路聲音警報(bào)電路溫濕度采集電路路燈光報(bào)警電路聲音警報(bào)電路設(shè)置閾值電路設(shè)置閾值電路電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬澆水串口電路電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬澆水串口電路圖2.1系統(tǒng)原理框圖圖2.2系統(tǒng)Proteus仿真圖3溫室智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì)3.1STM32單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的選擇STM32系列串行處理器，其原因是在完成本設(shè)計(jì)功能的前提下，能夠提供足夠的接口和豐富的功能，以設(shè)計(jì)出其他同類實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需的外圍擴(kuò)展電路。STM32的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）具有ARM先進(jìn)架構(gòu)的Cortex-M3內(nèi)核（2）優(yōu)異的實(shí)時(shí)性能（3）強(qiáng)大的功耗控制（4）具有創(chuàng)新的外設(shè)（5）最大程度的集成整合STM32資源豐富，里面的總線都是32位的，含義為一個(gè)機(jī)器指令可以對(duì)32位數(shù)據(jù)進(jìn)行一次操作，開發(fā)也非常方便，本系統(tǒng)利用的即為STM32的Hal層。STM32F103C8T6單片機(jī)模塊如下圖3.1所示。圖3.1STM32F103C8T6單片機(jī)模塊圖STM32單片機(jī)周圍布局著許多的具有各個(gè)作用的引腳，如下圖3.2STM32單片機(jī)主要實(shí)物圖所示。圖3.2STM32單片機(jī)主要實(shí)物圖3.2DHT11溫濕度傳感器模塊電路設(shè)計(jì)DHT11數(shù)字溫濕度傳感器含有經(jīng)過和對(duì)應(yīng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)，是一種復(fù)合傳感器輸出。DHT11溫濕度傳感器擁有的串行接口為單線制，其優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)⑻幱诠ぷ鳡顟B(tài)的系統(tǒng)相關(guān)集成做到簡(jiǎn)單、方便和快速的效果。此外，DHT11溫濕度傳感器還有很優(yōu)秀的信號(hào)傳輸功能，滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。微處理器和簡(jiǎn)易的電子線路相連接，如單個(gè)微電路，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到周圍條件的濕度和溫度。校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)部一次性可編程存儲(chǔ)器——用于處理內(nèi)部檢測(cè)信號(hào)中。溫濕度傳感器采用DHT11，如下圖3.3溫濕度傳感器仿真圖所示，上面一行顯示“41”位置的是濕度，下面一行是溫度。圖3.3溫濕度傳感器仿真圖相關(guān)傳感器按鈕：點(diǎn)擊“”按鈕可以對(duì)“濕度值”和“溫度值”進(jìn)行切換；“”和“”按鈕進(jìn)行上下、增加、減小的改變。利用光照強(qiáng)度傳感器采集當(dāng)前溫室的光照強(qiáng)度。在這里仿真過程中，光照強(qiáng)度用定位器代替，因?yàn)樵赑roteus中沒有光照強(qiáng)度傳感器，所以選擇直接用定位器來采集光照強(qiáng)度。圖3.4定位器采集光照強(qiáng)度仿真圖傳感器參數(shù)：設(shè)計(jì)中采用DHT11溫濕度傳感器；DHT11溫濕度傳感器的最低工作電壓為3V，最高工作電壓為5.5V；溫濕度傳感器的平均電流為0.5毫安；在測(cè)量具體濕度的時(shí)候，測(cè)量的濕度最大范圍為20%至90％RH；測(cè)量過程中難免出現(xiàn)誤差，其濕度的測(cè)量誤差范圍為百分之五左右；測(cè)量溫室大棚環(huán)境中的溫度為0至50攝氏度；在溫度的測(cè)量中，誤差范圍大概在百分之二左右；濕度為8位1％RH分辨率，溫度為8位1℃分辨率；與晶體管晶體邏輯電路兼容，以數(shù)字輸出的形式進(jìn)行輸出。根據(jù)傳感器的限定參數(shù)范圍和數(shù)值誤差來進(jìn)行后續(xù)對(duì)于溫濕度最值的設(shè)置，對(duì)溫室內(nèi)的作物生長(zhǎng)環(huán)境的控制得到進(jìn)一步的具體化。3.3LCD1602液晶顯示模塊電路設(shè)計(jì)LCD1602用于顯示系統(tǒng)中的主要信息內(nèi)容。本設(shè)計(jì)采用的是字符型顯示的方式，使用LCD1602液晶顯示屏，具有空間小、顯示內(nèi)容豐富的優(yōu)點(diǎn)，液晶顯示模塊不需要增加額外的驅(qū)動(dòng)電路。在本系統(tǒng)中，選擇此液晶顯示可以直觀的觀察到數(shù)據(jù)信息，在模擬過程中，注意文字顯示格式上的排版，能夠?qū)⒅饕畔⒑?jiǎn)練的顯示出來。LCD1602顯示屏顯示采集的溫濕度和光照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，具有獨(dú)立按鍵，可設(shè)置當(dāng)前濕度下限，如果濕度低于下限的啟動(dòng)噴水裝置，就用繼電器吸合來模擬噴水的動(dòng)作，如果濕度低于設(shè)置的下限則啟動(dòng)聲光報(bào)警。第一步把可執(zhí)行文件加進(jìn)STM32芯片中，如下面圖3.5插入可執(zhí)行文件操作截圖所示。圖3.5插入可執(zhí)行性文件操作截圖液晶顯示屏光照參數(shù)一欄原本是要顯示“Light”，由于顯示的窗口的大小空間問題，為了便于觀察和美觀，在這里就去掉了最后一個(gè)字母“t”。我們?cè)跍y(cè)試的時(shí)候調(diào)整定位器RV1的上下加減就可以改變當(dāng)前的光照強(qiáng)度，點(diǎn)擊向下減，光照可以改為24%。在調(diào)整濕度的過程中，由于報(bào)警的濕度已經(jīng)提前設(shè)置是35%，所以濕度低于35%的話低于報(bào)警值，就會(huì)顯示報(bào)警。如圖3.6LCD液晶顯示屏顯示，此時(shí)的環(huán)境狀態(tài)為：當(dāng)前的“Light”光照值為百分之二十四，“Hum”濕度值為百分之四十一，“Temp”溫度值為29攝氏度，“Running”表示此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)正在運(yùn)行中。圖3.6LCD液晶顯示仿真圖LCD1602液晶顯示主要參數(shù)如下：（1）顯示容量為16×2個(gè)字符；（2）芯片工作電壓為4.5～5.5V；（3）工作電流為2.0mA（5.0V）；（4）模塊最佳工作電壓為5.0V；（5）字符尺寸為2.95×4.35（W×H）mm。二、控制指令說明LCD1602液晶模塊內(nèi)部的控制器一共具有十一條控制指令，說明如下圖3.7控制命令功能截圖所示：圖3.7控制命令功能截圖3.4澆水模塊設(shè)計(jì)繼電器吸合來模擬噴水的動(dòng)作，繼電器驅(qū)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬澆水的動(dòng)作。如果環(huán)境中的濕度低于設(shè)定的濕度限值，自動(dòng)啟動(dòng)噴水裝置，我們用繼電器的吸合來模擬噴水的動(dòng)作。灌溉、澆水的工作采用如下方式，即：電能電磁能機(jī)械能動(dòng)能。針對(duì)無法將電機(jī)通過STM32直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情形，由于限流電阻的存在，采用三極管控制澆水。在下面示意截圖中，我們可以清晰地觀察到在電路中的電機(jī)隨著電流電壓的變化的啟動(dòng)。在實(shí)際的仿真圖中，電機(jī)在接收到警報(bào)后是開始發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的，這也就是模擬到灌溉的一個(gè)效果。有三極管和限流電阻相作用，保證對(duì)運(yùn)作的一個(gè)保護(hù)模式。澆水裝置電機(jī)控制的電路原理圖如下圖3.8所示。圖3.8澆水裝置電機(jī)控制電路原理圖由于濕度過低，裝置被啟動(dòng)，此時(shí)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，也就代表了環(huán)境中開始接受水的灌溉。圖3.9電機(jī)啟動(dòng)示意圖如下：圖3.9電機(jī)啟動(dòng)示意圖3.5報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)作為一個(gè)合格的溫室智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，要讓人們即時(shí)獲取并被提醒，大棚內(nèi)的溫度或濕度條件已經(jīng)達(dá)到了不能夠用自動(dòng)化控制時(shí)的數(shù)值，我們就要設(shè)計(jì)報(bào)警裝置。通過一定的方式，讓管理者獲取到相關(guān)的危險(xiǎn)信息，只有感知到了具體情況并進(jìn)行“呼叫”才能進(jìn)行下一步控制的工作。在這里我們?cè)O(shè)計(jì)了聲、光兩部分報(bào)警裝置。二者同時(shí)作用，更能起到提示。當(dāng)濕度低于所設(shè)置的濕度下限時(shí)，則啟動(dòng)聲光報(bào)警。設(shè)計(jì)測(cè)試時(shí)調(diào)整濕度，由于報(bào)警的濕度是35%，所以調(diào)整假設(shè)此時(shí)濕度低于35%低于報(bào)警值，就會(huì)顯示報(bào)警。燈進(jìn)行報(bào)警，澆水電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3.10警報(bào)對(duì)比圖所示，可以觀察到ALARM燈變色，變?yōu)辄S色。圖3.10警報(bào)燈對(duì)比圖此時(shí)我們的液晶顯示屏上顯示警示信息，提示變?yōu)椤癆larm!!”，如下圖3.11液晶顯示報(bào)警示意圖所示。圖3.11液晶顯示報(bào)警信息示意圖加入警報(bào)聲音裝置，電路利用PNP三極管、+5VPower、Res組合而成，在這里使用了上拉電阻。如圖3.12聲音報(bào)警裝置連接圖所示。添加上拉電阻的目的主要是為了防止一開始上電的時(shí)候，電路就保持高電平。然后可以用仿真圖中的探針測(cè)量一下當(dāng)前的電壓是多少，通過測(cè)振的測(cè)量來修改電路，防止電壓過大。當(dāng)連接完畢后，BUZ1報(bào)警可以聽到聲音，ALARM燈會(huì)亮，此時(shí)即完成了聲光報(bào)警的功能。而當(dāng)濕度調(diào)大時(shí)，警報(bào)就會(huì)解除，意味著環(huán)境內(nèi)濕度達(dá)到正常時(shí)，警報(bào)器就回歸到“休息”狀態(tài)。圖3.12聲音警報(bào)裝置連接圖3.6溫濕度閾值模塊電路設(shè)計(jì)既然想要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室系統(tǒng)的聲光警報(bào)、灌溉澆水等一系列的操作，我們就應(yīng)該設(shè)置完畢對(duì)于生長(zhǎng)作物而言適宜的生長(zhǎng)范圍。提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，才能使得我們實(shí)現(xiàn)溫室的作用進(jìn)行更好的培育幼苗。所以，要在系統(tǒng)投入使用前設(shè)置好具體的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)環(huán)境參數(shù)超過相關(guān)范圍時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行下一步工作。設(shè)置濕度下限，點(diǎn)擊“增加”按鈕。剛開始時(shí)，可以設(shè)置最高濕度值為百分之七十。此時(shí)液晶顯示屏顯示“Hight”字樣，表示目前正在設(shè)置最高濕度且為百分之七十。然后點(diǎn)擊“設(shè)置”，最高濕度就設(shè)置完成。如圖3.13液晶屏顯示圖所示。圖3.13液晶屏顯示圖利用同樣的方法，再次點(diǎn)擊“設(shè)置”后，顯示屏顯示變?yōu)椤癓ow”，表示可設(shè)置最低濕度，點(diǎn)擊“增加”或“減少”更改數(shù)值。在這里將其設(shè)置為百分之四十。更改完數(shù)字后，再次點(diǎn)擊“設(shè)置”，就完成了更改濕度的最值。在具體操作調(diào)節(jié)最大值最小值時(shí)，可以點(diǎn)擊增加減少，最后點(diǎn)擊設(shè)置完成濕度范圍的設(shè)置。整體圖3.14如下：圖3.14設(shè)置模塊整體圖3.7串口模塊電路設(shè)計(jì)串口會(huì)一直發(fā)送溫度，濕度光照強(qiáng)度數(shù)值，一直輸出串口打印。能夠清晰的觀察到輸出的數(shù)值。點(diǎn)擊傳感器的按鈕來更改溫度，模擬環(huán)境中的溫度變化，我們就可以看到串口發(fā)送中的數(shù)值隨環(huán)境變化而發(fā)生了改變。如圖3.15串口發(fā)送顯示圖所示：圖3.15串口發(fā)送顯示圖圖3.16串口電路仿真圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1ARM軟件開發(fā)環(huán)境這個(gè)系統(tǒng)是用KeiluVision5軟件開發(fā)調(diào)試的，所以該程序不支持用4代及其以下的版本打開。KeiluVision5是一個(gè)由ARM公司研發(fā)的為編譯、連接和調(diào)試ARM處理器而開發(fā)的集成軟件。程序語(yǔ)言使用的是C語(yǔ)言，具有很強(qiáng)的易讀性和移植性。編寫程序過程中，界面便于理解，方便使用。圖4.1KeiluVision5開發(fā)界面圖圖4.2KeiluVision5軟件開發(fā)流程圖4.2虛擬串口軟件選擇本系統(tǒng)安裝使用的虛擬串口軟件為VirtualSerialPortDriver。在軟件的安裝過程中單擊“Add”VirtualPorts虛擬串口添加COM2、COM3。雙擊仿真圖中的串口，將串口改為COM2。圖4.3虛擬串口軟件操作界面圖設(shè)置串口電路接入的為COM3串口，相關(guān)具體操作圖如下圖4.4接入串口操作截圖所示。圖4.4接入串口操作截圖4.3軟件實(shí)現(xiàn)具體主程序相關(guān)各部分功能實(shí)現(xiàn)如下：代碼是基于STM32的hal庫(kù)編寫的。主函數(shù)頁(yè)面如下，點(diǎn)擊“main.c”。圖4.5主函數(shù)編碼界面圖4.3.1定義變量首先開始定義變量：U8key=0,state=0;Uint32_tValue=0;圖4.6定義變量功能代碼截圖然后配置時(shí)鐘，進(jìn)行初始化，初始化設(shè)置即為程序和軟件進(jìn)行的一個(gè)默認(rèn)設(shè)置，類似于手機(jī)當(dāng)中的出廠設(shè)置：圖4.7初始化代碼截圖4.3.2端口初始化這是端口的一個(gè)初始化設(shè)置：L口、ADC1、串口、溫濕度傳感器和LCD液晶顯示初始化設(shè)置代碼如圖4.8初始化設(shè)置功能代碼截圖所示。圖4.8初始化設(shè)置功能代碼截圖延遲一段時(shí)間后，進(jìn)行清屏操作。4.3.3按鍵掃描主要的一個(gè)狀態(tài)機(jī)，通過“state”狀態(tài)，然后進(jìn)行一個(gè)跳轉(zhuǎn)。第一個(gè)狀態(tài)時(shí)，顯示當(dāng)前的溫濕度和光照值。圖4.9顯示溫濕度的功能代碼截圖第二個(gè)狀態(tài)是進(jìn)行一個(gè)最高濕度的設(shè)置：圖4.10設(shè)置最高濕度功能代碼截圖底下的是最低濕度值的一個(gè)設(shè)置：圖4.11設(shè)置最低溫度功能代碼截圖進(jìn)行一個(gè)串口輸出：printf("temp:%d\r\n",temperature); printf("humidity:%d\r\n",humidity);printf("Light=%d\r\n",Light);整個(gè)軟件編碼的模塊組成如圖4.12軟件編碼文件截圖所示：圖4.12軟件編碼文件截圖4.4程序測(cè)試代碼編寫完成并結(jié)束后，開始對(duì)整體程序進(jìn)行編譯運(yùn)行，單擊“”按鈕，查看錯(cuò)誤之處并加以改正，直至無誤后即可。結(jié)果無誤界面如圖4.13測(cè)試運(yùn)行無誤界面圖所示：圖4.13測(cè)試運(yùn)行無誤界面圖開始運(yùn)用到Proteus仿真軟件中，打開仿真圖，雙擊STM32單片機(jī)。要注意不要在點(diǎn)擊“”運(yùn)行時(shí)進(jìn)行此操作。出現(xiàn)彈窗后，點(diǎn)擊文件夾選擇按鈕。圖4.14接入串口具體操作截圖選擇“AD-ex”文件夾下的“AD-ex.hex”文件，點(diǎn)擊“OK”開始進(jìn)行仿真。圖4.15仿真測(cè)試顯示圖結(jié)束語(yǔ)本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)針對(duì)于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境調(diào)控的智能監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，能夠?qū)貪穸鹊拈撝翟O(shè)置，首先確定適宜作物生長(zhǎng)的數(shù)值范圍，其次進(jìn)行溫濕度傳感，利用液晶顯示屏直觀顯示出參數(shù)信息，當(dāng)溫濕度不達(dá)標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置，此時(shí)自動(dòng)運(yùn)作澆水灌溉功能，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是能夠?qū)崟r(shí)的傳輸溫室的溫度濕度數(shù)值，可以實(shí)況傳輸和顯示不同時(shí)間的溫度與濕度信息。通過聲光的自動(dòng)警報(bào)和立即開啟澆水的功能，極大的方便了溫室檢測(cè)的操作，達(dá)到了控制的目的，同時(shí)減少了相關(guān)的人工勞動(dòng)力。本設(shè)計(jì)在致力于對(duì)智能溫室監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的研究做出綿薄之力的同時(shí)，也對(duì)此技術(shù)今后未來的發(fā)展充滿的憧憬和期盼，也希望能夠在未來看到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植更加的科學(xué)化便捷與廣大的農(nóng)民用戶。

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