养花助手毕业设计

1、天津工业大学本科毕业论文附件八：武汉纺织大学毕业设计(论文)格式模板摘 要现代人都爱在自己的阳台或者花园里养点花花草草什么的，一是陶冶心情二来也是能对身体有点好处吧，不过大家毕竟不是专业的，在很多时候遇见植物出现了一些不好的状况，我们并不能去很好的发现问题解决问题，可能会导致植物枯萎病死。因此我们设计了一款养花助手设备 这是一款能够检测盆栽植物生活环境状况的仪器。将其插放在盆栽土壤当中，运用高集成化微控技术，可检测植物与土壤的湿度、温度、光强等多种信息。为人们提供准确的植物健康信息，方便快捷的对植物进行培养种植。此外，我们还可以通过手机蓝牙来监测植物生长的环境状况以及控制阀门浇水。关键词：植物

2、；养花助手；温度；湿度；光强；蓝牙ABSTRACTModern love in their own balcony or garden plants and flowers What support point, one can cultivate feelings and partly to benefit the body a little bit of it, but after all, we are not professional, they met in many cases there have been some bad plant situation, we can not

3、 go good find and solve problems that may cause plants to wilt died. So we designed a gardening assistant equipment     This is a plant pot can detect the status of the instrument. Plug it in potting soil which use highly integrated micro-controller technology that can detect pla

4、nts and soil moisture, temperature, light intensity and other information. Providing people with accurate information on plant health, convenient and efficient cultivation of plants grown. In addition, we can also be monitored by the mobile phone Bluetooth plant growth environment and water control

5、valves.Keywords：Plants；gardening assistant；temperature；humidity；light intensity；Bluetooth目 录1 绪论511 本设计的背景512 本设计的目的及意义 613 本设计的主要内容82 系统总设计821 方案的选择82. 2 系统流程图83 硬件系统设计与传感器选用93. 1 主控制器电路93. 1. 1 STM32F103C8T6593. 1. 2 Cortex-M3内核113. 1. 3 电源模块设计123. 1. 4 单片机最小系统外围电路133. 1. 5 SWD下载器接口设计143.2 功能模块部分1

6、43.2.1 DS18B20的数据采集单元14 HYPERLINK l _Toc17121 3. 2. 2 温度传感器DS18B20的模块设计17DS18B20的内部测温电路如图3-2所示：173. 2. 3 TSL2560光强传感器183. 2. 4 光强传感器GY2561213. 2. 5 土壤湿度传感器233. 2. 6 蓝牙2.024 HYPERLINK l _Toc16705 4. 控制器软件设计264.1 养花助手软件设计思路264.2 养花助手软件265. 结束语30参考文献：31外文资料33中文翻译37火灾自动报警系统37谢 辞411 绪论 11 本设计的背景现代人都爱在自己的

7、阳台或者花园里养点花花草草什么的，一是陶冶心情二来也是能对身体有点好处吧，不过大家毕竟不是专业的，在很多时候遇见植物出现了一些不好的状况，我们并不能去很好的分析出原因，都去找专业的人士去诊断有点不切实际。Plant Doctor是由设计师Fan Xu and Du Xubing设计的一款可以检测盆栽植物健康状况的仪器。运用高级成化微控技术，将其插入土壤中，可检测植物与土壤的水分，植物所需的微量元素含量等多种信息。为人们提供准确的植物健康信息，方便快捷的对植物进行培养种植。产品所需的电能完全取自土壤中的电解质进行供能。 便携式植物营养测定仪仪器具有重大的用途和意义，土壤湿度、叶片温度是植物生长的

8、重要营养和生理参数，是反映植物生命体征的重要参数。也是进行植物施肥和灌溉的重要依据。氮素含量一般情况下直接反应作物的健康情况，生长状态、了解植物真实的硝基需求量和土壤硝基的缺乏程度或是否过多地施加了氮肥，广泛应用于氮肥管理，除草剂应用，叶片衰老，环境胁迫等研究，叶绿素测量仪在农业种植过程中有很大的意义。叶绿素含量的测定结果是SPAD值，是叶片在两种波长650nm 和940nm，叶片传输光的数量进行比值计算，来确定叶片当前叶绿素的相对数量（两种波长范围内的透光系数来确定叶片当前叶绿素的相对数量 ），SPAD值与叶绿素之间成正比关系，因此SPAD值往往间接地可代表叶绿素值，从而可以评估植物健康状况

9、、生长状态，因而在农业中，时常使用叶绿素计来进行对植物叶绿素含量进行检测，以此来进行指导氮肥的施用量，因而在农业种植过程中使用叶绿素计来进行指导氮元素含量的施肥，同时在很多植物中，以此来进行判断植物的抗逆性。叶温常用来表示植物的体温状况，植物叶片中所有的化学反应,都受叶片温度的影响，在植物生理活动的分析中经常用到。叶温与气温的差值，可以表明植物的缺水情况或受旱程度。因为当水分供应充足时，植物蒸腾正常，蒸腾耗热可以降低植物体温，这时叶温比气温低；反之受旱时，植物体温上升，可高于当时的气温。DP-ZLZ-3000 型植物水分状况测定仪是用于测定植物水势和它的组成成分及压取木质部导管汁液供成分分析用

10、的一种仪器。可用它研究植物的水分关系和植物与环境的关系。适用于植物生理学、生态学、农学、林学及牧草等研究。据此指导作物及林草的合理用水和抗旱育种工作，是教学和科研工作的重要仪器之一。它操作简便、快速，适用于室内和室外野外作业。12 本设计的目的及意义 有数据表明植物体内水分含量能够影响植物的健康状况，根据研究表明，水是植物生长过程中所不可或缺的，植物体内的任何生理活动都离不开水，此外，水还能够调节温度，既能够吸热降温，又能够减缓热量散失。如果水含量过高，植物也会抵抗力下降，生长衰弱，如果水分长期过多，则导致落叶、烂根，甚至导致死亡。缺水会造成枯萎，长期缺水不仅影响植物生长，甚至导致死亡，故浇水

11、应当适量，不干不浇，浇则浇透。浇水要抓住关键时期，春天浇返青水，入冬浇冻水，夏天干旱多浇水，秋天生长缓慢期少浇水，生长旺期多浇水，花芽分化期少浇水，喜湿植物多浇，耐干旱植物少浇。植物病害检测仪证实浇水时还要注意，不要向有病害的植株上喷水，以免引起病害扩展，一定不要浇污水。 土壤是可以给植物足够的养分，保证植物健康生长的重要物质，是固一水一气三相物质组成的复杂的混合物。其中，土壤中的水分是土壤液体部分中最重要的成分。土壤水是植物吸收水分的主要来源（水培植物除外），另外植物也可以直接吸收少量落在叶片上的水分。土壤水的主要来源是降水和灌溉水，参与岩石圈-生物圈-大气圈-圈-水圈的水分大循环。土壤水分

12、位于地表水之下，是外界水分处于土壤固体颗粒之间形成的，对农作物的生长、存活、净生产力起着至关重要的作用。土壤中的水分不是固定不变的，当降雨时或者对农作物进行人工灌溉时，土壤含水量会增加，而随着农作物的消耗或者自然蒸发，土壤中的水分会减少，而且水分也会因渗透到地下水层而减少，土壤中的水分处于不断循环变化状态。土壤水分是一个复杂的物理量，与土质有密切关系，不同的土质，土壤含水量的测量值就会有所差异。大部分植物养分都是溶于水后随水移动运输到植物根系被吸收的。无论根系以质流、扩散、截获哪种方式吸收植物养分都在土壤溶液中。土壤水分也会因土壤容重的不同而不同。土壤水分直接决定了土壤湿度，是植物的生长、营养

13、吸收、矿物质转化的必要前提，是农产品产量的重要保障。水是土壤中不可或缺的物质，水分充足的土壤肥沃，而缺水的土壤往往贫瘩。因此，土壤水分具有重要作用，我们需要采取先进的技术测量土壤含水量，对土壤进行实时合理的灌溉，控制土壤水分状况，保障农作物的生长环境和土壤的肥力，减少水资源的浪费和土壤的沙漠化。土壤温度影响植物根系对水分和养分的吸收：低温可减少根系的吸水性及对多数矿质营养的吸收作用。据测，两个月苗龄的棉花，土温在10时根系的吸水量只为20时的20%。土壤温度影响植物块根、块茎的形成：不仅影响产量，还影响块茎的形状和大小及含糖量的多少等。马铃薯苗期土温高生长旺盛，但不减产；中期土温高于28.9不

14、能形成块茎，15.6-22.9最适于形成块茎，形成的薯块个数少而体积大，土温低则形成薯块个数多而体积小。土温日较差和垂直梯度大，薯块成圆形；反之，成尖形。马铃薯的退化也与栽培期的土温有关。土壤温度影响种子发芽、出苗：土温对种子发芽、出苗的影响比气温更直接，故一般土温做指标较为确切。土壤温度也在影响昆虫的形成，很多昆虫生命过程的某些阶段是在土壤中度过的，因此，土温对昆虫，特别是对地下害虫的发生发展有很大作用。空气温度也在时刻影响着植物的生长，每种植物都有它的生长最低温度、最适温度和最高温度。只有温度达到它的生长最低温度以上，植物才开始生长发育；温度在最适范围内，植物生长发育良好；温度达到最高以上

15、植物将逐渐死亡。气温影响土壤温度，而土温影响植物根系的生长发育。气温也直接影响了植物的新陈代谢强度和蒸腾的强度。持续的低温寡照对作物生长发育不利，使光合作用降低，影响矿物质的吸收和养分的运转，使根、茎、叶代谢过程受到抑制，导致作物生长发育缓慢，生育进程延迟。光照强度对植物生长及形态结构有重要作用。光对植物的生长有直接影响和间接影响。在高强光中生长的树木较矮，但是干重增加，并且根根的伸长量减少，新根发生数少，甚至停止生长。尽管根系是在土壤中无光条件下生长，但它的物质来源仍然大部分来自地上部分的同化物质。当因光照不足，同化量降低，同化物减少时，根据有机物运输就近分配的原则，同化物质首先给地上部分使

16、用，然后才送到根系，所以阴雨季节对根系的生长影响很大，而耐阴的树种形成了低的光补偿点以适应其环境条件。树体由于缺光状态表现徒长或黄化，根系生长不良，必然导致上部枝条成熟不好，不能顺利越冬休眠，根系浅且抗旱抗寒能力低。此外，光在某种程度上能抑制病菌活动，如在日照条件较好的立地上生长的树木，其病害明显地减少。如果光照强度分布不均，则会使树木的枝叶向强光方向生长茂盛，向弱光方向生长不良，形成明显的偏冠现象。因此检测植物生长所必须的土壤水分，空气温度，光照强度对植物的健康生长有重大的作用。13 本设计的主要内容 本次设计主要是通过蓝牙与智能手机或者平板连接，可检测植物生长的土壤湿度、环境温度及光照强度

17、。本次设计的产品优势很明显，首先使用上非常简单、插入土壤就可以连接在手机上，信息推送也非常简单明确，数据足够的情况下可以提前通知浇水和施肥的时间，实时数据的反馈速度也相当速度。但目前所研究的只是基础性操作，比如无法提供肥料种类建议，无法很有效的识别植物的生长阶段，如果有多株植物需要监控，考虑到数据足够才能发挥设备最大的功效，只用一个设备可能不够。这些缺陷在以后的研究设计中会继续改进。2 系统总设计21 方案的选择本系统通过DS18B20温度传感器检测空气和土壤温度，采用TSL2561检测光照强度，根据土壤的电导率检测土壤湿度，采用蓝牙2.0和手机进行通信。主控制器选用STM32F103C8T6

18、。2. 2 系统流程图图2-1 系统流程图3 硬件系统设计与传感器选用3. 1 主控制器电路3. 1. 1 STM32F103C8T6主控制器采用STM32F103C8T6。STM32控制芯片是半导体制造商意法半导体ST公司率先推出了基于Cortex-M3内核的STM32系列MCU。STM32系列处理器是以高性能、低成本、低功耗的专门应用于嵌入式应用的ARM Cortex-M3内核为中央处理单元的微控制器。 STM32系列32位闪存微控制器使用ARM公司的Cortex-M3内核，处理器的核心是基于哈佛架构的3级流水线内核，该内核集成了分支预测，单周期乘法，硬件除法等众多功能强大的特性，目前己获

19、得广泛的应用。STM32按照性能可分为STM32f101“基本型”、STM32f103“增强型”、STM32f105和STM32f107“互连型等。所有系列的STM32都是32位的基于Cortex-M3的微型控制器，它的功耗仅为36mA，是目前32位嵌入式微处理器中功耗最低的产品。STM32f101系列的时钟频率为36MHz，但是它的价格和16位处理器相当，性能却比16位单片机高出很多，是性价比最高的32位微控制器。STM32f103系列的产品的系统时钟频率超频后可达72MHz，并能从Flash执行代码，是同级别产品中最具性价比的产品。STM32f103系列和STM32f101系列片内都自带有

20、32K到128K的Flash空间，而且具备各种其他的片内外设如定时器、各种通信接口、A/D转换器等。STM32f105和STM32f107系列产品延续了STM32f103系列的72MHz系统主频的设计，Flash包括64KB到256KB和20KB到64KB的SRAM，并在STM32f103系列的基础上加强了的通讯互连的性能。 STM32系列微控制器的内部数据总线为32位，基于ARM Cortex-M3内核，该内核在架构上进行了多项创新，性能大幅提升。具有优先级抢占的中断控制器，支持中断自动嵌套，硬件完成现场保护与恢复，并且具有业界最优的功耗水平。它提供了一个完整的32位产品系列，在结合高性能、

21、低功耗和低电压特性的同时保持高度集成性和简易的开发特性。 STM32F103处理器的主要特点如下:(1) 低功耗：采用3.3 V电压供电，内嵌RTC时钟，支持低功耗模式运行。(2) 数据处理能力强：最大工作频率72MHz，内有单周期硬件乘法器和除法器。(3) 存储空间大：内部有64KB的SRAM、256KB的FLASH，支持外部SRAM、NOR、NAND类存储器扩展。同时支持8080和6800两种总线形式LCD扩展。(4) 外设资源丰富：有2个IIC接口、5个DART接口、3个SPI接口，此外还有USB, CAN接口以及80个GPIO资源。完全满足日历时钟、看门狗、通讯、按键、报警接口的扩展。

22、ST公司为STM32系列的用户开发了一套固件库函数，并且这一系列处理器有着相同规格的封装。当用户使用不同容量的处理器时，依然能够沿用原来的开发程序，这为嵌入式程序的移植提供了巨大的方便。嵌入式开发人员只需掌握STM32系列中任一款芯片，便能够运用该系列中其它型号的芯片。3. 1. 2 Cortex-M3内核STM32系列微处理器是基于Cortex-M3的嵌入式微控制器。Cortex-M3是ARM公司研发的一款32位处理器的内核。它内部的寄存器、存储器接口、数据总线都是32位的。Cortex-M3是基于哈佛结构的，哈佛结构就是将指令和数据在不同的内存空间分开储存，分别使用指令总线和数据总线访问不

23、同的内存空间，因此，系统对指令和数据的存取能够同时执行。因而当处理器存取数据时不会阻碍程序指令的执行，因此增强了处理器的综合能力。Cortex-M3中含有多条总线，并且它们能够同时运行，开发者能够根据想要达到的目标将片内外设与对应的总线连接。但是实际上，指令总线和数据总线是共同使用同一个内存空间的(内存空间采用统一的编址方式）。换句话说，如果不是有指令总线和数据总线，其可寻址范围就成了8GB了。 Cortex-M3既支持大端模式，也支持小端模式。针对于需要更多存储空间的应用，Cortex-M3可以为用户提供合适的MPU内存保护单元，有的时候还会运用外部cache。Cortex-M3不仅可以达到

24、嵌入式开发者对嵌入式控制的要求，并且为开发者提供了很多的开发、调试工具，用户能够使用这些工具对嵌入式系统进行在线开发、调试。Cortex-M3的结构简图如图3-1所示。图3-1 Cortex -M3结构图 Cortex-M3具有的高代码密度、高性能、使用较小的硅片面积等硬件特征使Cortex-M3变得备受瞩目，变成当下趋于完美的处理器内核。Cortex-M3从一开始研发出来就适合做单片机，甚至简单到在用于控制小电器或玩具的低成本单片机中，也能够应用Cortex-M3作为内核。之前，这些低成本控制器主要是8位或者16位的内核，但是Cortex-M3内核的低成本，高性能，方便使用，高性价比的特性，

25、使得开发人员将目光转移到这个ARM32位内核来。Cortex-M3也适用于汽车电子领域。Cortex-M3 拥有较高的处理速度以及很低的中断延迟，因而可以在实时控制领域得到广泛应用。Cortex-M3中有中断向量嵌套控制器，并且支持多达240个外部中断。3. 1. 3 电源模块设计 本系统的5V电源使用的是开关稳压器（适用于压差大的电路），目前市场上的稳压电源按其工作状态分类，有线性稳压器和开关稳压器，调整元件工作在线性状态的称为线性稳压电源，又称为连续导电稳压电源，调整元件工作在开关状态的称为开关稳压电源。开关电源的优点主要是效率高、自身功耗小、体积小、重量轻、输入电压范围宽等，缺点是电压稳

26、定性欠佳。D2亮显示电路板上电，D3亮显示电路板的电源开关打开，电容的作用为滤波。 5.0V稳压电源为MQ-2烟雾传感器供电，电路图如图3-2所示。3.3V稳压电源为STM32单片机、DS18B20温度传感器、12864液晶显示屏、LED指示灯和蜂鸣器供电，电路图如图3-3所示。图3-2 5.0V开关稳压电源电路图3-3 3.3V线性稳压电源电路3. 1. 4 单片机最小系统外围电路晶振电路电路图如图3-4所示：图3-4 晶振电路无论使用哪种类型的单片机，总要涉及到单片机复位电路的设计。该系统的复位采用上电低电平复位，而单片机在平时则复位端为高电平。复位电路电路图如图3-5所示：图3-5 复位

27、电路3. 1. 5 SWD下载器接口设计STM32使用J-link仿真器下载程序，J-link有两种下载方式:JTAG和SWD，JTAG接法复杂，因此采用SWD，接法简单，只需接VCC、GND、SWDIO和SWCLK四根线。下载器接口模块电路图如图3-6所示：图3-6 程序下载电路3.2 功能模块部分3.2.1 DS18B20的数据采集单元DS18B20 数字式温度传感器，与传统的热敏电阻有所不同的是，使用集成芯片，采用单总线技术，其能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，同时，它可以直接将被测温度转化成串行数字信号供微机处理，接口简单，使数据传输和处理简单化。部分功能电路的集成，使总体硬件

28、设计更简洁，能有效地降低成本，搭建电路和焊接电路时更快，调试也更方便简单化，这也就缩短了开发的周期。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（地址：28H）是产品类型标号，接着的8位是该DS18B20自身的序列号，并且每个DS18B20的序列号都不相同，因此它可以看作DS18B20的地址序列码；最后8位则是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。由于每一个DS18B20的ROM数

29、据都各不相同，因此微控制器就可以通过单总线对多个DS18B20进行寻址，从而实现一根总线上挂接多个 DS18B20 的目的。 DS18B20 中的温度传感器用于完成对温度的测量，它的测量精度可以配置成9位，10位，11位或12位4种状态。温度传感器在测量完成后将测量的结果存储在DS18B20的两个8 bit的RAM中，单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。存储在DS18B20的两个8位的RAM中，二进制中的前面5 位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0

30、625即可得到实际温度。 DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与TH ，TL作比较，若T>TH 或 T<TL，则将该器件内的告警标志置位，并对主机发出的告警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行告警搜索。 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。数据先写入RAM，经校验后再传给E2RAM。 暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位TL，第二个字节是温度的高八位TH。第三个和第四个字节是TH、T

31、L的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节，可用来保证通信正确。 在64 B ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码，主机根据 ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的 ROM数据是否正确。 设置寄存器位于高速闪存的低5个字节，这个寄存器中的内容被用来确定温度的转换精度。该寄存器的低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设DS18B20 在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。DS18B20 单

32、线数字温度传感器，即“一线器件”，并且有很多优秀的特性：(1) 数据总线只有一条。当它与单片机进行通讯时，只需要占用一个IO口。(2) 能够测量的温度范围很宽。(3) 外围电路非常简单。3. 2. 2 温度传感器DS18B20的模块设计DS18B20的内部测温电路如图3-7所示：图3-7 DS18B20内部测温电路温度采集模块采用的传感器为DS18B20数字传感器，DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20工作时需要特定指令来控制。温度采集流程图如图3-8所示：图3-8温度采集流程图根据 DS18B20 的

33、协议规定，微控制器控制DS18B20完成温度的转换必须经过以下4个步骤 ：(1) 每次读写前对DS18B20进行复位初始化。复位要求主CPU将数据线下拉500ms,然后释放,DS18B20收到信号后等待16ms60ms左右，然后发出60ms240ms的存在低脉冲，主CPU收到此信号后表示复位成功。 (2) 发送一条 ROM 指令。 (3) 发送存储器指令。 (4) 进行数据通信。 单片机读取DS18B20的数据后，发送到数码管显示模块，显示温度。 3. 2. 3 TSL2560光强传感器TSL2561和TSL2560是TAOS公司推出的一种低功耗、高速、可编程灵活配置、宽量程的光强度数字转换芯

34、片。这款芯片可以被用于各类显示屏的光强监控，能够在多变的光强条件下，让显示器可以调节到最优的显示亮度以及尽可能的降低功耗；还能够用于安全照明、街道光照控制等众多场合。1、TSL2560的引脚功能 TSL2560有2种封装形式：6LEAD TMB和6LEAD CHIPSCALE。不同的封装，有不同的光照度计算公式。图3-9为这两种封装形式的引脚分布图。图3-9 TSL2560封装各引脚的功能如下： 脚1和脚3： 分别是VCC和GND。它的工作电压范围是2.73.5V。 脚2： 器件访问地址选择引脚。由于该引脚电平不同，该器件有3个不同的访问地址。脚4和脚6： I2C或SMBus总线的时钟信号线和

35、数据线。 脚5： 中断信号输出引脚。当光强度超过用户编程配置的上或下阈值时，器件会输出一个中断信号。 2、TSL2560的内部结构和工作原理 TSL2560是第二代光照强度传感器，其内部结构如图3-10所示。通道0和通道1是两个光敏二极管，其中通道0对红外线和可见光都敏感，而通道1仅对红外线敏感。积分式A/D转换器对流过光敏二极管的电流进行积分，并转换为数字量，在转换结束后将转换结果存入芯片内部通道0和通道1各自的寄存器中。当一个积分周期完成之后，积分式A/D转换器将自动开始下一个积分转换过程。微控制器和TSL2560可通过标准的SMBus( System Management Bus) V1

36、.1或V2.0实现，TSL2561则可通过I2C总线协议访问。对TSL256x的控制是通过对其内部的16个寄存器的读写来实现的，其地址如表1所列。图3-10 TSL2560内部结构图表1 TSL2560内部寄存器地址及作用寄存器地址寄存器名称作用命令寄存器指定要访问的内部寄存器地址00h控制寄存器控制芯片是否工作01h时间寄存器控制积分时间和增益02h门限寄存器低门限低字节03h门限寄存器低门限低字节04h门限寄存器高门限低字节05h门限寄存器高门限低字节06h中断寄存器中断控制08h校验寄存器生产商测试0ah器件ID寄存器区分TSL2560与TSL2561och数据寄存器通道0高字节odh数

37、据寄存器通道0高字节0eh数据寄存器通道1低字节0fh数据寄存器通道1高字节3、TSL2560应用设计 TSL2560的访问遵循标准的SMBus和I2C协议，这使得该芯片软件和硬件设计变得很简单。这两种协议的读写时序虽然很类似，但仍存在不同之处。下面仅以TSL2561芯片为例，说明TSL2560光强传感器的实际应用。 TSL2561能够通过I2C总线访问，所以硬件接口电路很简单。假如所选用的微控制器带有I2C总线控制器，则将该总线的时钟线和数据线直接和TSL2561的I2C总线的SCL和SDA分别相连；假如微控制器内部没有上拉电阻，则还需要再用2个上拉电阻接到总线上。假如微控制器不带I2C总线

38、控制器，则将TSL2561的I2C总线的SCL和SDA和普通I/O口连接即可；但编程时需要模拟I2C总线的时序来访问TSL2561，INT引脚接微控制器的外部中断。硬件连接如图3-11所示。图3-11 微控制器和TSL2560的硬件连接图微控制器能够通过I2C总线协议对TSL2560进行读写。写数据时，先发送器件地址，然后发送要写的数据。TSL2560的写操作过程如下： 先发送一组器件地址；然后写命令码，命令码是指定接下来写寄存器的地址00h0fh和写寄存器的方式，是以字节、字或块（几个字）为单位进行写操作的；最后发送要写的数据，根据前面命令码规定写寄存器的方式，能够连续发送要写的数据，内部写

39、寄存器会自动加1。对于I2C协议具体的读写时序，能够参考相关资料，在此不再赘述。3. 2. 4 光强传感器GY2561光强传感器GY2561是一种感应光的强弱并进行显示、处理的测量装置。使它可以完成多种光学实验，诸如比较光强和距离的关系；研究光的干涉、衍射、偏振；在不同光源下测量光的相对强弱；研究不同光源的明、暗变化等。常用于生物、化学实验中。 图3-12 GY2561原理图表2 器件种类说明表图3-13 功能框图3. 2. 5 土壤湿度传感器 这是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，模块输出一个高电平，反之输出低电平。使用这个传感器制作一款自动浇花装置，让您的花园里的植物

40、不用人去管理。传感器表面做了镀金处理，可以延长它的使用寿命。将它插入土壤，然后使用AD转换器读取它。在他的帮助下，植物会提醒您它在缺水。原理图如下图所示。图3-14 土壤湿度传感器3. 2. 6 蓝牙2.0 2.0蓝牙版本是最早的蓝牙版本，2012年已经有了2.0的改良版2.1、3.0、4.0，4.0还没有完全普及。蓝牙功能主要用在音箱、耳机、笔记本等设备上。蓝牙2.0是1.2的改良版本，传输率约在1.8M/s2.1M/s范围内。有双工的工作方式，即同时进行语音通讯，以及传输档案或图片。1、应用 一个蓝牙耳机移动电话和免提设备之间的无线通讯,这也是最初流行的应用，特定距离内电脑间的无线网络，

41、电脑与外设的无线连接,如:鼠标,耳麦,打印机等 蓝牙设备之间的文件传输 传统有线设备的无线化,如:医用器材,GPS,条形码扫描仪,交管设备 数个以太网之间的无线桥架 7代家用游戏机的手柄, PS3, PSP ,Nitendo Wii ，依靠蓝牙支持使PC或PDA能通过手机的调制解调器实现拨号上网 实时定位系统, (RTLS), 应用"节点"或"标签"嵌入被跟踪物品中"读卡器"从标签接收并处理无线信号以确定物品位置2、特点 （1）数据传输速度可达当前速率的3倍(在没有障碍物的情况下可高达10倍) （2）通过减少工作负载循环(duty c

42、ycle)降低能源消耗 （3）带宽的增加简化了多连接模式（4） 可与以往的蓝牙规范兼容5.进一步改善了BER(Bit Error Rate，位误差率)的表现。4. 控制器软件设计4.1 养花助手软件设计思路图4-1 系统流程图4.2 养花助手软件#include "stm32f10x.h"#include <stdio.h>#include "adc.h"#include "ds18b20.h"#include "ds18b20B.h"#include "delay.h"#inclu

43、de "sys.h"#include "usart.h"#include "I2C.h"#include "TSL2561.h"/* Private macro -*/* Private variables -*/unsigned char DataLow0,DataHigh0,DataLow1,DataHigh1,id=1;unsigned int CH0,CH1,H0,L0,H1,L1,ID;float temp,Lux;u16 LUX;char test=0;short temperature,tempera

44、ture1;u8 th,tl,th1,tl1;float humidity;u16 adcx;u8 realvalue;u16 H;u8 RxBuffer;/* Private function prototypes -*/void RCC_Configuration_main(void);void GPIO_Configuration(void);/* Private functions -*/int main(void) /* Add your application code here */delay_init(72);NVIC_Configuration();uart_init(960

45、0);RCC_Configuration_main();GPIO_Configuration();while(DS18B20_Init()/DS18B20A初始化printf("DS18B20 ERROR");delay_ms(200);while(DS18B20_Init_B()/DS18B20A初始化printf("DS18B20 ERROR");delay_ms(200);Adc_Init();I2C_GPIO_Config();TSL2561_Write(CONTROL,0x03); /开启供电GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pi

46、n_4); /* Infinite loop */while (1)temperature=DS18B20_Get_Temp();th=temperature/10;tl=temperature%10;printf("Temp1: %d.%d n",th,tl);delay_ms(500);temperature1 = DS18B20_Get_Temp_B();th1=temperature1/10;tl1=temperature1%10;printf("Temp2: %d.%d n",th1,tl1);delay_ms(500);adcx=Get_Ad

47、c_Average(ADC_Channel_2,10);humidity=(float)adcx*(3.3/4096);H = 100-humidity * 27;/printf("Humidity: %d %fn",H,humidity);printf("Humidity: %d n",H);delay_ms(500);realvalue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_3);Read_Light();LUX =(u16)Lux;printf("Lux: %d cd n",LUX);d

48、elay_ms(500);void RCC_Configuration_main(void)RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);void GPIO_Configuration(void)GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStruct

49、ure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics

50、 *END OF FILE*/5. 结束语 由于在公司跟项目的经验，软件设计的过程中并没有遇到太大的问题。主要是蓝牙通信显得比较棘手和困难，最终用多个特殊子程序来完成。在调试软件的时候应该多点注意，慢慢调试程序的，找出BUG来，进行修改。其实掌握芯片之间的通信，最主要就是掌握其中的通信时序，当然如果有简单的程序来理解是比较好的容易理解芯片间的通信。特别是SPI通信协议的深刻理解，对自己以后在编程和利用单片机资源方面有很大的帮助。重新复习了单片机各个简单功能很操作控制，特别是掌握好了中断这一个重要的概念，还有怎么样配合好低功耗状态了，巧妙的利用单片机，使其很好的执行程序，但是又尽量减少功耗增加寿

51、命，而且更加能够抵抗外部干扰。参考文献： 1王志刚,王辉杰,刘涛. 欧盟植物健康保护政策及其未来展望J. 中国食物与营养,2013,01:10-12.2常兆丰. 民勤荒漠植物生态特征研究D.甘肃农业大学,2006.3孙道宗,王卫星,姜晟. 基于双传感器数据融合的土壤湿度测量与建模J. 农业工程学报,2012,15:60-64.4顾旭东. 创新农业科技 促进植物健康 巴斯夫施乐健植物健康品牌推介暨玉米市场凯润上市会在哈举行J. 农药市场信息,2012,19:8-9.5. 创新农业科技 促进植物健康 巴斯夫施乐健植物健康品牌推介暨玉米市场凯润上市会在哈举行J. 农药市场信息,2012,21:28.

52、6余功江. WSN土壤湿度采集节点电压补偿方法研究D.江苏大学,2010.7廉丽华. 邯郸市公园绿地植物群落特征研究D.河北农业大学,2010.8闫焕娜. 土壤湿度传感器的智能化研究D.河北工业大学,2014.9甘露萍,谢守勇,杨艳. 一种土壤湿度传感器的研制J. 农机化研究,2008,10:91-94.10曹美,徐晓辉,苏彦莽,宋涛,周萌,贾薇. 温度对FDR土壤湿度传感器的影响研究J. 节水灌溉,2015,01:17-19+23.11迟天阳,杨方,果莉. 节水灌溉中土壤湿度传感器的应用J. 东北农业大学学报,2006,01:135-137.12王芳琴. 单片机控制的节水灌溉系统的研究D.华

53、中农业大学,2005.13丛超. 玉米精量灌溉主要控制参数及方法研究D.吉林农业大学,2013.14孙静. 基于模糊控制的智能灌溉系统的研究D.山东大学,2014.15丁涛,王芳. 基于PRO-F土壤湿度传感器的干旱地区自动喷灌系统研究J. 价值工程,2011,01:169-170.16廉丽华. 邯郸市公园绿地植物群落特征研究D.河北农业大学,2010.17林海军,滕召胜,杨进宝,刘让周. 基于RBF神经网络集成-模糊加权输出的数字温度传感器误差补偿J. 仪器仪表学报,2011,07:1675-1680. 18朱杰. 智能温度传感器的研究D.中北大学,2013. 19刘凡凡. SMS结构光纤温

54、度传感器D.浙江大学,2013. 20林海军,滕召胜,杨圣洁,张洪川. 数字温度传感器自适应动态补偿方法J. 仪器仪表学报,2009,01:138-142. 21徐军. 石英音叉谐振式温度传感器及关键技术的研究D.哈尔滨理工大学,2014. 22廖泽鑫. 温度传感器的设计与研究D.复旦大学,2012. 23徐飞. 蓝牙数据传输增强技术研究及其基带芯片设计实现D.西安电子科技大学,2013.24杨帆. 基于蓝牙技术的公路车辆无线收费系统的研究D.吉林大学,2004.25闫文婷. 基于蓝牙技术的数据传输的研究与实现D.南京理工大学,2004.26徐金苟. 蓝牙4.0底层核心技术协议研究与实现D.上海交通大学,2012.27杨战社. 基于蓝牙技术的数据传输D.西安科技大学,2005.28何戟. 蓝牙技术及其在无线传感器网络系统中的应用研究D.西北工业大学,2006.29罗辑,高家利,秦正. 蓝牙技术的应用现状及发展趋势J. 四川兵工学报,2006,03:36-37+43.30王磊. 基于蓝牙4.0技术的防丢器的研究与设计D.太原理工大学,2013.31王飞. 蓝牙技术在智能家居中的研究与应用D.吉林大学,2006.32盛颖. 基于蓝牙技术的智能传感器的研究D.哈尔滨理工大学,2007.外文资料