基于STM32的板蓝根药材种植管理系统

摘要本文将实际生产应用作为研究背景，与植物生长智能管理系统的现状和对监控系统的需求相结合，利用嵌入式软硬件。开发、网络通讯、传感技术、总线技术等，开发设计出一套板蓝根生长管理控制系统，以实现对药材生长过程中的智能管理，提高植物种植生长管理程序的运行效用。该系统以STM32F103C8T6单片机为核心，对设备各类信息及时处理、实时监测，以实现智能化种植，智能监测模块着重分析了温度、湿度、光照度这三个因子对板蓝根的生长产生的影响，通过使用每个节点的采集模块，对其进行信息采集，再由蓝牙模块进行发送和接收，来实现对其生长环境的在线监测，可以对板蓝根生长环境中的各个节点的环境参数信息进行实时的监控，让管理人员可以随时看到，并对其生长环境进行监控。关键词：单片机；植物生长智能管理系统；温度传感器；自动灌溉

ABSTRACTThisarticletakespracticalproductionapplicationsastheresearchbackground,combinesthecurrentsituationofplantgrowthintelligentmanagementsystemsandtheirmonitoringsystemrequirements,andutilizesembeddedsoftwareandhardwaredevelopment,networkcommunication,sensingtechnology,bustechnology,etc.todevelopanddesignasetofBanlangengrowthmanagementandcontrolsystem,inordertoachieveintelligentmanagementofthegrowthprocessofmedicinalmaterialsandimprovetheoperationalefficiencyoftheplantplantingandgrowthmanagementsystem.ThesystemisbasedontheSTM32F103C8T6microcontrollerasthecore,whichtimelyprocessesandmonitorsvarioustypesofequipmentinformationtoachievethegoalofintelligentplanting.Theintelligentmonitoringmodulefocusesonanalyzingtheimpactoftemperature,humidity,andilluminationonthegrowthofBanlangen.Byutilizingthecollectionmodulesofeachnode,informationiscollected,andtheonlinemonitoringfunctioninthegrowthenvironmentiscompletedthroughsendingandreceivingthroughtheBluetoothmodule,ItcanmonitortheenvironmentalparametersofeachnodeinthegrowthenvironmentofBanlangeninreal-time,sothatmanagementpersonnelcanviewandmonitoritsgrowthenvironmentatanytime.

KeyWords：SeriesMCU；Intelligentmanagementsystemforplantgrowth；Temperaturesensor；Automaticirrigation

目录TOC\o"1-3"\h\u9126第1章绪论 1141531.1课题研究目的及意义 1225741.2国内外研究现状 1225741.3内容设计 230084第2章系统总体设计 389922.1系统的结构组成 3144332.2各模块器件的选择 3208852.2.1主控芯片选择 385792.2.2检测温度方案选择 4112082.2.3显示方案选择 4309102.3总体设计方案 51852.4本章小结 617828第3章系统硬件设计 792113.1单片机的选择 7303643.1.1单片机的特点 758783.2温度检测模块的选择及电路设计 724673.2.1DS18B20简介 784753.2.2DS18B20原理及其电路 831093.3液晶显示器的选择及电路设计 824673.3.1液晶显示器概述 884753.3.2OLED原理及其电路 931093.4DHT11湿度检测模块原理及其电路 10198453.5灌溉电机电路 11271003.6本章小结 1221017第4章系统程序设计 13273314.1主程序流程设计 1347564.2编程软件介绍 14214804.3数据库设计 15314964.4上位机设计 16174104.5蓝牙串口设计 17174104.6温度监测函数流程设计 18174104.7灌溉电机流程设计 18174104.8显示软件设计 1928402第5章系统安装与调试 21229705.1系统硬件调试 2179495.2整体系统的功能验证 2194145.3参数设置实物测试 237795第6章设计总结与展望 2411536参考文献 257795致谢 26第1章绪论1.1课题研究目的及意义我国是目前最大的发展中国家，在可持续发展的农业生产方面，面临着资源约束和环境恶化；目前，我国农业生产面临着一系列的不利条件，如极端天气频繁发生等，农业生产面临着许多困难和挑战。特别是最近几年，中国西南许多地方出现了严重的干旱，给当地的植树造林造成了很大的损失。而我国的沿海经济发展区域，由于天气和其他一些因素的作用，在某些时候还会出现旱涝灾害。在我国，由于气候和水资源的形势很难预报，因此，开发了基于传感资料的智慧栽培技术，并对栽培进行了科学的预警和精细栽培；为今后国家种植业的发展提供了一条可行的途径，以应对气候变化带来的不利影响。智能化精准耕作是解决目前粗放式耕作方式和资源利用率低下问题的一条行之有效的方法，也是国家发展农业的一个关键环节。智慧耕作系统可以让耕作人员对耕作的各种因素进行实时、动态的把握。同时，智慧种植系统还可以将计算机学科和农业各种专业学科的当前研究成果进行融合，让农业研究者可以得到更多的对农业的种植各个阶段进行监测的手段，在将来，可以通过对传感器数据进行大数据分析，对整个种植行业的发展状况和趋势进行预测。1.2国内外研究现状国内对农业节水的研究大致分为初步的数据库建设、作物用水地图的编制、农业节水系统的制订等等。虽然各方面的研究均以降低人工成本和增加用水利用率为目的，但均基于传统的充分灌区。目前，我国的节水型灌溉业正在国外蓬勃发展，且在我国的推广和使用范围较大。在美国，有百分之四十五的土地被用来浇灌，而在英国、德国、瑞典、日本，超过百分之九十的土地被用来浇灌。在国外，智能化的压流管已得到了广泛的应用。在微灌溉方面，以色列与美国是世界上应用最广泛的国家。他们提出了把水分注入到植物根部的泥土下面，可以让植物的各种指数协调一致，从而提高植物的生产效率的新观念。以色列在缺水的情况下，大力发展节水农业，建立了一个智力先进、出口导向的农牧业。耐特费姆是一位著名的农业专家，他发明了一种灌溉装置和一种微型灌溉装置，可以实现灌溉，施肥，以及作物生长信息的采集，都是通过电脑来实现的。总之，目前国内的智能农业技术已经取得了一定的进展，但是具体到药材方面的研究仍然处于起步阶段，仍然需要进一步深入的展开相关研究，而国外发达国家对于精细化种植和微灌溉方面的研究较为先进。所以结合物联网技术，研究一套基于智能化种植系统，可以在实际种植环节中发挥作用，达到减少人力增加产量的效果。1.3内容设计本文将实际生产应用作为研究背景，与植物生长智能管理系统的现状和对监控系统的需求相结合，通过嵌入式软硬件开发、传感技术、网络通讯、总线技术等，然后开发出了一套关于板蓝根生长的管理控制系统，以实现对药材生长过程中的智能管理，提高植物种植生长管理系统的运行效率。本系统实时处理各种仪器的各种信息，并实时监控，以实现智能栽培，可分为自动灌溉，智能栽培和多环栽培三大部分。自动浇灌系统采用了主从式的通信模式，采用无线串行接口实现了主机与移动终端的通信。系统自生根函数依返回数据而进行管理板蓝根药材的生长。智能监测模块着重分析了温度、湿度、光照度这三种因素对板蓝根生长产生的影响，并利用每个节点的采集模块，对其进行信息采集，再由蓝牙模块进行发送和接收，最后将信息汇集在主控室中，再由微型计算机进行处理，最后将最后的结果显示出来。实现了在生长环境中的在线监测功能，可以对板蓝根生长环境中的各个节点环境参数的信息进行实时的监控，让管理人员可以随时看到这些信息，并对其生长环境进行了监测。第2章系统总体设计2.1系统的结构组成该系统是基于STM32微控制器的板蓝根药材种植管理系统，在设计的过程中，可以利用土壤水分传感器，对板蓝根所处的土壤水分情况进行实时的收集，还可以进行自动浇水，如果土壤水分过低，可以用水泵给板蓝根药材体系浇水。在板蓝根的种植过程中，需要对温度进行严格的控制，通过大气温度探测传感器来探测板蓝根周围的温度情况，如果发现板蓝根的温度过低，就会发出警报；另外，它还可以自动开启加热器，让板蓝根周围的环境，都变得非常适合板蓝根的生长。通过光照传感器获取光线状态，可以通过光敏电阻对光线信息进行探测，并将其转化为数字控制量，可以通过灯给板蓝根补充光线。为增强系统的交互能力，在进行设计的时候，必须要有外部的液晶显示设备来进行本地化显示，同时还可以使用按键的方法来对各种工作模式进行选择，并设置各种数值信息。使用移动电话

APP软件，使用开发软件，可以设计出一套完善的控制系统，可以使用移动电话终端发出相应的控指令。能够通过LCD对图像进行实时显示，获取包括光照、温度和土壤等在内的数据；这种数据消息可以和PC机中的APP终端进行同步显示。2.2各模块器件的选择2.2.1主控芯片选择选择使用STM32F103C8T6作为该设计的主板芯片，因为STM32F103C8T6芯片是一款低功耗、高性能的ARMCortex-M系列单片机，具有强大的功能和性价比高的特性。这个芯片上集成了很多外部设备，比如双12位ADC，18兆位/秒SPI，4兆位/秒UART等等，它是一种很好的嵌入式系统。在集成IC方面，该芯片的可靠性更高，能够保证系统稳定性和可靠性。此外，该芯片的功耗和集成度方面表现不俗，能够满足各种应用场景的需求。针对STM32F103C8T6芯片的优势，首先是其强大的处理能力和丰富的外设，能够支持各种复杂的嵌入式系统应用。其次，该芯片的性价比非常高，能够为开发者提供更为经济的解决方案。此外，STM32F103C8T6芯片的集成度和功耗表现也非常出色，可以满足各种应用场景的需求。针对适用范围，STM32F103C8T6芯片非常适用于各种嵌入式系统的应用，如智能家居、工业自动化、医疗设备等等。此外，该芯片还可以应用于各种传感器、数据采集和处理等方面，能够为各种行业提供解决方案。总的来说，STM32F103C8T6芯片是一款非常优秀的嵌入式系统解决方案，具有强大的处理能力、丰富的外设、性价比高、功耗和集成度表现出色等优势，非常适用于各种嵌入式系统应用。2.2.2检测温度方案选择温度测量是工业和生活中必要的任务之一，因此开发不同的温度传感器已成为一门研究。本文将介绍两种温度测量方案。方案一采用光敏电阻作为通用电阻元件，电阻值随温度升高而减小。在这种情况下，感光电阻器的性能使得它能产生一个随温度而改变的电阻值。通常，这种传感器与ADC集成IC一起使用。转换脉冲信号为模拟信号，然后发送至微控制器进行分析处理。然而，这种方法需要较多的电路来完成转换，且精度较低。第二种方法是将DS18B20芯片用作数字式测温元件。该方法无需将脉冲信号转化为模拟信号，只需一个简单的主电路即可完成。这种传感器会受到工作温度的影响，通过造成一个固定频率的单一脉冲来对其进行计数，之后再对这些数据进行分析，从而得到测量的温度值。这种方案相对稳定，参考资料较为完整，难度较低，价格也更加划算。综上所述，不同的温度传感器方案都有其优点和缺点，选择哪种方案主要取决于用户的实际需求和预算。在选择传感器时，需要考虑其稳定性、精度、难度和价格等因素。无论采用哪种方案，都应该根据实际情况进行合理的调整和修改，以适应不同的应用场景。2.2.3显示方案选择在现如今科技的快速发展中，各种智能产品都在不断涌现，而其中的显示屏也在不断地升级。这篇文章将着重探讨两种不同的显示器方案：方案一和方案二。方案一使用的是LED数字显示管，其原理类似于照明，需要进行取模处理。这种方案有一定的局限性，因为它只能显示一位数字，如果需要显示更多的数字，就需要配合使用多个数字显示管，这样的成本是比较高的。使用周期也相对较短，而且色度会缓慢下降。因此，这种方案的显示内容相对有限，不太适合需要显示多行数据的情况。第二个方案是使用OLED显示屏，将温度显示出来。有机发光二极管相对于LCD来说，它的厚度更薄，亮度更高，而且耗电更少；快速响应，高清晰度和良好的柔性；高荧光效率。这种方案的优点在于，可以显示多行数据信息，实际效果非常清晰。设计相对简单，价格也不贵，可以减少室内空间的占用。这种方案的唯一缺点是如果被长期阳光暴晒，可能会对显示屏造成一定的影响。在实际应用中，我们需要根据实际需要来选择不同的方案。如果只需要显示一个数字，那么方案一是非常实用的选择。但如果需要显示多行数据，那么方案二则更加适合。总之，不同的方案都有各自的优缺点，我们需要根据实际情况来做出选择。2.3总体设计方案本次设计以STM32F103C8T6单片机作为核心控制器，与其他的模块一起组成了一套完整的基于STM32板蓝根药材种植管理系统，它由中控部分、输入部分和输出部分组成。该系统可以对中药材的栽培过程进行监控，采集并控制数据，为中药材的栽培管理提供了一种行之有效的方法。本系统采用STM32F103C8T6作为控制芯片，实现对系统的采集，并通过对系统的内部运算后，对系统的输出进行控制。系统的硬件电路分为六个部分，首先是DS18B20的测温电路，可以实现对系统的测温功能。第二个单元为DHT-11温度和水分探测模块，用于探测周围的水分含量。第三部份为测定土壤水分而设的电阻式水分感应器模块。第四个部件为键盘的键控输入模块，实现了对键盘的控制。第五个是照明模块，模拟太阳光线照射到植株上。第六节为电源回路，为全套装置提供电源动力。本系统之输出分为三个部分，其中一部份为有机发光二极管萤幕，可透过萤幕来呈现目前的温度与亮度等。第二个部件是一个用于模拟灌溉过程的浇灌电机。第三个是一个蓝牙模块，实现了对手机和单片机之间的无线通信。系统总框图如图2.1所示。图2.1系统总框图表2.1为各部件名称及其可实现的功能：表2.1各部件模块及其功能部件名称实现功能温度检测模块采集被测环境温度并实时回传MCU温湿度检测模块采集被测环境温湿度并实时回传MCU液晶显示模块将温度和设定温度上限显示蓝牙模块通过蓝牙实现手机和单片机的数据传输电阻湿传感器模块采集土壤的湿度数据并实时回传MCU灌溉电机模块用来模仿种植工厂中的植株灌溉操作2.4本章小结这一章主要是对板蓝根药材种植管理系统的功能要求和各个模块的要求进行了阐述。经过对数据的筛选和比较，在保证费用的情况下，设计出了整个系统的整体方案，并对各个组件模块对应的功能做了详尽的说明。本系统可以对板蓝根的栽培过程进行监控，并进行数据采集和控制，为板蓝根的栽培管理提供了一种行之有效的方法。第3章系统硬件设计3.1单片机的选择3.1.1单片机的特点主要控制部分包括外围和主机控制部分两部分。以主控制线路为基础，配合少数几个电子器件，构成了MCU的最简系统。该系统由主板芯片，复位电路和时钟电路构成，在该系统中，由单片机设计的每个引脚都能够作为一个控制模块，用于与计算机或其他外部机器设备相连接。由单片机实物图如图3.1所示：图3.1单片机实物图3.2温度检测模块的选择及电路设计3.2.1DS18B20简介温度传感器在板蓝根药材种植管理系统中扮演着非常重要的角色。这是因为草药种植需要严格的温度控制，以确保草药能够在最适宜的环境中生长。因此，使用数字温度传感器成为高效的药材种植管理系统。DS18B20为图3.2中所示的数字式温度传感器。其特点是体积小，密封性能好，抗干扰性强，精度高，价格低廉，工作电压范围广等。这使得DS18B20成为最受欢迎的数字温度传感器之一。另外，DS18B20也能按要求进行数据传送，并能将数据传送到MCU，在LCD1602液晶屏幕上进行显示。DS18B20拥有64位的地址序列码，而且它可以被写到ROM中，这样就能让多个温度传感器被挂在相同的总线上，从而构成一个传感器阵列。这样，温度传感器可以同时监测多个位置的温度，提高草药种植的效率和准确性。温度传感器在板蓝根药材种植管理系统中有着重要的地位。DS18B20是一种非常优秀的数字温度传感器，它具有许多优点，并且可以通过多种方式输出数字信号。此外，它还可以与其他温度传感器一起形成传感器阵列，提高草药种植的效率和准确性。图3.2DS18B20温度传感器3.2.2DS18B20原理及其电路DS18B20是一种可提供精确测温数据，且操作简单，数据稳定的数字式温度传感器。广泛应用于各种温度检测系统和温度控制系统中，如空调、冰箱、汽车、电子设备等领域。它可以提供二进制的9位温度读数来指示器件的温度。用户只需连接HOST到传感器的DATABUS来获取温度信息，非常方便。但在初始化中需要执行读取CID的操作，以实现多个传感器的单线应用。这种传感器具有两个8比特的内存，可以存储测量到的温度数据。确定存储中的每个比特是否为1，从而确定了正和负的温度，该温度值的补数存储在第二存储中。这种存储方式使得读取温度值更为简单，而且还可以避免由于传感器与主控芯片通信时，由于传输错误导致的错误温度值。DS18B20引脚可设置为两种不同的供电方式：外部供电和共源供电。共源供电方式会导致完成温度测量的时间延长，但在多路共用数据总线时更为明显。3.3液晶显示器的选择及电路设计3.3.1液晶显示器概述在电子产品中，显示模组作为一种与人交流的接口，通过点阵的组合，可以表现出不同的图形符号。相对于普通的输出装置，LCD有以下优点：LCD是一种发光设备，能够在电场的作用下使光线发生弯曲，使其与背景光源产生不同程度的折射，从而实现了无闪烁的LCD。图像的品质有了很大的提高，但显象管却有一点闪光。由于使用了数字接口，将单片机系统之间的连接变得更为简单、可靠，从而为用户提供了更多的方便和选择，为其后续的操作提供了便利。该LCD具有尺寸小、重量轻的特征，其工作机理是通过外加电场来调控LCD的扭转状态。在没有供电的情况下，背光不能透过LCD，造成光的折射，在供电的情况下，对光的传输有利，因此可以实现显示；LCD的功率消耗非常低，与一般的显示相比，它的功率消耗很大程度上是由晶片与电极所组成。3.3.2OLED原理及其电路显示屏中的发光单元为有机聚合物发光级管，也就是OLED。在黑白屏幕上，每个像素都是发光二极管。OLED是一种“自发光”，用的是像素点，对比度高，视觉效果好，可惜现在的技术还不成熟。无法进行规模放大，其价格比TFT-液晶显示器高得多。有机发光二极管有两种，一种是PMOLED，一种是AMOLED。这里描述的模块显示方法是PMOLED。模块的接口是8根插针，采用串行SPI通讯方式，并在板面上进行了详细的描述。由于板载电压调节芯片U2的缘故，所述模块的电源电压可为3~5V。本模组内置中文字库晶片。模块的接口是8根插针，采用串行SPI通讯方式，并在板面上进行了详细的描述。由于板载电压调节芯片U2的缘故，所述模块的电源电压可为3~5V。本模组内置中文字库。（1）OLED显示屏：128*64点阵OLED单色屏。下文简称为显示屏、屏、OLED屏（2）SSD1306驱动芯片：模块上直接看不到，芯片封装在显示屏背面玻璃基板上。（3）GT20L16S1Y字库芯片：内部固化了8套字符的点阵数据，90%的容量都用来存储中文字库。（4）接口及电源配置电路：8路插针，板载低压差降压稳压芯片662K。（5）PCB板及若千外围电阻电容元件。模块厂家已做好外围电路不用再操心硬件电路。 液晶显示屏如图3.3所示：图3.3OLED显示屏连接3.4DHT11湿度检测模块原理及其电路DHT11是温度和水分的感应器，具有经校正的数码讯号。测量的准确度为：相对湿度为-5~95%，温度为-2℃，测量范围为-20~+60℃。独有的数码模组化、温湿感应技术，保证了设备的长时间稳定、高可靠性。它是采用的一种新型的NTC温敏元件，采用了一种新型的8位的高性能单片机。它具有高品质、高反应速率、高抗干扰性、高性价比等优点。每个DHT11感测器都要经过精确的水份检测。标定因子以一种编程方式存储在OTP存储器中，用于对探测数据进行处理。采用了一种单线路的串口，使得整个系统的整合更加容易和快速。其体积极小，功率消耗极低，是这类系统在严酷环境下的理想选择。该产品采用4管脚，单列，便于连接。DHT11温度检测模块如图3.4所示。图3.4DHT11温度检测模块3.5灌溉电机电路步进电机是一种将电脉冲信号变换为相应的角位移和线性位移的电机。每次加载，转子旋转一圈，或向前移动一圈，其输出方向及角度直接与加载脉冲次数成比例，旋转速度直接与加载脉冲频率成比例。所以，步进电机也被称为脉冲马达。这是一个开环电路，能把一个电脉冲转换成一个角形或一个直线形变。当电机空载时，其速度，驻车位置与该算法仅依赖于脉冲的频率、数目，且与负载无关。沿着预定的方向以一定的角度旋转。这被称为“步距角”，也就是说，每一步都有一定的转角。利用该方法，只需调节角度位移，就能实现对目标的精确定位。此外，通过调节马达的转速及加速器，也可调节马达的转速。所设计的步进电动机是一台四相型的步进电动机，其动力来源为一台单极性的直流电动机。当步进电动机每相绕组以适当的时间顺序加载电流时，步进电动机便可实现步进旋转。灌溉电机实物如图3.5所示。图3.5灌溉电机实物3.6本章小结本章主要对所设计的板蓝根药材种植管理系统中单片机最小系统的电路组成和电路功能进行了详细的描述。包括单片机最小系统电路组成、电路功能，温度检测模块、灌溉电机模块所使用到的器件、器件的功能、特点、工作参数以及各模块的电路连接方式等。这一章主要是将所设计的板蓝根药材种植管理系统中单片机最小系统所有设备的电路图，用电路框图展示出来，主要是由温度检测模块、灌溉电机模块等各部分电路结合在一起构成。第4章系统程序设计4.1主程序流程设计在主要的编程部分，先对每个功能模块进行初始化，然后就是while的主循环，在主循环中，就是第一次的键盘监控功能；本功能主要是利用实时的键盘扫描功能，根据键盘的不同，对系统执行不同的操作。随后，便会出现第二个OLED的显示功能，这个功能会以各种界面标记位来呈现各种界面，其中就有当前的温度，湿度，光照强度等数据。立即执行第3个功能水分探测功能，该函数主要实时检测环境和土壤的湿度并传回给单片机进行处理和显示。其部分主程序源码如下所示：intmain(void){ u8t;u16adcx0;u16adcx1;u16adcx2;u16adcx3; floattemp; floatR; floatfloag=0; u8temperature; u8humidity; delay_init(); SystemInit()； //配置系统时钟为72M uart_init(9600); Adc_Init(); OLED_Init(); OLED_ColorTurn(1); OLED_DisplayTurn(0); OLED_Refresh(); OLED_Clear();DHT11_Init(); //DHT11初始化 Motor_Init(); LED_GPIO_Config(); KEY_Init();}通过数据采集、判断和输出控制，该程序实现了环境智能监测和控制。该程序可以广泛应用于温室大棚、空调系统等领域，提高生产效率和生活舒适度。主程序流程如图4.1所示。图4.1主程序设计4.2编程软件介绍该设计中使用了Keil5的编程软件。其界面如图4.2所示：图4.2Keil5开发界面Keil5以其轻便快捷、操作简单的编程环境，受到了广大开发者的青睐。Keil5最为突出的特点是支持多种芯片，生成的HEX文件可以通过烧录器直接烧录到单片机中。Keil5编译有三种模式，分别是Debug、Release和Customized。Debug模式下，Keil5会对程序进行调试，提供更多的开发工具，如监视变量、调试窗口、堆栈窗口。Release模式下，Keil5会对程序进行优化，使程序在运行时更加流畅。Customized模式下，Keil5会根据开发者的需求和硬件平台的要求，定制化编译模式。值得一提的是，Keil5在编译的过程中，会在界面下方显示编译结果，方便开发者查找错误。在编写程序时，Keil5也会提供代码自动补全、错误提示、代码高亮等功能，极大地提高了开发效率。Keil5是一个非常优秀的嵌入式软件开发环境，其支持多种芯片、提供多种编译模式、具备强大的调试功能以及快捷的操作方式，都使其成为了嵌入式软件开发领域的不二之选。4.3数据库设计物联网技术的发展使得越来越多的嵌入式设备需要与互联网进行数据交互，再通过远程控制来实现对设备的管理。MySQL是一种轻量级的数据库管理系统，在该系统中，用户可以通过串口对单片机设备进行运行状态控制，同时将采集到的数据存入数据库。MySQL提供了方便的数据存储和管理功能，能够为用户提供高效快捷的数据获取和管理方式。本系统所使用的数据库是MySQL，MySQL是一种以关系为基础的数据库，它不需要将所有的数据集中在一个大型的数据库中，而是以多个表的形式存储数据，这样就可以大大地提高数据的灵活性和处理速度。MySQL使用的是其中最常用的一个可用于存取资料库的一种标准语言。MySQL采用双重许可策略，把它分成两类，一类是社会许可，另一类是商业许可。因为MySQL体积小，速度快，而且整体拥有成本低廉。尤其是它还具备开源的特性，因此，大部分中小、大型网站的许多的开发人员都将MySQL来做站点数据库。MySQL是一款先进的开放源码的资料库。该系统具有多使用人群、泛用性强、多线程、多用户等特点。MySQL尤其受欢迎。这是一个很受欢迎的LAMP平台，包括Linux、Apache、MySQL以及PHP。现在，MySQL的所有权属于甲骨文。最主要的操作系统平台上都有MySQL数据库。它能在Unix、Linux、WINDOWS和Mac操作系统上运行。使用MySQL的理由有很多，第一，MySQL满足了功能要求；其次，从易用性上来说，MySQL比起其他的数据库要简单得多，而且更重要的是，MySQL的学习非常方便，很容易上手。第三，MySQL数据库对计算机的要求很低，任何一台计算机都可以安装，而且对计算机的性能也没有太大的影响。在上位机中，使用SqlConnection对象连接数据库，构造SQL对象，执行SQL语句，处理SQL语句执行后的结果，从而可以实现上位机对数据库的操纵，最终实现单片机到上位机再到数据库的数据传输。4.4上位机设计主控系统采用Android平台，使用Android软件Studio实现了移动端APP的编写，PC端可以与移动端相连，并进行调试。所谓PC，就是能够直接下达控制指令的电脑，PC/HostComputer/MasterComputer/UpperComputer是他的英文名，具体的应用程序可由上位计算机实现。在Android操作系统上，主要使用的是Java语言，通过WIFI或者蓝牙，以TCP/IP协议为基础，通过AndroidStudio开发，能连接单片机及PC的蓝牙串口。可供硬件使用的串口Bluetooth模组（TTL）通信。其操作界面如图4.3所示图4.3AndroidStudio操作界面上位机软件的主要功能：1、可以搜索蓝牙设备2、接收显示数据与发送数据3、可以设置ASCII与HEX的输入输出模式4、自定义接收对齐字节数。串口通信是指用一根线（串行接口）将一个字符（字节）从一端传输到另一端的通信方式。这就是串行通信，是在计算机体系中实现的最基本的通信方式，也是计算机体系结构中最常用的通信方式。串口通信比按字节（byte）并行通信慢，但是由于在一个方向上，串口可以同时使用一根线发送和接收数据，所以串口也被称为异步通信。串口的通讯速度低于字节的平行通讯，但它又被称作异步通讯，因为它能在一个方向上用同一条线路收发资料。在串口通讯中，最主要的参数除了波特率、数据比特、停止比特、奇偶校验外，还需要对比特进行分析。在通信的两个端口之间，这些参数必须匹配。4.5蓝牙串口设计该代码主要用来实现蓝牙功能，通过手机操作蓝牙软件发送串口数据给单片机进行处理。软件部分程序源码如下所示： if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET) { Res=USART_ReceiveData(USART1); if((USART_RX_STA&0x8000)==0) { if(USART_RX_STA&0x4000) { if(Res!='s')USART_RX_STA=0; elseUSART_RX_STA|=0x8000; } else { if(Res=='j')USART_RX_STA|=0x4000; else{ USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res; //sz=USART_RX_BUF[0]; USART_RX_STA++; if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接数据错误,重新开始接收 } } } }4.6温度监测函数流程设计温度检测函数可以实时检测环境温度并传输给单片机进行处理和显示。它的一些程序源代码是这样的：//从DHT11读取一次数据//temp：温度值(范围：0~50°)//humi：湿度值(范围：20%~90%)//返回值：0，正常：1，读取失败u8DHT11_Read_Data(u8*temp,u8*humi){ u8buf[5]; u8i; DHT11_Rst(); if(DHT11_Check()==0) { for(i=0；i<5；i++)//读取40位数据 { buf[i]=DHT11_Read_Byte(); } if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]) { *humi=buf[0]; *temp=buf[2]; } }elsereturn1; return0; }4.7灌溉电机流程设计灌溉电机代码主要用来执行电机的转动，用来模仿工厂的植株灌溉。其部分程序源码如下所示：if(adcx0<=shidu){MOT=0;} if(adcx0>shidu){MOT=1;} if(temperature<=wendu) {JR=1;} if(temperature>wendu) {JR=0;}4.8显示软件设计在工作时，单片机需要将采集到的数据发送至液晶显示器，以实时反馈灯光状态和温湿度信息。要做到这一点，就必须对通过对MCU与OLED的编程，保证了数据的准确性。在显示和发送数据时，也需要对内部的指示开始工作。所以，在编程时，要按照需要的显示内容与流线来进行编程，并且要合理地选取OLED显示器的地址与标识。如图4.4单片机显示流程图。图4.4OLED显示流程图由图可见，单片机首先进行系统初始化和液晶显示器初始化。接下来，单片机通过调用相关函数将采集到的数据发送至液晶显示器，并在液晶屏幕上实时显示。在整个过程中，单片机不断更新并处理数据，以确保显示的准确性。这种设计方案可以使人们更加直观地了解环境状况，从而更好地掌握环境变化。第5章系统安装与调试5.1系统硬件调试为了实现板蓝根药材种植管理系统，必须经过一系列的步骤。首先，在覆铜板上焊接器件完成实物搭建，这是整个系统构建的基础。其次，要进行测试，确保线路的连接良好，并对有无虚焊，设计错误，器件损坏等情况进行检测；如出现系统故障等情况，保证系统能够正确运行。然后，运行该软件，对各个模块的功能进行测试，并对该软件的结构进行优化，修改错误。这是整个系统的核心环节。通过测试和修改，可以确保各模块的功能正常，系统整体功能得以实现。最终，对所设计的各个功能进行了设计。它们可以包括数据的收集、数据的存储、数据的处理、数据的分析等等。通过实现这些功能，可以让种植管理系统更加智能化、数字化、自动化。经过以上步骤，最终可以得到正常运行的板蓝根药材种植管理系统。这个系统可以对药材进行追溯管理，提高种植效率，确保药材的质量和安全。在进行硬体焊接时，会出现虚焊、短路等问题。然后，按照电路图，用万用表一根一根的检查，看看有没有短路，或者是断路。及时断电，更换损坏的器件，根据器件使用说明中的应用参数调整，通过PNP三极管的电压不是VCC，而在本设计中，如果采用工作电压超过2.7V的LED，比如贴片型LED，则有可能导致不亮或蜂鸣器不工作，这时需要配合万用表，在多点同时测量，确定可用电压，再选用合适的器件，也可以把发光二极管连到I/O端口上，但要加以调整，不然会影响到放大电流，进而影响到蜂鸣器。在执行此项试验的过程中，如果找到当IC产生热量或温度升高时，要关闭电源，以免造成器件的损伤，同时要检查器件的短路情况。5.2整体系统的功能验证将事先写好的程序烧录到单片机上，接着运行，从显示器上可以看到此时所测得的温度，状况是正常的。实物测试如图5.1所示。图5.1实物上电测试图结合上图5.1所示，通过蓝牙模块连接到上位机，其中能显示传感器所采集到的数据并能够根据之前所设定的阈值进行自动化的控制。上位机显示界面如图5.2所示。图5.2APP实时接收信息实物测试图5.3参数设置实物测试使用设定按钮，可以对该温度的最大值进行设定，按下设定按钮1次，就可以进入到温度最大值的设定中，进行设定，测试过程具体如下：图5.3，可以用加法和减法来对设定的数值进行加操作，可以用减法来对设定的数值进行减操作。图5.3实物设置实物测试

第6章设计总结与展望本文主要研究了STM32F103C8T6作为温度检测、湿度检测、蓝牙模块；在对在灌注电机模块等电路设计方面，与各种元件进行了融合，并进行了探索和实践，最终达到了设计的目的，并将温度传感器、湿温度传感器、液晶显示器；灌溉电机模块和蓝牙模块相结合，构成了一个完整的整体，而且还具有远程控制系统，可以利用智能系统来对植物进行浇水，这样就可以简化了生活生产中的繁琐步骤，节约了大量的人力资源，还可以提升生产的安全性。在电子信息领域中，电路设计是非常重要的一环。无论是在科研还是工作中，都需要掌握这一技能。通过一次次的锻炼，我的电路设计水平得到了不断提高。我不仅掌握了各种电路设计的方法和技巧，还能够将其灵活应用于实际项目中，达到最佳效果。这种技能的培养离不开付出大量的时间和精力，而我的付出得到了充分的回报。通过电路设计的实践，我对电路设计有了更深层次的了解和把握。更清楚地了解了电路设计的基本原理和构成，进而可以灵活应用和创新。这种深层次的理解和掌握，为我在未来的科研和工作中提供了充足的支持。可以说，本次设计为我未来的科研和工作打下了坚实的基础。通过这次设计，我不仅展示了自己的技能，还提高了自身的学术素养和实践能力。这种基础，在日后的工作和学习中，将起到非常重要的作用。总的来说，我在不断地学习和实践中，对电路方便的知识有了更高的认识；为今后的研究与工作奠定了良好的基础。同时也说明了在电子学和信息学中，电路设计是非常重要的。这个项目将我在学校里所学的大部分内容都融合在了一起，而且是在这个基础上延伸拓展，让我的能力得到了更多的提升，从数据的搜集到实物的建造，我的综合能力都有了很大的提升。参考文献[1]蒋会利.传统农业向现代农业转变的思考[J].安徽农学通报(下半月刊)，2020.[2]张增林，郁晓庆.基于无线传感器网络的土壤信息采集系统[J].节水灌溉.2021.[3]Hendrickson,Schmer,Sanderson.WaterUseEfficiencybySwitchgrassComparedtoaNativeGras