基于大数据分析下的蔬菜基地环境检测系统

第1章绪论1.1研究背景及意义我国自古以来就是一个人口大国，所以农业生产就是国家生存的重中之重，只有农业足够发达才能够使人民有足够的粮食。我国在古代也曾是农业先进大国：夏、商、周时期，中国发明金属冶炼技术，青铜农具应用于农业生产。农业技术开始了发展。春秋战国时期炼金技术的发明标志着新的铁农具和畜力得以利用，农业生产的大发展得到了推动。秦汉时期各种各样的农具被发明后运用。唐、宋、元时期的经济重心由北往南转移，出现了许多的农业种植的书籍，棉花得到推广，土地利用方式增多，南方与北方农业都有大发展。在近现代我们经历了抗战、内战、文化大革命等事件，不可避免地阻碍了农业的发展历程，同时人口增长更加剧烈。用现有的耕地和种植技术养育人民有了巨大难题，我们只能通过进口粮食解决这一问题。经过改革开放后多年以来的休养生息，国民经济快速增长，我们对农业的研究和应用技术越来越重视，特别是蔬菜基地环境监测系统已经成为现代农业的重要组成部分。现代农业生产以机器代替大部分劳动人民，还可以根据农作物的生长环境创造出更适宜农作物的生长条件，使农作物可以在依靠现代农业科学成果下打破自然规律，在寒冷的冬季也有新鲜的蔬菜可以食用。我们可以通过科技的发展蔬菜基地环境的一些重要参数进行检测和控制，例如：空气中二氧化碳的含量、空气的温度湿度、土壤的温度湿度、太阳的光照强度等。我们需要对蔬菜基地环境进行密切监测，通过对蔬菜基地环境监测数据的分析，结合农作物生长的发育规律并利用现代科学创造出对农作物更加适宜的生长环境，增大农作物的产量，提高农作物的质量。蔬菜基地环境中的各项变量参数影响着蔬菜的生长，时至今日，大部分环境参数存在测控精度低，人工劳动强度大等一系列的缺点，浪费了许多的人力资源，难以提高蔬菜生产量。因此，积极发展农业现代化设施是重中之重。我们要学会利用现有的科学条件，精确农业科研的精度，促进农业发展，合理科学的控制蔬菜基地内的环境参数，使环境利于蔬菜生长。近些年来，蔬菜大棚快速发展。打破了四季规律的生长条件以及越来越高的产量，使人们对蔬菜大棚的性能要求更加高。蔬菜大棚基地的自动化发展也大大提高了生产量。蔬菜基地环境监测系统不仅完全符合当前社会所需要的自动化、集约化生产。还可以通过编程，针对生产不同农作物所需要的不同环境条件，进行生产种植。蔬菜基地环境监测系统利用显示模块对蔬菜大棚的环境条件监测情况进行实时显示，工人对周围的环境数据更为方便简单的进行了解。经过上面的总结，蔬菜基地环境监测系统的产生和发展不仅可以帮助人们减轻繁冗复杂的工作内容，减少降低人们的工作强度，还可以提高生产的精准度和增加产品的生产力。蔬菜基地环境检测系统主要作用是监测周围环境的温度湿度、太阳光照射强度、二氧化碳含量等参数。通过设计想法分析，可以自动控制帘卷门对阳光进行遮挡、喷灌浇水、顶窗侧窗开窗通风、提高温度补充光照等设备。还可以通过智能手机、计算机、平板等智能设备向管理者发送实时监测参数、超过设定阈值报警信息，实现远程观测现场环境信息、智能远程管理。减少人工成本，实现无人值班，精准掌控，有效避免生产风险。中国以占有世界五分之一的人口，仅有不足十分之一的耕地，因此中国的土地密集农业产品在国际市场上竞争不过农业发展大国。农产品和蔬菜的贸易是解决全球许多国家食品安全的重要途径。在不能增加种植面积的情况下，只能增加同等面积下的产量，所以本设计的重要性便得以展现。希望在现代农业进步巨大的同时各位也要节约粮食，虽然科技的发达使劳动力得到解放，但每粒粮食还是来之不易，我国至今还有许多山区、贫困区面对着粮食难题。希望在未来的某天，我们也能成为以粮食和蔬菜出口的国家。1.2国内外研究现状2017年，深圳大学信息工程学院的区耀中等设计了温室大棚的自动化控制，实现了对温室大棚各个参数的控制。2021年，南京邮电大学的郝雪飞将ESP8266芯片作为核心技术，设计了一套温室大棚的智能传感器系统，实现了一个功能全面的智能农业系统。2021年，咸阳市农业科学院的刘伟等分析基于大数据的物联网技术在农业生产中的应用现状，表明可实现温室环境参数自动控制和水肥智能供给。同时，通过相关算法和预测模型可实现相关作物病虫害预警，为病虫妨害提供新思路。2013年，美国Hossain，MD.bipul等在PubMed期刊中介绍基于CC2430的传感器节点、控制节点和网关节点，描述了硬件电路的设计方法和软件流程图。通过实时监测光照等环境因子，对喷雾系统、通风机、照明灯进行自动控制，以满足作物生长需要。2021年，英国GuanShouping等在英国工程技术学会提出一种新的PNN评价算法在分散温室监测系统中的应用。实验结果表明，与传统的基于PNN的算法相比，优化后的PNN算法具有网络结构更简单、分类精度更高、需要较少的训练样本等优点。另外，由于其计算和存储要求都在微处理器的限制范围内，因此更适合于基于微处理器的监控系统。2021年，美国Jahan，Nusrat等在施普林格.自然期刊发表《SmartGreenhouseMonitoringSystemUsingInternetofThingsandArtificialIntelligence》，FIS节点利用相同的网络将物联网感知层数据传送到应用层。为了保证数据安全，考虑了四类潜在的物联网感知层攻击，并通过混淆矩阵展示了它们发生的概率。之后，采取必要的措施来禁止攻击。这里在最后的模拟中考虑冬季作物，当冬季的最适温度为24摄氏度，湿度为76.00%时。系统93.62%能够检测到感知层的任何攻击或安全漏洞，准确率为0.83，召回率为0.78，FI评分为0.81。与其他最近提出和可用的系统相比，本工作还将物联网技术与数据采集相结合，用于识别网络传输上的数据威胁。该方法提高了学习效率，提高了预测精度，被证明是一种可行有效的自动化温室维护系统。同时，数据采集模块和各种传感器数据的呈现方式，以及安全子系统模块，实现了符合协议格式数据的云数据存储和格式转换。因此，可能为定制的室内农业质量安全提供数据溯源和耐久性。因此，这种现代化的温室保养系统是高效、经济、安全、使用方便的。结合国内外发展现状，准确、快速、自动地评价温室环境质量是一个亟待解决的问题。不少文献对于多模块结合实现蔬菜基地环境监测没有描述具体方案过程，因此本设计可在各环境参数模块进行具体研究和优化。1.3发展趋势蔬菜大棚基地的发展任重而道远。中国的蔬菜大棚基地产业在世界上处于落后水平。经过多年的开发，更好地适应中国的国内条件，主要是节约能源的太阳能温室农业生产上使用的，而高度自动化的现代式蔬菜温室的开发是恶劣的装备，低的机械化，较低的生产及销售，因为较高的劳动力集约化道路相对而被延迟。另外，在温室农业生产的目前状态下，小规模生产者仍然支配着我国的农业基础，基地面积小，标准化水平低。虽然我国土地面积广大，但是适宜的耕地却很稀少。有些地区过于寒冷，有些地区阳光照射过于强烈，这些地区不适宜蔬菜露天种植，我们便可以充分利用蔬菜大棚控制适宜的环境参数，创造出适宜的蔬菜生长环境。蔬菜基地在管理得当的情况下一年四季都可以进行种植，增加了蔬菜产量，是解决耕地不足的重要方法。蔬菜大棚基地有效规避绝大部分恶劣天气，保障农作物的生长环境。未来必将是由少数人种植多数耕地的情况，劳动力得到解放现代农业得到普及。蔬菜大棚基地高收获量和可持续性的特点，被全球普遍使用，蔬菜大棚基地正在以极快的速度发展。我国低水平的农业现代化、农业劳动的富余、对蔬菜基础的大规模投资、资金不足以及运营者相对较高的质量要求，限制了蔬菜基础控制技术的扩张在监测环境系统方面的发展。第2章系统总体方案设计2.1蔬菜基地环境监测系统的控制过程文中设计要实现各个系数的测量与反馈。整个系统包括智能手机、STM32单片机、二氧化碳模块、光敏模块、土壤湿度监测模块、步进电动机、WIFI模块、显示模块。STM32与各个节点之间通过WIFI模块进行无线连接。STM32负责采集传感器数据并控制各个模块。STM32为协调器，负责维护网络，收集获取到的信息并将其发送到显示模块区域或者转发由手机APP发出的控制指令。系统中大多数传感器、输出模块是兼容5V和3.3V供电的。2.2蔬菜基地环境检测系统硬件设计框图设计问题应设计为在一台单独的机器上进行环境测试，创建一个环境检测系统方案。本章主要介绍了蔬菜基地环境监测系统的硬件设计和选型。首先，环境监测系统必须决定执行哪些功能以及哪些插件最适合这些功能。其次，需要对这里描述的环境监测系统的工作流程进行分析。最后是为本系统设计的框架。通过对蔬菜基地环境检测系统进行分析，需要完成的任务有：通过温湿度传感器监测大棚室内空气环境温湿度、土壤温湿度等。通过光敏传感器监测并且记录蔬菜大棚内光线的光照强度。设备之间相连，有必要时可以自动打开相关模块。通过无线数据传输技术将有关数据传送到用户监测终端。二氧化碳浓度传感器在蔬菜基地大棚内，实时监测蔬菜大棚空气中的二氧化碳含量，无线传输技术会把相关数据传输到用户的监控终端，超过系统设定报警值时把报警信息发送到监控终端。通过电脑或者移动智能手机查看温室的实时环境数据。为了完成基于STM32单片机控制的蔬菜基地环境检测系统各种功能的设计，主控端硬件电路包括STM32单片机、二氧化碳模块、光敏模块、土壤湿度模块、温度模块、步进电动机WIFI模块等。基于大数据分析下的蔬菜基地环境监测系统框图如图2-1所示。图2.1蔬菜基地环境检测系统框图2.3数据分析大数据分析技术的基础是服务器，服务器为大数据分析提供存储、计算和管理，可以保证数据分析过程稳定、速度快、精度高以及数据存储安全。设计实现了环境监测系统的远程检测和控制。设计经过大数据的统计、分析、计算和优化后，传输至手机APP中进行实时显示，将优化后的参数传输至主控模块，实现对基地农用设备的精确控制。图2.2美国和中国玉米单产及生产趋势图图2.31998-2017年美国和中国全要素生产率比较通过观察图片分析数据可以看出我国的成本投入远远高于美国，尤其显示在人工成本方面。美国玉米人工成本仅仅占有1%，我国人工成本却超过40%。资料显示，中国的玉米单产水平有1998年的363kg/亩，增长至2017年的502kg/亩，年增长1.72%。虽然中国的年增长率是领先的，但是亩产量依旧赶不上美国。通过以上数据分析美国的人工成本占比很低，这是因为美国早早选择了生物工程和智能技术等高科技助力。通过近代农业生产数据比对，智能环境监测系统可以大程度解放生产力、降低劳动成本、提高生产量。在耕地面积没有增长的情况下运用智能环境监测系统可以使我们的农作物亩产量大幅度提升。第3章蔬菜基地环境检测系统硬件设计3.1主控芯片本文采用的是STM32F103C8T6作为系统的主控芯片，是将晶体管、电容、电阻等连接在一起，制作在半导体晶片上的微型电子器件。如图3-1所示。STM32F103C8T6工作温度为零下四十度至零上八十五度之间，电压支持区间2V至3.6V。内核Cortex-M3的区别有四种。STM32芯片是蔬菜基地环境监测系统的中心，相当于人体的大脑，其重要作用不言而喻。图3.1STM32实物图

3.2最小系统电路此款单片机具有快速的处理能力、强大的外设支持、可拓展性强、低功耗等特点，主要应用于工业控制、消费类电子、医疗设备等领域。单片机最小系统对于单片机是否能正常运行是至关重要的。单片机只有存在最小系统才能满足设计要求。图3.2STM32F103C8T6的引脚图3.3驱动电路对大棚基地进行阳光遮挡需要使用到步进电动机，步进电动机无法被STM32单片机直接控制，于是选择驱动模块ULN2003A。在本次设计中所需要的是使用ULN2003A作为对农产品进行遮阳卷帘操作的驱动电路的驱动模块的设备器件。通过电机反馈的信息确认电机的工作状态。其次再来考虑电机的方法问题。电机是本设计的驱动设备，若没有了电机，则整个系统就会失去动力，变成一堆传感器组模块组成的物品，没有了任何功能。为了控制操作时序，需要对电机的软件程序做出延时处理。电机的选择是根据现场情况所需要带动的负载决定的，负载过大会导致电机压力过大而损坏，负载过小会导致电机性能过剩。驱动电路图如图所示。图3.3驱动电路3.4土壤湿度传感器土壤湿度传感器可以检测土壤中的水分含量，是一种利用脉冲原理测量土壤湿度的仪表仪器。可以将测量到的数值读取并上传至显示面板。利用脉冲刺激土壤湿度传感器并取得反馈数值时需要使用高低电压，只有高低电压变化时才会有脉冲产生。土壤湿度传感器的原理是利用电容原理，大致由两个铝箔片和一块陶瓷片组成，铝箔片之间的距离可以控制，陶瓷片之间的距离也可以控制。当铝箔片和陶瓷片之间的距离发生变化时，它们之间的电容会发生变化。当土壤湿度发生变化时，由于水分子的渗透，使得其中电容器中的物质介质由空气变成水，继而导致电容值发生了变化。通过计算介质变化对电容值的影响，可以测出土壤含水量。结构简单、可靠性高、价格低、使用寿命长、可以实现远程监测是土壤湿度传感器的优点。最重要的是土壤传感器埋在土地里面，不需要移动，稳定性强。土壤传感器的原理图如下图所示：图3.4土壤传感器引脚图3.5WIFI模块WIFI模块是系统的通讯模块，WIFI模块传感器实现了系统与手机APP之间的连接，是其两者连接的桥梁，为两者的连接铺垫了道路，使其可以沟通，系统的数据可以在手机APP显示，手机APP还可以对系统的风扇模块和操作模式进行控制。AP模式可以将ESP8266作为热点连接，让其他设备能够连接上它，形成局域网络；STA模式可以连接上当前附近环境中的WIFI热点。本设计选用STA模式，更为简易。与服务器建立TCP连接，传输数据。WIFI模块连接电源后指示灯为蓝色，控制端与WIFI模块连接成功后指示灯变成蓝色，随即可以通过控制端对系统进行操作。图3.5WIFI模块引脚图3.6温湿度传感器DHT11可以识别空气温度和湿度，是重要的环境检测单元。DHT11有结构简单、体积小、功耗低的特点。根据引脚图可以观察到VCC和GND用于提供电源，DAT可接受DHT11模块输出的温度和湿度数据，S接口作为DTH11的控制接口，当控制信号电压低于2.5V时，传感器处于待机状态，控制电压信号超过2.5V时，传感器处于工作状态。工作状态的温湿度传感器可以识别到周围的温度参数和湿度参数，蔬菜可以根据以上参数判断进行浇灌还是通风。DHT11的电路原理图如下图所示：图3.6DHT11电路原理图3.7蜂鸣器模块蜂鸣器是本系统的报警器，供电方式是直流供电，通过高低电平驱动，还可以通过模拟信号控制发生频率。在本设计中有重要作用：当数据异常或者超过阈值可以发出声响，更容易的被生产者了解情况。下图为蜂鸣器模块原理图。图3.7蜂鸣器模块工作原理图3.8二氧化碳传感器模块二氧化碳传感器模块即选用的气体传感器，它可以检测周围环境中空气的气体成分含量（主要检测农作物进行光合作用所需要的二氧化碳）。在周围环境中的二氧化碳含量不利于农作物生长时，蜂鸣器会报警以警示工人，提醒注意及时通风。下图为气体传感器的原理图。图3.8气体传感器原理图3.9显示模块本设计选用的显示模块为OLED显示模块，OLED显示模块的优点是自发光且弯曲度更好，OLED屏是有机发光二级体屏幕。OLED显示模块将各个传感器检测的数据得以显示，更为直观的了解环境参数。下图为OLED显示模块的原理图。图3.9气体传感器原理图3.10光敏模块光敏模块选用GL5528。GL5528是光敏电阻，其随着光照强度的改变使流过的电流发生变化。GL5528有着体积小、灵敏度高、价格优惠的优点。下图为GL5528光敏模块的原理图。图3.10光敏原理图3.11步进电动机我们需要选择适合系统运行的步进电动机，主要从步距角、静力矩、电流方面考虑。步进电动机不能过负载运行，否则可能造成硬件损毁。电机的安装应该固定好，未固定好会造成强烈共振，造成电机失步。实物图如图所示。图3.11步进电机实物图第4章蔬菜基地环境检测系统软件设计4.1蔬菜基地环境检测系统软件设计本文设计的是蔬菜基地环境检测系统，除去组成实物的各种传感器和模块之外还有系统的软件设计。系统的软件和硬件相辅相成，缺一不可，只有二者结合才可以实现计划中的功能。设计的环境监测系统要实现周围环境的各项参数的监测及反馈。环境监测系统需要检测环境中二氧化碳、土壤温湿度、阳光照射强度等参数并及时反馈到显示模块。超过设定阈值是设计有相对应的反应，如：阳光照射过强步进电动机启动，相对应的卷帘进行遮阳，保证农作物在合适的环境生长。4.2蔬菜基地环境监测系统的风扇程序设计本文设计的基于STM32单片机控制的蔬菜基地环境监测系统有自动控制以及手动控制，在STM32单片机初始化完成后，经检测是自动控制时程序简易明了，显示模块以及APP仅仅反馈各模块的监测数据。手动控制还可以在自动控制出现故障无法对风扇进行控制时对风扇的开关进行控制。图4.1程序流程图4.3蔬菜基地环境监测系统的总体程序设计本设计是基于STM32单片机对数字信号的可控性。我设计了以STM32为核心的检测系统，其中包括STM32单片机、温湿度模块、土壤湿度模块、二氧化碳模块、光敏模块、LED显示模块的设计。通过STM32读取各个传感器的数值，判断是否超过阈值。STM32读取数值转换，在LED显示模块得以显示。下图为总体程序设计。图4.2总体程序流程图下图为各个硬件相对应的部分软件编程：图4.3温湿度模块部分软件编程图图4.4显示模块软件界面图图4.5显示模块软件编程图图4.6步进电机驱动芯片软件图图4.7二氧化碳模块软件编程图图4.8WIFI模块软件编程图图4.9蜂鸣器模块软件编程图图4.10光敏模块软件编程图第5章系统介绍与调试5.1系统介绍本文设计的系统是针对我国现代农业发展落后与发达国家。目前我国农业处于小而多（及种植区域小而种植人数多的现状），不仅不便于管理，还会造成土地浪费，且绝大部分依靠人工完成。这样不仅耗费更多的人力，人力得不到解放，而且人工的工作强度大、生产效率低，长久的种植劳累使人体患上多种疾病情况较为严重，所以远远不如高精准度、低功耗的自动化设备更加合适的问题。从而设计了蔬菜大棚基地环境监测系统。本系统将以STM32单片机为载体，基于电机控制，并结合各个模块，设计可以取代人工的实时操控以及数据监测。本次设计的蔬菜大棚基地环境监测系统具有开发成本不高、操作简单等好处，碰到恶劣天气也可以使种植物最大程度得到保护。可以胜任各种复杂的工作内容。本系统通过STM32单片机对蔬菜基地环境监测系统的各个模块进行数据搜集及反馈并且在显示模块显示，理想状态下可以设置最适合农作物生长的环境，使农作物的生产数量和生产质量都有巨大提高，使劳动力得到解放，农业的生产更为操作简便。本次设计的系统，集成数据的搜集反馈以及显示等功能，形成完整的蔬菜基地环境监测系统。致力于最大程度上的缓解，目前我国现代农业落后、生产效率低的问题。并且为今后帮助劳动人民大幅提高生产效率，同时也改善了我们的工作环境，让人类的生活变得越来越智能化。5.2开发环境本次设计的系统是利用KeilVision5IDE作为开发平台，在C语言的开发环境上，对本系统各模块的软件程序进行设计编程。本次使用的是ATM公司生产的STM32芯片，虽然设计过程中不可避免的遇到困难，但是经过适当的设计安排问题已然得到解决，设计可以运行。其中Keil程序可以线上调试，对于距离较远的使用远程操作十分便捷。5.3实物调试图5.1实物图连接到WIFI模块后各项数据会进行搜集并上传到显示模块和手机APP。如下图所示。图5.2显示模块以及手机APP图使湿度模块感受到湿润后风扇会自动启动，利用风扇将湿度模块进行吹风干燥后，风扇可以自动停止。使用湿巾包裹土壤湿度传感器会使显示模块和APP的数值发生显著变化，土壤湿度传感器埋在土壤中，不需要移动，数值性能稳定。图5.3土壤湿度传感器测试图在环境中湿度过高时，风扇会运行，利用风扇旋转的风速降低环境的湿度。如下图所示。图5.4风扇运行检测图调试结果表明：蔬菜基地环境监测系统可以实时监测周围环境参数。实物的调试过程不会一帆风顺，难免会遇到意料之外的难题。碰到无法解决的难题时我们需要暂停停止冷静思考一下问题可能出现在那里。硬件问题有损坏要及时更换硬件，软件问题有错误要及时更正。设计本就是对未知领域的探索，要有良好的心态和正确的计划一步步进行。

第6章总结与展望本文设计了基于STM32的蔬菜基地环境监测系统，通过将STM32单片机作为控制核心，与各个模块连接，读取转换各个模块的数据并将之统计汇总显示到显示模块。在系统中设置阈值，在某一项参数超过设定阈值时发出报警。本设计主要完成了以下工作：（1）通过网络数据查阅大量文献资料，分析了环境监测的国内外发展现状。（2）根据环境监测系统的设计要求，进行了总体设计，确定了系统的整体框架和运行模式。（3）根据系统的要求，进行了控制系统硬件的设计，分别选用了相应型号的二氧化碳传感器、土壤湿度传感器、温湿度传感器、WIFI模块传感器、光敏模块传感器、蜂鸣器模块，介绍了相关硬件的参数和连线。（4）根据系统的要求，进行了环境监测系统软件的设计。设计由于现实条件限制，不能进行相关功能模拟实物验证，后续环境监测系统也需要进一步完善。本文在设计过程中，没有详细考虑到在实地的应用过程中，环境监测系统线路排布问题是否会影响作物种植，日常维护是否方便。本设计做出了功能单一、布线复杂、价格昂贵的改变，在功能得以实现中提升性价比。农业发展具有保障国家粮食安全、环境安全和农业可持续发展等多种功能。为此，我国提出了乡村复兴战略，其目标是实现农业现代化，使农业成为全党工作的核心重点。为了推进农业现代化，到2050年，全中国必须有一个农业发展的趋势和前景。未来中国农业发展的趋势和世界范围内农村结构转型的趋势必须相适应。同时，国际经验的转变应促进农村地区农业生产力下降的引领，并配合创造就业的农村形式的转变。加快未来农业向城市转移。同时，要求通过农业大幅度提高小工业生产效率，缩小农业与非农业部门生产效率的差距。“几个世纪以来告诉我，我的目标是农业的历史：智慧改造传统生产，增加农业资源和生产力，提高农业生产水平，实现高质量发展。”民族复兴，加快农业现代化，是十分重要的。是发展数量质量农业的重要建设要素。到2035年，我们有机会发展智慧农业。随着农业历史的变化，农业开始于传统农业和发展到使用机器的现代生物农业。时代在不断发展，社会在不断进步，我们应保留自古以来的传统美德。在生活中要有勤俭节约、不浪费的优良品质。对于科研要认真钻研，坚守自己赤子之心，对祖国的繁荣富强献出自己微不足道的力量。参考文献陈新喜.基于物联网的户外便携式环境监控系统设计[J].电脑知识与技术,2022,18(01):128-130.DOI:10.14004/ki.ckt.2022.0091.李张丽,钟玲玲,李峰,李长凯.基于单片机STM32的环境检测教室系统的设计[J].电子制作,2021(17):80-82.DOI:10.16589/11-3571/tn.2021.17.024.张剑锋,范雄方,杨辉等.基于STM32的内河船舶舱内环境在线监测系统设计[J].四川轻化工大学学报(自然科学版),2021,34(02):51-59.王杰,马军,宋昌博等.温室大棚智能水肥一体机的设计与试验[J].农机化研究，2021,43（12:）：98-103+109.DOI：13427/ki.njvi.2021.12.017.万雪芬,郑涛,崔剑,蒋学芹等.中小型规模智慧农业物联网终端节点设计[J].农业工程学报,2020,36(13):306-314.马永红,陈雷,曲家沂.基于STM32的家居环境检测系统设计[J].电子世界,2019(22):165-166.DOI:10.19353/ki.dzsj.2019.22.085.杨晓艳,陈亮.基于STM32CubeMX的单片机最小系统设计[J].数字技术与应用,2018,36(06):149-150.DOI:10.19695/12-1369.2018.06.81.张慧颖.基于物联网的温室大棚智能监测系统设计[J].湖北农业科学，2014,53(14):3402-3406+3411.DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2014.14.118.李培.基于WSN的智能温室大棚自动定点喷灌系统[J].农机化研究,2014,36(07):76-79.DOI:10.13427/ki.njyi.2014.07.018.鞠传香,吴志勇.基于ZigBee技术的温室大棚智能监控系统[J].江苏农业科学,2013,41(12):405-407.DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2013.12.137.彭高丰.温室大棚环境智能自动测量与调节系统研究[J].计算机测量与控制，2012,20(10):2664-2665+2679.DOI:10.16526/ki.11-4762/tp.2012.10.083.韦兴龙,贺欢.基于Zigbee网络的智能温室大棚温湿度检测系统[J].技术与市场,2012,19(05):16-17.张粤,倪桑晨,倪伟.基于ZigBeeCC2430的土壤含水率监测系统设计[J].农机化研究,2012,34(02):189-192.DOI:10.13427/ki.njyi.2012.02.024.李丽丽,施伟.温室大棚智能温湿度控制系统的设计与实现[J].湖南农业科学,2011(21):135-138.DOI:10.16498/ki.hnnykx.2011.21.012.隋会静,吕东华,林贤贤等.一种智能大棚监控系统的设计[J].农机化研究,2011,33(09):100-102.DOI:10.13427/ki.njyi.2011.09.061.ShresthaKumar,MaharjanPukar,BhattaTrilochan,SharmaSudeep,RahmanMuhammadToyabur,LeeSanghyun,SalauddinMd,RanaSMSohel,ParkJaeY..AHigh‐PerformanceRotationalEnergyHarvesterIntegratedwithArtificialIntelligence‐PoweredTriboelectricSensorsforWirelessEnvironmentalMonitoringSystem[J].AdvancedEngineeringMaterials,2022,24(10).MaranzanoPaolo.AirQualityinLombardy,Italy:AnOverviewoftheEnvironmentalMonitoringSystemofARPALombardia[J].Earth,2022,3(1).EnvironmentalMonitoring;NewEnvironmentalMonitoringFindingsfromUniversitedelaManoubaDiscussed(Anewmethodologyforassessingtheenergyuse-environmentaldegradationnexus)[J].Ecology,Environment&Conservation,2020.EnvironmentalMonitoring;HititUniversityDetailsFindingsinEnvironmentalMonitoring(Investigationofestimationperformancefordifferentsoilareas)[J].Ecology,Environment&Conservation,2020.Environment-EnvironmentalMonitoring;RecentFindingsbyŽ.KorošakandColleaguesinEnvironmentalMonitoringProvidesNewInsights(TheImplementationofaLowPowerEnvironmentalMonitoringandSoilMoistureMeasurementSystemBasedonUHFRFID)[J].EcologyEnvironment&Conservation,2020.附录设计原理图部分软件程序：////IO方向设置//#defineDHT11_IO_IN(){GPIOA->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOA->CRH|=8<<12;}//#defineDHT11_IO_OUT(){GPIOA->CRH&=0XFFFF0FFF;GPIOA->CRH|=3<<12;}////IO操作函数 #define DHT11_DQ_OUTPAout(15)//数据端口 PA0#define DHT11_DQ_INPAin(15)//数据端口 PA0uint8_tDHT11_Init(void);//初始化DHT11uint8_tDHT11_Read_Data(uint8_t*temp，uint8_t*humi);//读取温湿度uint8_tDHT11_Read_Byte(void);//读出一个字节uint8_tDHT11_Read_Bit(void);//读出一个位uint8_tDHT11_Check(void);//检测是否存在DHT11voidDHT11_Rst(void);//复位DHT11voidDHT11_IO_IN(void);voidDHT11_IO_OUT(void);#endifCALENDARcalendar={0x2022，0x02，0x21，0x19，0x34，0x00，0x00};//校验时间值，BCD码u8hour=0;u8min=0;u8sec=0;delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级uart_init(115200); //串口初始化为115200DS1302_Init();//Set_Calendar(&calendar);//校准时间，不要校准时一定得关闭该函数while(1){ Get_Calendar(&calendar); hour=BCD2DEC(calendar.hour);min=BCD2DEC(calendar.minute);sec=BCD2DEC(calendar.second); printf("%x-%x-%x%2d:%2d:%2d"，calendar.year，calendar.month，calendar.date，hour，min，sec);delay_ms(10);} voidrtc_delay(uint32_tt){ uint32_ti=0; for(i=0;i<t;i++); }voidDS1302_Init(void){ uint8_tdat; CALENDARcalendar={0x2020，0x02，0x06，0x11，0x51，0x00，0x00}; GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(DS1302_CLK_GPIO_CLK|DS1302_DAT_GPIO_CLK|DS1302_RST_GPIO_CLK，ENABLE); //使能时钟 /*CLK管脚配置*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=DS1302_CLK_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(DS1302_CLK_GPIO_PORT，&GPIO_InitStructure);/*DAT管脚配置*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=DS1302_DAT_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(DS1302_DAT_GPIO_PORT，&GPIO_InitStructure);/*RST管脚配置*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=DS1302_RST_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(DS1302_RST_GPIO_PORT，&GPIO_InitStructure); DS1302_CLK=0; DS1302_RST=0; DS1302_DAT=1; if(DS_ReadSingleReg(READ_RAM_REG)!=0x02) { DS_WriteSingleReg(WRITE_PRO，0X00); //关闭写保护 DS_WriteSingleReg(WRITE_RAM_REG，0x02); Set_Calendar(&calendar); } }voidDS_WriteByte(uint8_tdata){ uint8_ti=0; uint32_ttemp=0; DS1302_SDA_OUT(); for(i=0;i<8;i++) { if(data&0x01) DS1302_DAT=1; else DS1302_DAT=0; DS1302_CLK=1; DS1302_CLK=0; data>>=1; } DS1302_DAT=1;}voidDS_WriteSingleReg(uint8_treg，uint8_tdata){ DS1302_RST=0; DS1302_CLK=0; DS1302_RST=1; DS_WriteByte(reg); DS_WriteByte(data); DS1302_RST=0; DS1302_CLK=0;}uint8_tDS_ReadByte(void){ uint8_tdata=0; uint8_ti=0; DS1302_SDA_IN(); for(i=0;i<8;i++) { data>>=1; if(READ_DS1302_DAT) data|=0X80; else data&=0x7f; DS1302_CLK=1; DS1302_CLK=0; } returndata;}uint8_tDS_ReadSingleReg(uint8_treg){ uint8_tdata=0; DS1302_RST=0; DS1302_CLK=0; DS1302_RST=1; DS_WriteByte(reg); data=DS_ReadByte(); DS1302_RST=0; returndata;}voidDS_Bu