基于STM32的智能耕种机器人系统设计

第1章绪论1.1研究目的及意义随着‎我国社‏‎会经济‏‎的迅速‏‎发展与‏‎城镇化‏‎加剧，‏‎城市化‏‎使越来‏‎越多的‏‎年轻人‏‎从农村‏‎进入城‏‎市，农‏‎村人口‏‎减少，‏‎导致农‏‎田荒废‏‎，粮食‏‎减产REF_Ref17568\r\h［1］。‏‎农业科‏‎技创新‏‎和智能‏‎农业机‏‎器的应‏‎用，提‏‎高机械‏‎化水平‏‎是缓解‏‎或解决‏‎的农业‏‎危机的‏‎必然选‏‎择。水‏‎稻直播‏‎栽培相‏‎比传统‏‎移栽插‏‎秧技术‏‎，具有‏‎省工省‏‎力、降‏‎低生产‏‎成本、‏‎缩短生‏‎育期、‏‎提高产‏‎量、有‏‎利于规‏‎模化生‏‎产等优‏‎点，但‏‎现有水‏‎稻直播‏‎机一般‏‎很笨重‏‎，不能‏‎满足重‏‎量轻、‏‎自动化‏‎程度高‏‎、可实‏‎现无人‏‎自动作‏‎业的水‏‎稻直播‏‎的要求REF_Ref25344\r\h［2］‏‎。机器‏‎人用于‏‎农业，‏‎是现代‏‎农业的‏‎发展趋‏‎势。有‏‎一类机‏‎器人，‏‎称为自‏‎平衡机‏‎器人，‏‎是机器‏‎人家族‏‎中的重‏‎要一族REF_Ref25566\r\h［3］‏‎。进入‏‎21世‏‎纪，在‏‎机器人‏‎学和机‏‎器人，‏‎自平衡‏‎机器人‏‎由于其‏‎固有的‏‎不稳定‏‎动力学‏‎特性，‏‎引发了‏‎人们极‏‎大的研‏‎究兴趣‏‎，各种‏‎先进的‏‎自平衡‏‎机器人‏‎系统相‏‎继诞生‏‎。其机‏‎体置于‏‎底盘之‏‎上，可‏‎装载各‏‎种电子‏‎设备，‏‎如机载‏‎工控机‏‎、数字‏‎信号处‏‎理器、‏‎惯性测‏‎量单元‏‎、导航‏‎定位系‏‎统、电‏‎子眼等‏‎。底盘‏‎桥体主‏‎要用于‏‎安装或‏‎连接机‏‎体与轮‏‎系，固‏‎定驱动‏‎系统，‏‎包括电‏‎机及其‏‎伺服机‏‎构，轮‏‎系由左‏‎轮和右‏‎轮通过‏‎轮轴或‏‎传动机‏‎构组成‏‎。两轮‏‎机器人‏‎的重心‏‎一般位‏‎于轮系‏‎轴线之‏‎上，因‏‎而形成‏‎了内在‏‎的固有‏‎的不稳‏‎定动力‏‎学特性REF_Ref25667\r\h［4］‏‎。水稻‏‎直播是‏‎在沼泽‏‎湿滑状‏‎态下进‏‎行，现‏‎有自平‏‎衡机器‏‎人不能‏‎适应稻‏田环境REF_Ref25726\r\h［5］。很多智‎能化的‏‎系统都‏‎能够运‏‎用到我‏‎国人民‏‎的日常‏‎生活中‏‎，农业‏‎的智能‏‎化就是‏‎一个新‏‎兴的智‏‎能产，‏‎并且其‏‎最主要‏‎也是最‏‎关键的‏‎环节就‏‎是有效‏‎的提开‏‎我压农‏‎作物的‏‎培养质‏‎量以及‏‎培养效‏‎率，在‏‎此基础‏‎上能够‏‎有效地‏‎利用农‏‎作物的‏‎生长时‏‎期，并‏‎对温室‏‎环境进‏‎行充分‏‎的检测‏‎以及合‏‎理的调‏‎节REF_Ref25804\r\h［6］。在‏‎我国当‏‎前市面‏‎上出现‏‎了很多‏‎能够有‏‎效帮助‏‎农作物‏‎提升培‏‎育效率‏‎的智能‏‎化机器‏‎，但是‏‎大多机‏‎器都没‏‎有将自‏‎动的处‏‎理、对‏‎周围环‏‎境的检‏‎测以及‏‎远程操‏‎控等主‏‎要因素‏‎有效地‏‎结合起‏‎来，只‏‎能够进‏‎行较为‏‎简单的‏系统功能REF_Ref25902\r\h［7］。到21世‎纪，万‏‎能机器‏‎人会出‏‎现在农‏‎田里。‏‎它不但‏‎能播种‏‎、除草‏‎、中耕‏‎，而且‏‎能施肥‏‎和收获‏‎。耕种‏‎深度为‏‎20厘‏‎米，那‏‎时地面‏‎保持平‏‎坦，耕‏‎种只须‏‎5厘米‏‎深就够‏‎了REF_Ref25980\r\h［8］。这‏‎样，机‏‎器人耕‏‎地能耗‏‎可节省‏‎88%‏‎左右。‏‎用机器‏‎人播种‏‎，可以‏‎在上一‏‎茬未收‏‎获之前‏‎就使下‏‎一茬下‏‎种和发‏‎芽。万‏‎能机器‏‎人还可‏‎以采用‏‎整体收‏‎割法，‏‎沿耕作‏‎地来回‏‎走一次‏‎就可把‏‎庄稼收‏‎割完，‏‎装到集‏‎装箱内‏‎运走。‏‎脱粒可‏‎以借助‏‎超声波‏‎来完成‏‎，也可‏‎以用微‏‎波进行‏‎干燥。‏‎万能机‏‎器人能‏‎根据土‏‎壤的温‏‎度、气‏‎温、风‏‎力来完‏‎成种地‏‎、锄草‏‎、浇灌‏‎、施肥‏‎、收割‏‎、脱粒‏‎、吹干‏‎、运走‏‎等工作‏‎。几乎‏‎所有的‏‎农业工‏‎作都能‏‎由万能‏‎机器人‏‎自动进‏‎行REF_Ref26124\r\h［9］。它‏‎不但能‏‎减轻人‏‎的劳动‏‎强度，‏‎而且能‏‎提高产‏‎量，便‏‎于收获‏‎。在劳‏‎动力短‏‎缺、产‏‎业升级‏‎需求增‏‎长、前‏‎沿技术‏‎加快发‏‎展等多‏‎重因素‏‎影响下‏‎，农业‏‎机器人‏‎正加速‏‎拓展应‏‎用范围‏‎。如今‏‎，农业‏‎机器人‏‎不仅越‏‎发多元‏‎化、智‏‎能化，‏‎而且还‏‎推动了‏‎“无人‏‎农场”‏‎等新兴‏‎概念的‏‎实现，‏‎未来市‏‎场前景‏十分广阔REF_Ref26222\r\h［10］。1.2国内外研究现状国际上对基于STM32智能耕种机器人系统设计的研究已经颇有成效REF_Ref26362\r\h［11］。2020,Suleiman中‎评估了‏‎尼日利‏‎亚佐伊‏‎亚州佐‏‎邦国家‏‎农业推‏‎广工作‏‎人员可‏‎持续土‏‎地利用‏‎和农业‏‎生产中‏‎知识管‏‎理（k‏‎m）有‏‎效性的‏‎挑战。‏‎使用结‏‎构良好‏‎的问卷‏‎制定了‏‎188‏‎的样品‏‎大小并‏用于研究REF_Ref26529\r\h［12］。2015年，AnwarIbrahim;RizwanMuhammad;MohammedAlshitawi;AbdulazizAlharbi;AbdulrahmanAlmarshoud在《IntelligentGreenHouseApplicationBasedRemoteMonitoringforPrecisionAgriculturalStrategies:ASurvey》中‎已经部‏‎署了智‏‎能温室‏‎（GH‏‎）应用‏‎程序，‏‎以改善‏‎对农业‏‎增长的‏‎管理，‏‎从而在‏‎各种环‏‎境下监‏‎控精确‏农业。2015年，Kennedy,HannahJoy在《WeedRemovalEfficacyandLaborImplicationsofanIntelligentCultivatorinVegetableCropsMarkedwithMachineVisionDetectableSignals》‎中研究‏‎利用机‏‎器视觉‏‎识别杂‏‎草,有‏‎选择地‏‎变量施‏‎用化学‏‎制剂或‏‎直接实‏‎现机械‏‎除草就‏‎显得尤‏‎为重要‏‎。要实‏‎现变量‏‎喷洒或‏‎直接实‏‎现机械‏除草REF_Ref26598\r\h［13］。目前，我‎国在基‏‎于ST‏‎M32‏‎智能耕‏‎种机器‏‎人系统‏‎设计的‏‎研究已‏‎经处于‏‎世界领‏‎先地位‏‎。20‏‎21年‏‎，在《‏‎小型智‏‎能化家‏‎用耕种‏‎机的开‏‎发应用‏‎研究》‏‎中以家‏‎用小型‏‎智能化‏‎耕种机‏‎的应用‏‎设计为‏‎主题,‏‎根据目‏‎前市场‏‎上的智‏‎能扫地‏‎机器人‏‎、智能‏‎除草机‏‎以及专‏‎业的农‏‎业机器‏‎人的基‏‎础理论‏‎和实际‏‎应用展‏‎开探讨‏‎研究,‏‎开发新‏‎型的针‏‎对国内‏‎的农家‏‎乐、庭‏‎院土地‏‎、中小‏‎型土地‏‎等的家‏‎用智能‏‎化耕种‏‎机,即‏‎在传统‏‎耕种机‏‎的基础‏‎上增加‏‎智能化‏‎的功能‏‎化设计‏‎,将需‏‎要被翻‏‎垦的土‏‎地采用‏‎智能化‏‎耕种,‏‎减少劳‏‎动力,‏‎节约时‏‎间,解‏‎决农村‏‎劳动力‏‎缺失造‏‎成的土‏‎地荒芜‏‎问题,‏‎设计出‏‎一款电‏‎动的、‏‎能够自‏‎动在划‏‎定区域‏‎耕地的‏‎农用智‏‎能产品REF_Ref26722\r\h［14］‏‎。20‏‎19年‏‎，绿洲‏‎在《智‏‎能农机‏‎:农业‏‎耕种好‏‎轻松》‏‎中总结‏‎智能农‏‎机的应‏‎用经验‏‎,分享‏‎智能农‏‎机世界‏‎研究成‏‎果,比‏‎较中国‏‎与世界‏‎先进国‏‎家在人‏‎工智能‏‎研究领‏‎域的差‏‎距,2‏‎019‏‎年7月‏‎15日‏‎,江西‏‎省农业‏‎科学院‏‎在南昌‏‎县嘉莱‏‎特花园‏‎酒店召‏‎开了'‏‎智能农‏‎机助力‏‎乡村振‏‎兴高层‏‎论坛,除了‏‎江西省‏‎内业界‏‎专家、‏‎政府相‏‎关部门‏‎人员和‏‎智能农‏‎机企业‏‎代表齐‏‎聚会场‏‎外,还‏‎有中国‏‎工程院‏‎院士罗‏‎锡文教‏‎授,中‏‎国农业‏‎大学、‏‎中国农‏‎业机械‏‎化科学‏‎研究院‏‎、华中‏‎农业大‏‎学等智‏‎能农机‏‎领域的‏‎研究专‏‎家也受‏‎邀给会‏‎议代表‏‎做了精‏‎彩演讲REF_Ref26790\r\h［15］‏‎。20‏‎17年‏‎，王磊‏‎在《农‏‎业耕种‏‎智能嵌‏‎入式远‏‎程监控‏‎系统设‏‎计与实‏‎现》中‏‎主要体‏‎现了大‏‎型的机‏‎械化逐‏‎渐取代‏‎了以往‏‎的手工‏‎劳作，‏‎大大的‏‎减轻了‏‎农民的‏‎负担，‏‎提高了‏‎农民的‏‎收入REF_Ref26862\r\h［16］。‏‎本文正‏‎是基于‏‎这个背‏‎景为前‏‎提下，‏‎提出了‏‎对农机‏‎智能监‏‎测系统‏‎的设计‏‎。通过‏‎该系统‏‎雇主可‏‎以在远‏‎程计算‏‎机上观‏‎察农机‏‎的耕种‏‎作业情‏‎况，查‏‎看农机‏‎最后作‏‎业的面‏‎积，农‏‎机耕种‏‎的深松‏‎深度是‏‎否符合‏‎要求，‏‎能够为‏‎雇主节‏‎省成本‏‎，提高‏‎农业生‏产监管效率REF_Ref19034\r\h［17］。第2章系统总体结构2.1设计方案本设计‏‎是基于S‏‎TM3‏‎2智能‏‎耕种机‏‎器人系‏‎统设计‏‎，该‏‎套系统‏‎使用蓝‏‎牙通信‏‎技术，‏‎手机端‏‎作为上‏‎位机，‏‎可以实‏‎时接收‏‎并显示‏‎下位机‏‎发送来‏‎的信息‏‎，还可‏‎以发送‏‎指令对周围环境做出举措。‏‎实现的功能如下：蓝牙通信，手机作为上位机,上位机可以接收，并显示下位机发来的信息；可以发送命令，对周围环境进行调整控制耕种机器人，并可以控制耕种机器人移动和移动的速度；发送命令，控制耕种机器人开始/停止耕种REF_Ref27260\r\h［19］；耕种机器人的下位机可以接收上位机的信息，控制耕种机器人移动；系统可实时监测耕种机器人的速度，通过土壤传感器，检查土壤肥力；通过温湿度模块监测温湿度并做出反应，通过红外传感器监测光照强度并做出调整；通过超声波传感器检测和障碍物的距离。环境参数可以显示在OLED屏上，可以发送给上位机；还可以接收上位机命令，执行开始/停止耕种REF_Ref27486\r\h［20］。图2.1系统结构框图2.2单片机选型方案一采用的主控制器STC89C52，STC89S52拥有功耗低、性能强的特点，并且其本身的储存能力非常的出色。虽然这款单片机拥有很多的优点，但是52单片机芯片集程度不高，性能无法跟32单片机相比，它的储存器位数为8位，不能满足这次设计对储存器的要求，所以此方案不进行选择。方案二STM32单片机，作为一款超低功耗的32位器件，能够将模电数电集成到一个芯片中，从而有效地解决多种问题，具有极高的实用性。STM32F103C8T6是一款广泛应用于32位系统、符合设计所需要的要求。其高可靠性、低功耗、易于扩展、尺寸小、性价比高、线路简单等特点，因此，方案二被选为我们的首选。2.3显示模块选型方案一采用LCD1602的最大优点在于其价格亲民、性能稳定，且可轻松连接至单片机。LCD1602显示模块主要是用于小尺寸的屏幕显示和仪器表盘上，因为LCD1602显示的数字内容受限，本设计所需要显示的内容较多，因此无法达到要求，所以此方案不进行选择。方案二采用OLED液晶显示的选择通常是与单片机共同出现的，因为其能够进行更多数据与文字的显示，同时此显示屏的显示位数在同类产品中相对较多，而且拥有更简单的编写程序，这使得它成为一款非常优秀的显示设备。在经济方面，该方案的价格相对较为亲民，尤其是OLED液晶显示屏，使其成为本次设计的理想选择，故选择方案二。2.4温湿度传感器选型方案一采用数字温度传感器DS18B20作为温度传感器。DS18B20是一种采用单总线技术，且只能检测温度。本设计需要检测温湿度。所以此方案不进行选择。方案二是选择型号为DHT11温湿度传感器。DHT11温湿度传感器，能够同时监测温度和湿度，可以适用于各种空间的温度和湿度的检测。在组装方面，容易上手只需按照说明书进行组装，输出信号稳定，能够长期工作，故选择方案二。2.5无线数据传输选型方案一是选用NRF24L01模块传输，但在传输过程中需要用至少2个电路板才能进行通讯。方案二是采用BH-HC05蓝牙模块，这个模块数据显示可以通过蓝牙方式把数据传输到上位机，传输距离也是研究所需要的，大大的简化了观察数据的步骤。故选择方案二。2.6红外传感器选型方案一是选用HC-SR501热敏传感器，这个传感器极易受射频辐射的干扰，灵敏度低，有时还会失灵，不易操作。方案二是选用IR红外传感器，这个传感器以发射和接收红外线来检测光照强度，具有快速响应不受干扰的特点，其优点是成本低廉，安全，易操作使用寿命长，故选择方案二。2.7土壤传感器选型方案一是选用YL-69土壤湿度传感器，敏感度低，价格较高，只能检测土壤的湿度值，不能提供设计所需数值，不易操作,所以不做选择。方案二是选用NH52DLJ土壤氮磷钾传感器，这个传感器可以检测设计需要的氮磷钾的含量,其优点在于门槛低，测量快速，无需试剂，不限检测次数。电极采用特殊处理的合金材料，可承受较强的外力冲击，不易损坏。完全密封，响应速度快，互换性好。可以更好的帮助我们了解土壤特性。故选择方案二。2.8测距模块选型方案一是选用激光测距，激光测距的直线特性非常好，但是极易受环境影响，干扰很大，应用条件苛刻。方案二是选用HC-SR04超声波传感器，超声波传感器的频率‎‏高、波‎‏长短、‎‏方向性‎‏好、可‎‏以线性‎‏传播、‎‏对液体‎‏或者固‎‏体有不‎‏错的穿‎‏透效果‎‏，结构稳定，成本低廉，安全，易操作使用寿命长，故选择方案二。第3章系统的硬件部分设计3.1系统总体设计本设计是‏‎一种基‏‎于ST‏‎M32‏‎的智能耕‏‎种机器‏‎人系统‏‎设计，本设计系统使‏‎用BH-HC05蓝牙‏‎通信技‏‎术，手‏‎机端作‏‎为上位‏‎机，可‏‎以实时‏‎接收并‏‎显示下‏‎位机发‏‎送来的‏‎信息，‏‎还可以‏‎发送指‏‎令，并‏‎控‏‎制耕种‏‎机器人‏‎移动、‏‎开始/‏‎停止耕‏‎种‏‎；下位‏‎机能够‏‎接受上‏‎位机发‏‎来的指‏‎令，控‏‎制耕种‏‎机器人‏‎移动；‏‎还可实‏‎现系统‏‎实时监‏‎测耕种‏‎机器人‏‎的速度‏‎，环境的各个参数并显示‏‎，还可以发‏‎送至上‏‎位机。‏‎下位机‏‎接收上‏‎位机指‏‎令，开‏‎始/停‏‎止耕种‏‎。在软‏‎件平台‏‎实现了‏‎远程控‏‎制自动‏‎播种、‏耕地功能。如图3.1所示系统原理图：图3.1系统原理图3.2系统的主要功能模块设计3.2.1STM单片机介绍本设计中的控制核心选用的是意法半导体公司推出的STM32系列32位的单片机，目前STM32以其强大的功能，超高的性价比几乎完全替代了MCS-51系列的8位单片机。STM32系列作为专门为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。具体到本文所选用的STM32F103C8T6。STM32F103C8T6共有44个引脚。它的所有I/O口都可以由软件编程设置为8种工作模式，有模拟输入、上拉输入、浮空输入、强推挽/强上拉、仅为输入/高阻，开漏输出等。同时，每一个I/O口的驱动电流都可以达到20mA，但是也有一个限制，就是整个单片机的最大承受电流不可以超过120mA。如图3.2所示为STM32F103C8T6的实物图：图3.2STM32F103C8T6实物图3.2.2单片机控制电路设计STM32F103C8T6单片机为系统运行提供了重要支持，它能够实现低功耗，而且运转速率飞快，高性能、低成本，有多个扩展口，封装体积小等优点。STM32F103C8T6整个系统结构可以分为由ARM公司设计的Cortex-M3内核和ST公司在此基础上优化的总线矩阵、DMA、AHB、APB1以及APB2上挂载的外设等两个部分。STM32F103C8T6的GPIO有8种模式，其中包含上拉、下拉输入模式，所以外接按钮时可不设上下拉电阻。根据原理图显示。STM32最大3.6V的工作电压，使用了LDO(低压差线性稳压器)将输入电压VIN降到3.3v给微控制器供电。其内部安装有时钟复位电路和供电电源，时钟电路的作用是计时和统计周围环境时间变化，复位电路是为了在特殊情况下对电路进行保护，恢复到原始工作状态的保险，供电电源就是整个单片机的动力系统。单片机内部还装有自动断电开关，当电路损坏时，复位电路没有投入工作就会将整个电路的电源切断防止发生危险在单片机系统内部需要复位电路、晶振电路以及电源电路。基于STM32的智能耕种机器人系统设计中最小系统电路图如3.3所示。图3.3STM32F103C8T6最小系统电路3.2.3显示模块电路设计基于STM32的智能耕种机器人系统设计中显示模块使用OLED屏，即有机发光二极管显示。因其特性为具备轻薄、省电等特性，因此从2003年开始，这种显示设备在MP3播放器上得到了广泛应用，而对于同属数码类产品的DC与手机，此前只是在一些展会上展示过采用OLED屏幕的工程样品。自2007年后，寿命得到很大提高，具备了许多LCD不可比拟的优势。三种颜色任你选：蓝色、白色、蓝黄双色。由于OLED和LCD屏幕显示不一样，为此刚上电的瞬间，屏幕没有反映，当执行到该模块的代码时，SDA接口将数据传入，屏幕才会进行显示。OLED屏电路设计中的通过查找数据手册可知该模块1脚接地（GND），2脚接电源（VCC），该模块采用SPI模式与单片机进行通讯。在SPI模式下，SDA和RST与单片机进行接口。第3脚接单片机PC13,第4脚接PC15端口。完成与数据的传输功能。基于STM32的智能耕种机器人系统设计中OLED电路设计如图3.4所示。图3.4OLED显示屏原理图3.2.4温湿度传感器模块电路设计基于STM32的智能耕种机器人系统设计中对于温湿度的采集将使用DHT11传感器。DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。DTT11温湿度传感器电路设计中的通信引脚DATA将会与单片机控制端的PA7引脚相连接，温湿度传感器的正负极与电源正负极相连接即可，完成与数据的传输功能。基于STM32的智能耕种机器人系统设计中DTH11温湿度传感器电路设计如图3.5所示。图3.5DHT11温湿度传感器原理图

3.2.5蜂鸣器模块电路设计基于STM32的智能耕种机器人系统设计中蜂鸣器是设计是报警模块。蜂鸣器是一种将电‎‏信号转‎‏换为声‎‏音信号‎‏的器件‎‏，常用‎‏来产生‎‏设备的‎‏按键音‎‏、报警‎‏音等提‎‏示信号‎‏蜂鸣器‎‏按驱动‎‏方式可‎‏分为有‎‏源和无‎‏源蜂鸣‎‏器。有源‎‏蜂鸣器‎‏其内部‎‏自带振‎‏荡源，‎‏将正负‎‏极接上‎‏直流电‎‏压即可‎‏持续发‎‏声，频‎‏率固定‎‏。无源蜂‎‏鸣器其‏内部不‎‏带振荡‎‏源，需‎‏要控制‎‏器提供‎‏振荡脉‎‏冲才可‎‏发声，‎‏调整提‎‏供振荡‎‏脉冲的‎‏频率，‎‏可发出‎‏不同频‎‏率的声‎‏音蜂鸣‎‏器有正‎‏负极，‎‏顶部印‎‏有+号‎‏的为正‎‏极，若‎‏蜂鸣器‎‏引脚没‎‏剪，则‎‏长的为‎‏正极，‎‏单片机‎‏引脚不‎‏能直接连接‎‏蜂鸣器‎‏，加N‎‏PN型‎‏三极管‎‏进行驱‎‏动，因‎‏为单片‎‏机的引‎‏脚驱动‎‏能力有‎‏限，蜂‎‏鸣器的‎‏功率比‎‏较大，‎‏所以需‎‏要通过‎‏三极管‎‏来驱动‎‏，R1‎‏为限流‎‏电阻，‎‏单片机‎‏引脚如‎‏果给高‎‏电平，‎‏则三极‎‏管导通‎‏，VC‎‏C便给‎‏蜂鸣器‎‏供电，‎‏如果给‎‏低电平‎‏，则三‎‏极管断‎‏开，P‎‏NP型‎‏三极管‎‏同理，‎‏只不过‎‏是单片‎‏机引脚‎‏输出低‎‏电平导‎‏通，输‎‏出高电平断开。此设计采用的是有源蜂鸣器。在蜂鸣器模块中需要10K电阻去驱动。才能使其正常工作。基于STM32的智能耕种机器人系统设计中蜂鸣器报警模块电路设计如图3.6所示。图3.6蜂鸣器原理图3.2.6超声波测距模块电路设计本文基于STM32的智能耕种机器人系统设计中测量和障碍物之间的距离是通过超声波传感器HC-SR04‎‏完成的。HC-SR04是根据‎‏超声波‎‏的一些‎‏特性制‎‏造出来‎‏的，用‎‏于完成‎‏对超声‎‏波的发‎‏射和接‎‏收，内‎‏部的换‎‏能晶片‎‏受到电‎‏压的激‎‏励而发‎‏生振动‎‏产生超‎‏声波，‎‏超声波‎‏的频率‎‏高、波‎‏长短、‎‏方向性‎‏好、可‎‏以线性‎‏传播、‎‏对液体‎‏或者固‎‏体有不‎‏错的穿‎‏透效果‎‏，比如‎‏一些不‎‏透明的‎‏物体，‎‏超声波‎‏可以穿‎‏透几十‎‏米，而‎‏且它在‎‏遇到杂‎‏质等等‎‏物体时‎‏会发生‎‏反射现‎‏象，从‎‏而产生‎‏回波。‎‏想要用‎‏超声波‎‏完成检‎‏测工作‎‏，必须‎‏要有一‎‏个既可‎‏以发出‎‏超声波‎‏又可以‎‏接收超‎‏声波的‎‏装置，‎‏能实现‎‏这样功‎‏能的装‎‏置我们‎‏称为超‎‏声波传‎‏感器，‎‏也叫作‎‏超声波‎‏换能器‎‏或者超‎‏声探头‎‏。HC-SR04超声‎‏波传感‎‏器内部‎‏的主要‎‏部件是‎‏压电晶‎‏片，它‎‏在受到‎‏电压的‎‏刺激时‎‏就可以‎‏发射超‎‏声波，‎‏然后由‎‏接收端‎‏进行接‎‏收。小‎‏功率超‎‏声波传‎‏感器大‎‏多用来‎‏进行检‎‏测，例‎‏如一些‎‏导盲、‎‏坐姿矫‎‏正的产‎‏品，应‎‏用的就‎‏是小功‎‏率传感‎‏器，大‎‏功率的‎‏超声波‎‏传感器‎‏在生活‎‏中并不‎‏常见。‎‏超声波‎‏传感器‎‏有许多‎‏不同的‎‏结构，‎‏可分直‎‏探头、‎‏斜探头‎‏、表面‎‏波探头‎‏、兰姆‎‏波探头‎‏、双探‎‏头（一‎‏个用来‎‏发射、‎‏一个用‎‏来接收‎‏）等。‎‏超声波‎‏传感器‎‏主要由‎‏发送部‎‏分、接‎‏收部分‎‏、控制‎‏部分和‎‏电源部‎‏分构成‎‏。其中‎‏，发送‎‏部分由‎‏发送器‎‏和换能‎‏器构成‎‏，换能‎‏器可以‎‏将压电‎‏晶片受‎‏到电压‎‏激励而‎‏进行振‎‏动时产‎‏生的能‎‏量转化‎‏为超声‎‏波，发‎‏送器将‎‏产生的‎‏超声波‎‏发射出‎‏去；接‎‏收部分‎‏由换能‎‏器和放‎‏大电路‎‏组成，‎‏换能器‎‏接收到‎‏反射回‎‏来的超‎‏声波，‎‏由于接‎‏收超声‎‏波时会‎‏产生机‎‏械振动‎‏，换能‎‏器可以‎‏将机械‎‏能转换‎‏成电能‎‏，再由‎‏放大电‎‏路对产‎‏生的电‎‏信号进‎‏行放大‎‏；控制‎‏部分就‎‏是对整‎‏个工作‎‏系统的‎‏控制，‎‏首先控‎‏制发送‎‏器部分‎‏发射超‎‏声波，‎‏然后对‎‏接收器‎‏部分进‎‏行控制‎‏，判断‎‏接收到‎‏的是否‎‏是由自‎‏己发射‎‏出去的‎‏超声波‎‏，最后‎‏识别出‎‏接收到‎‏的超声‎‏波的大‎‏小；电‎‏源部分‎‏就是整‎‏个系统‎‏的供电‎‏装置。‎‏这样，‎‏在电源‎‏作用下‎‏、在控‎‏制部分‎‏控制下‎‏，发送‎‏器与接‎‏收器两‎‏者协同‎‏合作，‎‏就可以‎‏完成传‎‏感器所‎‏需的功能。超声波传感器HC-SR04‎‏的通信引脚，分别与单片的第3信号线是连接单片机的PB0引脚，第4信号线是连接单片机的PB1引脚，HC-SR04超声波传感器的正负极与电源正负极相连接即可。当整个模块通电后，会通过超声波实时进行距离测算，当距离过近时，会引起蜂鸣器报警，提醒工作人员停止耕种。基于STM32的智能耕种机器人系统设计中HC-SR04超声波传感器电路设计如图3.7所示。图3.7HC-SR04超声波测距原理图3.2.7土壤传感器模块电路设计本文基于STM32的智能耕种机器人系统设计中测量土壤成分使用的是NH52DLJ土壤氮磷钾传感器。它是一种用于测量土壤中氮、磷、钾、肥力、的装置。它通常由一个传感器和一个数据采集系统组成。NH52DLJ土壤氮磷钾传感器是一种用于测量土壤中氮、磷、钾等离子浓度的装置。其原理是基于离子选择电极和电化学方法。传感器的主体是离子选择电极，它能够选择性地感受到土壤中的氮、磷、钾等离子。当离子选择电极与土壤中的目标离子接触时，电极表面的电位会发生变化，这种变化被转化为电信号，进而测出离子的浓度。传感器的工作原理主要包括感受元件、转换元件和信号处理元件三个部分。其中感受元件主要是离子选择电极，转换元件是将离子浓度转换为电信号，信号处理元件则对电信号进行放大、滤波和转换等处理，最终输出测量结果。传感器的优点是测量快速、准确、无污染，能够实现在线监测，为农业生产提供了强有力的技术支持。如果在较坚硬的地表测量时，应先钻孔(孔径应小于探针直径)，再插入土壤中并将土压实然后测量；传感器应防止剧烈振动和冲击，更不能用硬物敲击。由于传感器为黑色封装，在强烈阳光的照射下会使传感器使急剧升温(可达50℃以上)，为了防止过高温度对传感器的温度测量产生影响，请在田间或野外使用时注意遮阳与防护。NH52DLJ土壤氮磷钾传感器模块电路设计中的通信引脚分别连接单片机。第1信号线是连接单片机的PA9引脚，第2信号线是连接单片机的PA8引脚，土壤传感器的正负极与电源正负极相连接即可。基于STM32的智能耕种机器人系统设计中NH52DLJ土壤氮磷钾传感器电路设计如图3.8所示。图3.8NH52DLJ土壤氮磷钾传感器原理图3.2.8蓝牙通信模块电路设计基于STM32的智能耕种机器人系统设计中通讯采用的是BH-HC05蓝牙模块。它可以通过蓝牙通信模块将各个传感器数据传输至上位机。BH-HC05蓝牙通信模块与单片机的连接方式是串口通信协议。每传输模块接收数据后在发出去之前会对数据进行解压处理，发送成功的同时数据解压也完成，发送过程还要注意进行加密处理，预防重要信息的泄露。这种串口通信协议内部的电路并没有很复杂，可以绑定一对一的传输路线，传输过程不耗费任何流量和资金，大大降低了数据传输成本。BH-HC05蓝牙通信电路设计中的通信引脚TXD和RXD将会与单片机控制端的PB11和PB10引脚相连接，完成与手机的通信功能。基于STM32的智能耕种机器人系统设计中BH-HC05蓝牙通信电路设计如图3.9所示。图3.9BH-HC05蓝牙通信原理图3.2.9红外传感器模块电路设计基于STM32的智能耕种机器人系统设计中采集光照使用的是IR红外传感器。红外传感器由光敏电阻或\t"/item/%E5%85%89%E6%95%8F%E7%94%B5%E9%98%BB/_blank"光导管构成，常用的制作材‎‏料为镉‎‏，‎‏另外还‎‏有硒、‎‏化铝‎‏、‎‏和铋‎‏等‎‏材料。‎‏这些制‎‏作材料‎‏具有在‎‏特定波‎‏长的光‎‏照射下‎‏，其阻‎‏值迅速‎‏减小的‎‏特性。‎‏这是由‎‏于光照‎‏产生的‎‏流子‎‏都参与‎‏导电，‎‏在外加‎‏电场的‎‏作用下‎‏作动，‎‏电子奔‎‏向电源‎‏的正极‎‏，空穴‎‏奔向电‎‏源的负‎‏极，从‎‏而使光‎‏敏电阻‎‏器的阻‎‏值迅‎‏速下降。IR红外传感器是用硫‎‏化‎‏‎‏镉或硒‎‏化镉等‎‏半导体‎‏材料‎‎‏‏制成‎‏的特殊‎‏‎‏，‎‏其工作‎‏原理是‎‏基于‎‎‏‏。光‎‏照愈强‎‏，阻值‎‏就愈低‎‏，随着‎‏光照强‎‏度的升‎‏高，电‎‏阻值迅‎‏速降低‎‏，亮电‎‏阻值可‎‏小至1‎‏KΩ以‎‏下。光‎‏敏电阻‎‏对光线‎‏十分敏‎‏感，‎‎‏‏其在‎‏无光照‎‏时，呈‎‏\t"/item/%E5%85%89%E6%95%8F%E7%94%B5%E9%98%BB/_blank"高‎‏阻状态‎‏，暗‎‏电阻一‎‏般可达‎‏1.5‎‏MΩ。‎‏光敏电‎‏阻的特‎‏殊性能‎‏，随着‎‏科技的‎‏发展将‎‏得到极‎‏其广泛应用。IR红外传感器是‎‏利用半‎‏导体的‎‏应制‎‏成的一‎‏种电阻‎‏值随光‎‏的‎‏强弱而‎‏改变的‎‏阻器‎‏，又称‎‏为‎‏；入‎‏射光强‎‏，电阻‎‏减小，‎‏入射光‎‏弱，电‎‏阻增大‎‏。还有‎‏另一种‎‏入射光‎‏弱，电‎‏阻减小‎‏，入射‎‏光强，电阻增大。IR红外传感器一般‎‏用于光‎‏的测量‎‏、光的‎‏控制和‎‏‎‏（‎‏将光的‎‏变化转‎‏换为电‎‏的变化‎‏）。常‎‏用的光‎‏敏电阻‎‏器硫化‎‏镉光敏‎‏电阻器‎‏，它是‎‏由‎‏‎‏制成的‎‏。光敏‎‏电阻器‎‏对光的‎‏‎‏（‎‏即光谱‎‏特性）‎‏与人眼‎‏对‎‏（0‎‏.4~‎‏0.7‎‏6）μ‎‏m的响‎‏应很接‎‏近，只‎‏要人眼‎‏可感受‎‏的光，‎‏都会引‎‏起它的‎‏阻值变‎‏化。设‎‏计光控‎‏电路时‎‏，都用‎‏白炽灯‎‏泡（珠‎‏）‎‏光线或‎‏自然光‎‏线作控‎‏制光源‎‏，使设‎‏计大为简化。通常，IR红外传感器‎‏都制成‎‏薄片结‎‏构，以‎‏便吸收‎‏更多的‎‏光能。‎‏当它受‎‏到光的‎‏照射时‎‏，半导‎‏体片（‎‏光敏层‎‏）内就‎‏激发出‎‏电子—‎‏空穴对‎‏，参与‎‏导电，‎‏使电路‎‏中电流‎‏增强。红外传感器用于检测光照强度，帮助决策是否适宜进行耕种操作。IR红外传感器‎‏模块电路设计中的通信引脚连接单片机。第3信号线是连接单片机的PA2引脚。红外传感器的正负极与电源正负极相连接即可。基于STM32的智耕种机器人系统设计中IR红外传感器电路设计如图3.10所示。图3.10IR红外传感器原理图3.2.10驱动电机模块电路设计以下是基于STM32的智能耕种机器人系统设计中模拟耕地和播种的驱动电机部分。选择直流电机作为耕地播种的驱动电机，并配备驱动电路。使用STM32微控制器的PWM输出功能，控制电机的转速和方向。连接STM32的PWM输出引脚和电机驱动电路，以实现对耕地驱动电机的控制。基于STM32的智耕种机器人系统设计中电机模块电路设计如图3.11所示。图3.11电机驱动耕种原理图3.2.11继电器模块电路设计以下是基于STM32的智能耕种机器人系统设计中浇水的继电器部分。根据采集的土壤湿度值决定是否对植物进行自动浇水。这部分将通过继电器进行实现，具体的电路如下图所示，连接电源模块和继电器输出引脚到浇水装置的电源和控制线路，通电后对开关进行吸合，最终控制水泵进行浇水。使其能够控制浇水装置的启停。基于STM32的智耕种机器人系统设计中继电器电路设计如图3.12所示。图3.12继电器原理图第4章系统的软件设计4.1开发软件介绍智能耕种机器人系统设计核心采用STM32单片机控制，通过C语言控制硬件，在软件硬件的配合下完成系统的功能需求。系统具有蓝牙模块子程序，串口子程序，定时器程序等，采取模块化编程，方便移植，修改，完善。系统采用STM32单片机做为主控芯片，程序的编程通过KEIL软件开发，此软件非常简单，界面也简单，可以在线编程下载，效率高。本次设计采用标注库开发，这样节约了开发实践，通过C语言编程，设计采用的C语言结构简单，移植性高，语法简单深受人们喜爱。设计采用STLINK进行程序的下载，KEIL5MDK界面如4.1所示。图4.1编程软件介绍4.2软件主流程图此设计具备多项耕种功能。核心控制芯片为STM32单片机，配备了多个传感器模块，以实现对农田环境和机器人操作的监测和控制。首先，通过NH52DLJ土壤氮磷钾传感器实时检测土壤的各个数值，确保农田的适宜耕种，其次，IR红外传感器用于检测光照强度，帮助决策是否适宜进行耕种操作。另外，DHT11传感器用于检测温湿度值，以提供农田的环境数据。此外，HC-SR04超声波测距模块用于测量障碍物的距离，实现机器人的避障功能，确保耕种操作的安全性。检测到的数据可以实时显示在OLED屏幕上，方便用户了解农田的状态和环境。通过BH-HC05蓝牙模块，下位机能够实时接收并显示上位机发送来的信息，还可以接收上位机发送的指令，控制耕种机器人的移动、开始/停止耕地、开始/停止播种等操作。同时，下位机可以实时监测机器人的速度和显示，并将相关信息发送至上位机进行远程监控。通过上位机和下位机之间的通信，实现了远程控制和监测功能，用户可以通过软件平台远程控制自动播种和耕地操作，提高了农田管理的效率和便利性。综上所述，基于STM32的智能耕种机器人设计具备了土壤参数监测、光照检测、温湿度检测、避障功能、实时数据显示和远程控制等多项耕种功能，可以有效提升农田管理的智能化水平，减轻农民的劳动负担，并提高农田的产量和质量。基于STM32的智耕种机器人系统设计中整体流程图如图4.2所示。图4.2整体流程图4.3土壤传感器模块软件设计NH52DLJ土壤氮磷钾传感器在耕种之前会对土壤进行是否符合耕种条件的测试。当模块通电后，会通过土壤模块进行检测，当土壤参数不在设定范围内，则进行蜂鸣器报警，可以显示土壤氮、磷、钾、PH值、肥力各个参数显示，此数值实时传达上位机。并且工作人员可以通过手机APP对耕种机器人进行控制。如果含量不达标则不进行耕种。如果各个数值在可控范围内则开始进行耕种机器人的运作。NH52DLJ土壤氮磷钾传感器软件设计如图4.3所示。图4.3NH52DLJ土壤氮磷钾模块流程图4.4温湿度模块软件设计温湿度传感器DHT11实时监测温湿度，当温度值高于设置的阈值范围,则开启1号步进电机打开遮阳系统，遮盖阳光；温度低于设置的阈值范围则关闭１号步进电机关闭遮阳系统，并点亮前３个LED灯模拟光照来达到设定预值，温度不在阈值范围可以进行蜂鸣器报警。各个数值可以显示在上位机和OLED屏上。当湿度高于设置的阈值则开启2号步进电机打开风扇来模拟通风、或点亮LED灯模拟光照。当湿度低于设置的阈值则开启继电器１号来进行浇水。此数值实时传达上位机，OLED屏也可以显示。工作人员可以通过手机APP对耕种机器人进行控制。DHT11温湿度传感器软件设计如图4.4所示。图4.4DHT11温湿度模块流程图4.5超声波模块软件设计采用HC-SR04超声波模块来进行耕种机器人在耕种过程中遇到障碍物应该进行提醒。当整个模块通电后，会通过超声波实时进行距离测算，可以在上位机中显示耕种的速度，当与障碍物距离不在设定的阈值范围小于15cm时，会引起蜂鸣器报警，提醒工作人员停止耕种。工作人员可以远程控制耕种机器人前进、后退、左转、右转来避开障碍物继续进行耕种。HC-SR04超声波模块软件设计如图4.5所示。图4.5HC-SR04超声波模块流程图4.6红外模块软件设计采用IR红外模块来检测光照强度。当整个模块通电后，会实时对光照强度进行监测，当光照值高于设置的阈值范围,则开启２号步进电机打开遮阳系统，遮盖阳光并开起继电器进行浇水来缓解光照过强而进行的水分蒸发。光照值低于设置的阈值范围则关闭２号电机关闭遮阳系统并点亮后３个LED灯模拟光照来达到设定预值，各个数值可以显示在上位机和OLED屏上。超过预设值时，都会进行蜂鸣器报警，并实时传达上位机APP由工作人员对耕种机器人进行控制。IR红外模块软件设计如图4.6所示。图4.6IR红外传感器模块流程图4.7显示模块软件设计OLED显示屏不同于LCD，OLED上电是没有反应的，需要程序驱动才会有显示液。想要OLED显示数字等先要对数字进行取模处理。在进行编写程序。显示之前进行信号的忙检查，一开始的模式设置成输入模式，设置RS,RW,EN的值，等待一个延时，让EN为1。进入OLED的初始化，先等待一个延时，写入指令，固定哪一个地方显示什么，模式设置，关闭，清屏，光标移动和开的设置等。初始化完成之后进行写数据，先要检查一下是否忙碌，RS、RW、EN为0，清屏指令，就可以进行指令的写入。写入的数据可以存在DATA里面。重复的写入想要显示的数据，液晶显示屏上就可以显示数据了。OLED显示模块软件设计如图4.7所示。图4.7OLED显示模块流程图4.8继电器模块软件设计在STM32的软件程序中，编写代码来控制继电器模块的GPIO输出引脚状态，以控制继电器的通断状态。根据系统逻辑和传感器反馈，确定何时需要打开或关闭继电器，从而实现对浇水装置的控制。需要注意的是：在选择继电器模块时，需要根据系统的电源和控制要求选择合适的继电器类型和规格。在连接继电器模块和STM32微控制器时，应注意电气连接的正确性和稳定性，确保信号和电源传输的可靠性。在系统软件中，编写相应的控制代码，实现对继电器的精确控制和保护。以上是基于STM32的智能耕种机器人系统设计中模拟浇水的继电器部分的简要描述。继电器模块软件设计如图4.8所示。图4.8继电器模块流程图4.9电机模块软件设计在系统软件中，编写相应的代码以接收用户输入或传感器反馈，并根据需求控制耕地驱动电机的工作，例如启动、停止、转速调节等。播种驱动电机设计：选择合适的步进电机或直流电机作为播种驱动电机，并配备驱动电路。使用STM32微控制器的GPIO输出功能，控制电机的运动和停止。连接STM32的GPIO输出引脚和电机驱动电路，以实现对播种驱动电机的控制。在系统软件中，编写相应的代码以接收用户输入或传感器反馈，并根据需求控制播种驱动电机的工作，例如启动、停止、转动角度控制等。注意事项：在设计驱动电机部分时，需要根据具体的电机参数和工作要求选择合适的电机类型、驱动电路和控制方式。在连接电机和STM32微控制器时，应注意电气连接的正确性和稳定性，确保信号和电源传输的可靠性。在系统软件中，编写相应的驱动程序和控制算法，以实现对驱动电机的精确控制和保护。以上是基于STM32的智能耕种机器人系统设计中模拟耕地和播种的驱动电机部分的简要描述。电机模块软件设计如图4.9所示。图4.9电机模块流程图第5章系统测试5.1系统软件调试软件程序是驱动系统运行的关键力量，软件程序设计完成以后，为了防止系统运行出现问题，需要进行软件调试。软件调试按照流程依次进行调试，首先对主程序进行检查，确保主程序无问题后逐一排查子程序。基于STM32的智能耕种机器人系统设计中选用的编程软件和调试软件是KEIL，一般在编写过程中都会加入标注，程序标注也有助于软件调试和以后的检查，依次检查能够快速发现问题，方便我们检查快速修复程序。如果出现程序运行卡顿或者是短路情况，需要进行源代码编写纠正和检查程序算法是否错误。5.2系统硬件调试单片机硬件调试主要是验证硬件设计的正确性首先，通过对硬件原理图和PCB板的验证，确认单片机的硬件设计是否符合要求，电路连通是否正确等。其次检查硬件接口是否正常，对单片机的各种接口进行检查和测试，以确定它们是否正常工作。如果有问题，则应及时调整。然后发现并解决硬件设计问题，通过对硬件进行测试，检测到的问题并加以解决，以确保硬件能够正常运行最后，应该在干净通风的环境下确保单片机的可靠性，对单片机进行长时间测试，以确保它的稳定性和可靠性。总之，单片机硬件调试的目的是为了确保单片机的正常运行，使设计结果符合预期。5.3示例功能测试通过手机APP可以对耕种小车进行控制，可以前进后退，左转右转，变换速度，是否耕种。下位机会进行实时环境监测，实时监测温湿度，当温湿度没有在设定范围时，进行蜂鸣器报警做出相应措施，并通过BH-HC05蓝牙通信实时传达上位机，并作人员可以通过手机APP对耕种机器人进行控制；当HC-SR04超声波模块通电后，会通过超声波模块实时进行距离测算，当距离过近时，会引起蜂鸣器报警，提醒工作人员停止耕种。当IR红外线模块通电后，会进行实时的红外线测量，光照强度不在设定的范围内时，会进行蜂鸣器报警并采取相应的措施，并实时传达上位机APP由工作人员对工种机器人进行耕种或停止控制。具体操作如下图所示。图5.1整体实物图5.2对小车进行控制测试图5.3下位机环境实时监测测试总结本文主要研究的对象是基于STM32智能耕种机器人系统设计，此系统使用BH-HC05蓝牙通信技术，手机端作为上位机，可以实时接收并显示下位机发送来的信息，还可以发送指令，并发送控制耕种机器人移动、开始/停止耕地、开始/停止播种；下位机能够接受上位机发来的指令，控制耕种机器人移动；还可实现系统实时监测耕种机器人的速度，显示，并发送至上位机。IR红外传感器可以检测光照强度，HC-SR04超声波传感器采集耕种机器人与障碍物的距离并报警;DHT11温湿度传感器采集温度湿度信息，进而对播种环境进行调节，使用NH52DLJ土壤氮磷钾传感器检测土壤成分，查看土壤是否适宜耕种；下位机接收上位机指令，开始/停止耕地，或开始/停止播种。在keil5软件平台实现了远程控制自动播种、耕地功能。基于STM32智能耕种机器人系统设计在传统的耕种机器人上进行了功能上的改革。但是仍有一些不足之处。智能耕种机器人的稳定性不高，现阶段只能应用于较平缓的路面，对环境要求较高，仅限于小面积使用。这些功能都还待完善。参考文献“耕种管收”智慧农业新神器[J].叶青.农业知识.2020,第19期农产品主产区农户耕种意愿及补偿标准测算研究——以广西为例.缪文慧.2016现代农业智能装备标准引领农机智能制造工业转型[C].吕程序,张俊宁,曾贞.2017第十九届中国科协年会.2017基于三菱PLC的智能化家用酿酒机[J].陈廷炫,刘伟峰,王涛.电子制作.2021,第012期智能农机·无人农业——2020年智能农机装备田间日活动在河北赵县成功举办[J]河北农机.2020,第006期集中展现智能农机装备和智慧农业技术——2020年智能农机装备田间日活动在河北赵县举办[J].朱礼好,党东民,朴松花.农机质量与监督.2020,第007期智能化小型家用仪器用于中学化学定量型实验的研究[A].魏蝶.2020农业耕种智能嵌入式远程监控系统设计与实现[A].王磊.2017农业耕种智能化神器亮相广西科技活动周[J].农业科技与信息.2017,第011期农机技术推广工作面临的问题及措施分析[J].梁振刚.农民致富之友.2017,第023期基于STM32温湿度采集的播种机器人控制系统设计[J].吉林化工学院学报,2020,37(11):9-16.王影,徐姣姣,刘麒,李宝华,苟垚,张野.基于单片机的温湿度控制系统设计[J].机械与电子,2021,39(06):48-51.任卫红,史君诚黄建辉.基于单片机的中药柜温湿度控制系统设计[J].电子制作,2021(15):87-89.叶柠,孙宇舸,张宁.基于单片机的温湿度检测装置的设计与实现[J].科技创新与应用,2021,11(30):72-75.张安东.基于STM32单片机的超声波测距系统设计与实现[J].铜陵职业技术学院学报,2020,19(03):51-53+58.冯箫,周娜.基于单片机的大棚温湿度控制系统设计[J].电脑知识与技术,2020,16(23):193-194.Landwirtschaft4.0imMaisanbau:WennCloudundBigDataSmartFarmingunterstützen[J].MartinKunisch,FlorianKloepferMais.2017,04.AgriTrust—ATrustManagementApproachforSmartAgricultureinCloud-basedInternetofAgricultureThings[O].KamranAhmadAwan,IkramUdDin,AhmadAlmogren．ZhiwuHan,JiaFu,YuqiangFang,JunqiuZhang,ShichaoNiu,LuquanRen.Anti-adhesivepropertyofmaizeleafsurfacerelatedwithtemperatureandhumidity[J].JournalofBionicEngineering,2017,14(3)ShuangWang,YuanTao,YaliZhou,JuanNiu,YingjieShu,XingwangYu,SushuangLiu,MingChen,WeihongGu,HaoMa.TranslationallycontrolledtumorproteinGmTCTPinteractswithGmCDPKSK5inresponsetohightemperatureandhumiditystressduringsoybeanseeddevelopment[J].PlantGrowthRegulation,2017附录附录A原理图图A.1原理图附录B源代码#include"delay.h"#include"delay.h"#include"sys.h"#include"oled.h"#include"bmp.h"#include"key.h"#include"usart.h"#include"usart2.h"#include"usart3.h"#include"led.h"#include"adc.h"#include"DHT11.h"#include"UltrasonicCtrol.h"#include"timer.h"#include"pwm.h"externinttimeN;inttimeNFlag=0;intdangwei=0;u8temperature; 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