花房温湿度监测系统

附件2长沙民政职业技术学院毕业设计成果说明书题目花房温湿度监测系统 一、选题的依据与意义随着生活质量的提高，人们对花房养殖这一方面的要求越来越高。花房内的空气温湿度是花房养殖的重要环境因素，也是影响花房内植物生长的最大因素。相比在过去的温湿度检测中人们通过在现场手持仪器进行操作，然而这种传统技术是耗费养殖人的时间和精力的。随着时代的发展，物联网以飞速发展的趋势，带领着智能化监测走进了现代农业生产中。Zigbee技术以其网络容量大、成本低和通信可靠等优点广泛应用于物联网通讯中。因此设计出了一种基于Zigbee技术的花房温湿度监测系统，实时的对花房的温湿度进行监测。此设计针对室内监测所准备，显示及时便捷，而且也通俗易懂，易操作。二、毕业设计思路1、通过调研确定选题；2、通过技术方案论证确定产品设计方案作品主要参数；3、过实验方法完成电路设计、程序设计；4、通过电子产品焊、装、调、测完成产品样机制作；5、通过资料查阅、总结归纳、文本撰写完成毕业设计成果说明书；6、通过信息化手段在爱数据云盘发布全部设计文档。三、毕业设计成果形成的过程1、设计目标与步骤：该系统设计是以Zigbee开发板为中心控制器件，主要由DHT11温湿度传感器和蜂鸣器以及自己所创VS窗体界面所组成。DHT1I温湿度传感器，通过DHT1I温湿度传感器采集到数据时把数据通过程序处理成十进制，再通过串口输出。蜂鸣器，当监测到的温湿度值未到达指定值时，发出警报。PC端，将温湿度传感器采集到的数据进行串口输出将数据显示在PC端界面上。步骤如下：1）完成作品外观造型，挑选所用模块2）单片机程序编写及调试3）PC端程序编写及调试4）作品调试2、花房温湿度监测系统单片机的选择：方案一:采用Arduino模块。Arduino在运用上来说范围广且编程相对自由，可以用软件编程实现各种算法和逻辑功能之间的运算。但是不适合远距离操作，内存也不是很足够。方案二:采用Zigbee模块。因为它网络容量大，网络组成灵活。应用范围是低速率远距离的，所以拥有低功耗信息传输的优势，通讯距离可达400米，在自身基础上还可嵌入各种设备，且成本低。综合以上描述所述分析,该设计采用方案二Zigbee模块更合适。 图2.1Zigbee模块电路图 图2.2Zigbee模块3、花房温湿度监测系统模块选择：（1）温湿度传感器选择：方案一:采用DHT11温湿度传感器，可以检测周围环境的湿度和温度。湿度范围在20%到95%，误差范围为5%，温度测量范围在0°—50°，误差范围在2度左右。工作电压在3.3V—5V,以输出形式数字输出。方案二:采用RS485温湿度传感器，温度测量范围是-40°—120°，湿度测量范围在0％到100％。传输速率受限。综合以上方案的分析选择方案一,采用DHT11温湿度传感器，在室内温差大小不会差距特别大，花房内植物感知温度不会很敏感，不需要采用方案二，并且方案二所用模块成本高于方案一，综上所述所以在此次设计中选择方案一。（2）蜂鸣器的选择：方案一：采用无源蜂鸣器，驱动发声须有信号须有频率，具体和蜂鸣器声波有关，越合适的频率声音越大。方案二：采用有源蜂鸣器，驱动发声简单，通电就可以持续发声，操作简单。 综合以上描述及分析选择方案二，采用有源低电平触发蜂鸣器，操作相较来说简单。（3）PC端设计的选择方案一:利用STC串口助手，操作方便简单且不需要收费，但是界面观感不满意。方案二:采用MicrosoftVisualStudio2010写出PC端程序，操作方便简单不需要收费，界面美观。综合以上方案的分析之后择方案二，采用编程写出PC端程序从而实现实时监控的效果。4、花房温湿度监测系统流程图：图4.1花房温湿度监测系统流程图5、花房温湿度监测系统电路图：图5.1花房温湿度监测系统电路图6、花房温湿度监测系统原理图：图6.1花房温湿度监测系统原理图7、花房温湿度监测系统软件设计Zigbee在本设计中主要是作为终端节点来使用，在主程序中使用了Zigbee

开发时已经存在的协议栈来开始这个设计，所谓协议栈就是协议的具体实现形式，简单来说就是协议和个体之间的中间点，就可以选择可以直接使用它。

其次就Zigbee的通信方式而言有三种:点播、组播、广播。在本次设计中，所选用的是点播的方式，也就是通过点对点通信，之所以使用点播是因为本设计的终端设备有针对性地发送给数据给到所指定的设备，并不会存在数据冗余的情况。通过两个Zigbee模块作为节点相互通信，一个作为终端节点接收温湿度所采集的数据,一个作为协调器对数据进行串口打印输出，再通过PC端的显示界面实现实时监测室内温湿度功能。程序调试图7.1终端采集程序图7.2协调器接收程序程序调试串口接收图：图7.3程序调试串口接收在此次的设计中，整个系统想要做到的就是准确并且及时的对现有的花房内环境温湿度做出实时监测，因此在完成设计的过程中最不可或缺的就是温湿度的准确性，通过测试之后，记录结果如下:表7.4测试数据记录测试数 温度 湿度1 21 932 21 943 20 93 经过测试，由表7.4可知，通过程序改写、实际连线、选择模块等可实现预期实时接收花房内现有温湿度的数据。PC端监测界面程序调试及运行：图7.5PC端监测界面程序（a）图7.6PC端监测界面程序(b)图7.7PC端监测界面8、作品形成过程图片作品组装材料：表8.1组装材料亚克力板子（6块） 绿草皮(1块) 植被作品组装成果：图8.2作品实物图PC端监测显示成果：图8.3作品PC端监测成果四、作品(产品)特点现在在花房养殖中温湿度检测普遍都是人们通过在现场手持仪器监测作物生殖环境，耗费时间和精力。相比之下，有了这个花房温湿度监测系统，我们可以利用物联网技术进行智能化监测。它在很大程度上节约了人员成本，经费成本，只需在室内进行监测，系统数据显示及时便捷，可以时刻了解到花房内的温湿度环境。且人员上手操作简便易学。总的来说其网络容量大、成本低、节省人力物力、通信可靠。五、参考文献[1]董世林,刘承桥,王振.基于ZigBee校园智能灌溉系统的设计[J].物联网技术,2019,9(10):76-78.[2]张玮玮,董昭.基于单片机的大棚温湿度实时控制系统设计[J].安阳工学院学报,2019,18(06):99-101.[3]王静伟.基于ZigBee技术养护室温湿度实时在线监控系统设计[J].公路工程,2019,44(03):85-87+190.[4]廖建尚.基于CC2530和ZigBee的智能农业温湿度采集系统设计[J].物联网技术,2015,5(08):25-29.[5]秦旭.基于ZigBee技术的无线通信模块研究[D].哈尔滨理工大学.六、毕业设计体会与收获

在整个的设计制作过程中，我不仅巩固了对于Zigbee模块的知识，在电路方面也重新得到了又一次的提高与升华，而且还加强了的编程知识，自学以及实践能力也得到了提升。不过，在这中间我也发现了很多不在预料之内的问题，尤其是在改写程序这一块遇到的问题较多，其中包含了Zigbee协议栈的改写、策划vs界面的改写以及利用dht11温湿度传感器数据的采集再利用等问题。在模块上也有遇到模块零件的损坏导致数据不能及时反应出来等问题，整个过程坎坎坷坷，还好最后通过不懈努力还是把作品完成。

通过这次的毕业设计过程中的努力，我的毕业设计顺利完成，这也意味着我的大学生活即将画上一个圆满的句号，在这里我也要感谢我的老师们！七、指导教师意见指导教师签名(学校/企业):年月日附录1终端采集程序/----------4定义串口发送显示数据函数---------------------------///*voidUartSendNum(uint8x){uint8buf[10];buf[0]=x/100+'0';buf[1]=x%100/10+'0';buf[2]=x%10+'0';HalUARTWrite(0,buf,3);}*/unsignedcharFlag_array[2];unsignedcharFlag_array1[2];voidSampleApp_SendPeriodicMessage(void){readDHT11();//温度\湿度采集//温度的发送Flag_array[0]=dht11Temp%100/10+48;Flag_array[1]=dht11Temp%10+48;//湿度发送Flag_array1[0]=dht11Humidity%100/10+48;Flag_array1[1]=dht11Humidity%10+48;/*HalUARTWrite(0,"temp=",7);UartSendNum(dht11Temp);HalUARTWrite(0,"℃",5);HalUARTWrite(0,",",2);HalUARTWrite(0,"humidity=",11);UartSendNum(dht11Humidity);HalUARTWrite(0,"%\n",2);*/附录二协调器程序//-------------------无线接收函数-------------------------//voidSampleApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t*pkt){switch(pkt->clusterId){caseSAMPLEAPP_DHt11_CLUSTERID:uint8a;a=(pkt->cmd.Data[0]-'0')*10+(pkt->cmd.Data[1]-'0');/***********温度打印***************/HalUARTWrite(0,"现在的湿度是:",13);//提示接收到数据HalUARTWrite(0,&pkt->cmd.Data[0],2);//湿度HalUARTWrite(0,"\n",1);//回车换行if(a<91){P1_0=1;}else{P1_0=0;}break;caseSAMPLEAPP_TEMP_CLUSTERID:HalUARTWrite(0,"现在的温度是:",13);//提示接收到数据HalUARTWrite(0,&pkt->cmd.Data[0],2);//温度HalUARTWrite(0,"\n",1);break;}}附录三PC界面设计程序{///<summary>///ControlWindow.xaml的交互逻辑///</summary>publicpartialclassControlWindow:Window{SerialPortPort=newSerialPort();boolopen=true,a;publicControlWindow(){InitializeComponent();//加载所有的端口cmbPort.ItemsSource=SerialPort.GetPortNames();//设置波特率cmbBaud.ItemsSource=newint[]{9600,38400,57600,115200};}privatevoidopenComBtn_Click(objectsender,RoutedEventArgse){StringcomName=cmbPort.Text;Int32comPR=Convert.ToInt32(cmbBaud.Text);try{Port=newSerialPort(comName,comPR);if(!Port.IsOpen){Port.Open();MessageBox.Show("串口开启成功！");Port.ReceivedBytesThreshold=32;cmbPort.IsEnabled=false;cmbBaud.IsEnabled=false;openComBtn.IsEnabled=false;}}catch(Exceptioner){MessageBox.Show("Eorror:"+er.Message,"Eorror");return;}}privatevoidcloseComBtn_Click(objectsender,RoutedEventArgse){if(Port.IsOpen==true){Port.Close();MessageBox.Show("串口关闭成功！");cmbPort.IsEnabled=true;cmbBaud.IsEnabled=true;openComBtn.IsEnabled=true;}}privatevoidopenLightBtn_Click(objectsender,RoutedEventArgse){if(openComBtn.IsEnabled==true){MessageBox.Show("请先打开串口","Eorror");return;}else{Port.Write("91");a=true;}}privatevoidcloseLightBtn_Click(objectsender,RoutedEventArgse){if(openComBtn.IsEnabled==true){MessageBox.Show("请先打开串口","Eorror");return;}else{Port.Write("87");a=false;}}privatevoidbtnRecieve_Click(objectsender,RoutedEventArgse){if(open==true){btnRecieve.Content="取消";open=false;Port.DataReceived+=Port_DataReceived;//+=代表指定响应事件时要调用的方法