【《基于物联网的智能农业种植系统设计与实现》12000字（论文）】

第13页基于物联网的智能农业种植系统设计与实现摘要在二十一世纪科技飞速发展的新时代，我们的社会也在不断的进步和发展，我们对信息以及科技文化的认识已经不仅仅是一个表层理解了，而是有了一个进步的阶梯：由低级表象理解向高级深层理解过渡。人们的认知也由原来的感性更多的转变成理性，运用科学技术来帮助我们更好的适应这个社会逐渐成为人们的一个共识。科技的发展使得我们的生活逐渐变得科技化，但是发展的同时又导致了很多问题，我们只有解决好这些问题，才能适应不断发展的生活。基于提高生活服务的质量与体验的根本，利用科技的优势构造新的生活服务体系势在必行。本论文中我们要研究的对象是基于物联网的智能农业种植系统。二十一世纪新的世界已经到来。万物互联时代的浪潮已经席卷而来，通过更加智能化的管理体系去帮助人们，实现智能且满足现代化的生产需求。基于物联网的智能农业种植系统可以通过后台管理系统进行数据的展示以及相应参数的设置，实现智能且可靠的智能农业种植系统管理。总之，基于物联网的智能农业种植系统的发明使得我们的生活生产更加的舒适化、便捷化、安全化。关键词：物联网、后台管理系统、农业种植系统、安全化1绪论1.1研究的背景物联生态链的导论一经提出就首先被应用在了现代化生产的结构研究体系中，并在当前技术流的支撑下形成了初级形态的智能化体系，但还远远不足应对当下所有场景需求。预警系统是关乎人类生命及生产的安全的有力保障之一，及时且可预警灾害信息让人们避免许多灾难，如雾霾灾害的发生是因为环境参数未得到及时预警，及时的做好应急措施从而衍生的。当下万物互联时代的浪潮已经掀起，物联网控制概念遍布于生活的每个边角旮旯，涵盖范围有智能家居、智能安防、智能车载等等各类产品领域，并且它们早在概念刚刚提出时就已经付诸行动且至今已取得了不菲成绩。传统的环境参数监测数据预警难以实时输出，大多基于人工进行传播，自然灾害发生又多半没有征兆，若出现在夜晚或凌晨，传统的监测系统对于环境检测并未能包含其中，虽然智能化已得到初步的体现但也仅于信息化传统管理流程，智能化程度还未满足完全智能且安全的高标准。此时基于STM32的智能农业种植系统就脱颖而出了，致力于解决环境参数监测集报警控制于一体的物联系统。采用STM32实现，STM32的系统具有非常多的优点，高性能，低成本，低功耗且可集成多个模块等等，除此之外，STM32模块还具有体积上的优势，它可以运用于微型设备，便于携带。1.2研究的现状近年来,智能化技术得到了快速的发展，国内对种植环境检测系统的研究已经从认知教育和试用进入到研发阶段。自上世纪80年代起,利用网络进行远距离信息传输的技术开始起步,伴随着网络技术的不断发展,也逐渐带动了远程控制技术的提升,使得远程控制技术变得越来越现实可行。另外国内外也在积极开展有关远程控制的应用研究,并取得了丰硕的成果。随着物联网技术的发展到现在的技术基本成熟，基于无线通信与后台管理系统的种植环境检测系统也走入人们的视野当中。其易用性、安全性以及更多方面的用途无疑更受人们欢迎。可以看出,继互联网产业革命之后又一大产业革命即将到来,物联网产业的势头已势不可挡。并且,随着现代电子技术与通信技术的飞速发展,人们对生活工作环境以及生产效率的智能化要求也水涨船高,智能监测和控制也更多地出现在各个领域,智能化替代传统的监测模式已经成为发展的趋势,如何紧跟时代潮流,在这个发展的主旋律中充分发挥我们的主观能动性,积极创新,也是我们应该考虑的问题,只有不断地学习研究如何把智能化融入我们的生活,积极地去改变,我们才能在智能化发展中不被淘汰,引领潮流,在社会的发展中站稳脚。这种更先进的管理方式也是国家智能工业体系的一个重要组成部分，北京工商大学的季铸教授曾经说过的一些话，智能工业体系是硬件终端设备、电脑局域互联网络、以及人的智慧相互之间互相融合在一起，三位一体的新型工业体系模式。世界进入21世纪之后，随着科学技术技的发展，人们越来越意识到智能化对提高生产效率改善管理模式减少资源浪费等方面具有重要意义，智能化和物联网技术成为了科学技术发展的一种主要趋势。1.3研究的主要工作我们这次的毕业设计是智能农业种植系统，为了能更好的设计出该系统，我们不仅要了解智能农业种植系统的工作原理，还要去了解其检测数据的方式，以及数据之间的交互的形式，同时还要学习如何去实现单片机的硬件开发和后台系统的数据展示和交互，这些重要的知识点不仅需要我们去查阅大量的文献和学习相关知识，同时也需要我们在学习之后通过实践去实现我们想要实现的结果。为了完成这些任务，我主要进行了如下研究的工作：(1)进行相关资料文献的查阅：我们可以去图书馆查阅与之有关的书籍，或者在相关的学术网页浏览有记录的学术报告或者研究报告。(2)进行硬件模块的选择：我们可以根据已有的智能农业种植系统的硬件要求以及性能比较来确定我们需要研发的智能农业种植系统的硬件需要什么要求和预期其可能的功能。(3)还要进行模块的验证实验：当我们完成硬件和数据的处理后，我们需要编写不同程序的编程，来实现每一个模块的特定性能，并且实现模块功能的检测工作，并以此来保证每一个模块在投入运行时能够实现正常的功能。(4)进行后台的选择与设计：要想做好一个智能农业种植系统的后台系统，首先需要我们对所需要实现的业务情况做一个细致的分析，然后再对实现功能所需要使用到的相关技术做一个全面的分析，最后再根据类似系统的实现来进行对比，从系统的实用性出发选择出合适本次设计的实现逻辑和相关技术。1.4论文工作的安排(1)绪论：介绍有关于智能农业种植系统的研究背景，还有智能农业种植系统的发展现状，以及分析本次设计的过程中需要进行的研究工作，确定好接下去需要进行的方向。(2)方案设计：我们通过理性的方向来对本次研究的系统进行分析，并介绍本次系统的一个整体设计方案，描述不同模块的实现功能，以及各模块之间的交互情况，对整个设计的功能实现进行一个比较详细的说明。(3)系统实现环境与技术：通过对大量相关资料的查询与分析，对本次系统实现所涉及的环境和技术做一个比较详细的说明，明确本次设计实现的基础条件。(4)硬件电路设计：对本次系统涉及的硬件电路进行合理的分析，然后比较详细的介绍模块性能以及在本次设计中的作用及体现，包括一些需要我们特别注意的事项以及模块特点等基本信息的详细介绍。(5)软件设计：对本次系统软硬件所涉及到的软件设计方面进行说明，描述本部分进行的思路以及不同工作逻辑流程的实现。(6)调试与分析：对于智能农业种植系统的一个研发过程进行测试以及分析该结果是否能达到我们的预期要求。2方案设计2.1设计要求分析一个系统的存在首先考虑到的就是它的意义和可行性，所以本次设计的系统从技术、经济、运营和发展等方面进行调查研究，保证信息资源的合理利用，避免在项目设计过程中由于考虑不周而出现的问题，帮助我们更好地进行项目的设计。也可以说，对所要进行设计的可行性分析决定了项目能否完成。不仅如此，可行性分析也是实现从项目开始到中间再到项目结束各个环节的必由之路。正因为如此，其在工程中的地位不可小觑。根据实际需要，我做了较为全面的分析，得出本次项目的可行性如下几方面所示：（一）反应迅速：基于科学技术飞速发展的当下，每一个不同的工作场所以及工作环境对于其工作设备的硬件要求不断提高，我们这次的毕业设计是智能农业种植系统。首先我们需要用检测器检测相应的数据信息，然后通过后台管理系统进行数据的处理，我们检测出来的硬件的反应能力和后台的处理的能力能够影响到用户使用该系统时的体验感，然后从数据反应来设计合适的管理方式，争取给用户打造一个完美舒适的体验效果。（二）依赖可靠:为了实现我们预期的功能，我们的整个方案设计都是围绕我们设计的目标来展开的，如果在后续开发过程中系统无法达到我们预期的要求，那么这样的设计是不合理的，我们研发产品时最不想看到这种情况的出现，因此在设计实现产品功能的全过程中，我们以实现系统功能，满足用户体验效果为主要研发目的，包括各个模块的性能也是设计系统时的软硬件检测开发过程中非常需要关注的指标检测。（三）方便后期排查:在设计实验来检测硬件功能时，在这次智能农业种植系统的研发设计方案上，我们应该把用户的体验感放在首位来考虑，想想到底什么样子的产品才更受到用户的接受和喜爱，这些因素会影响产品在市场的占有度。运用简单的小提示来使用户了解工作的过程及我们设计方案的每一个具体的工作安排步骤。这些工作完成以后，能够让设计的流程更加清晰，让系统的工作反应更加清楚。关于软件编程，我们在能够实现系统功能的前提下尽量简单编写，尽最大可能实现简单编程就可以完成各个模块的封装化工作。这样子可以便利我们检测功能是否正常，以及我们在后期错误排查时能够比较简单的发现问题，及系统的功能添加工作才能体现出具体的完整性和健壮性，便利用户了解系统，使系统更好的运行工作。（四）性价指数达标：随着科学技术飞速发展，我们的系统对于软硬件的要求也越来越高，我们的市场上出现了多种多样的令人眼花缭乱的产品。我们本次设计的系统在完成所有功能的基础上，需要选择一个合适的设计方案，主要以节省成本为目的，来做出一个最适合该系统的一个选择，我们在设计硬件连接以及软件的程序编写时，尽可能的选择简单合适的编程语言以及较为单一的编程环境。也许市场上早就已经出现类似我们研发的产品，所以我们只有不断优化性能以及最大程度上实现成本的降低，才有可能使我们研发的产品具有更大的竞争力。在高稳定性和更低成本的绝对优势下，才能让我们的产品在市场众多产品的情况下，在市场上占有一席之地。从而达到我们设计智能农业种植系统的最终目标。2.2总体方案设计本次智能农业种植系统由软硬件两大部分组成，硬件部分以单片机最小系统作为主要的控制单元，对环境参数监测进行控制；温湿度监测模块，光照模块，二氧化碳传感器模块，以此构成整个系统的硬件条件基础，通过后台管理系统的开发与对接，可以将硬件端的检测数据同步到后台的管理平台系统上显示，同时在后台管理系统上也可以对需要的环境参数检测进行管理、管理登录的用户等，用户无需安装繁杂的客户端应用，只需通过浏览器登录上后台管理系统的网址输入对应的账号密码即可进行环境参数检测的管理。通过软硬件端的相互连接，以此组成可对环境参数检测进行控制的智能农业种植系统。系统整体框架如下图2.1所示：图2.1系统整体结构图3系统实现环境与技术3.1keil简介程序的设计是本次系统功能实现的基础条件，选择合适的编译工具可以大大缩减编程的时间，提高软件设计的效率。常用于单片机编译的工具包括Keil和IAR等，IAR是全球有名的嵌入式系统开发工具，集成了C/C++等编程语言的编译环境和调试环境，功能十分强大，但是其使用方式对初学者不是很友好[9]。所以本次选择采用KEIL作为本次软件设计的编程环境；KEIL是微软公司推出的专门用于硬件编程调试的软件，可用于51单片机和32单片机等常用单片机的程序编译，经其编译过后的程序文件可被单片机高效地识别，让机器快速地判断我们定义的功能逻辑，从而高效地实现设计者设计的功能。3.2Eclipse简介本次涉及后台管理系统的开发环境选择采用的是Eclipse，Eclipse企业级的工作平台，其包涵了丰富的JavaEE环境，同时也支持很多开源的产品；在结构上，Eclipse整合了包括JavaEE模型、WEB开发工具、EJB开发工具、应用程序服务器的连接器、JavaEE项目部署服务、数据库服务等类型[11]，若要使用其中某一类型的功能，只需在Eclipse中通过安装插件来进行调用即可，这种方式是在不影响其他模块的情况下进行，降低了整合的耦合性，提高了使用中的容错率；同时Eclipse可以通过内置的功能连接到平台进行开发，这一功能为本次设计与云平台的对接开发提供了极大的方便，包括后期系统的发布，Eclipse也支持方便的打包方式并发布；正因为这些强大的功能，Eclipse成为企业和个人开发者常用的开发环境。3.3C语言关于硬件的程序语言选择，常用的有C语言和汇编语言两种，这两种语言都各有千秋，汇编语言是直接面向硬件操作的编程语言；使用汇编语言时，可以对计算机硬件和应用程序之间的连接和交互有着比较清晰的了解；但是这需要一定语言基础的积累和硬件知识及操作的经验，本次的研究提倡的是在办证质量的前提下高效地进行设计；所以本次编程语言选择采用C语言，C语言相对于汇编语言而言，其入门的门槛没有那么高，而且使用C语言设计功能逻辑时，有着层次清晰、可读性高，具备可迁移性等优点，满足代码开源和共享的要求，从某种程度上讲，也降低了代码的编写综合成本。不仅满足本次工作功能实现的需求，同时也为后续的调试和功能扩展等需求提供了重要保障。3.4JAVA我们在进行软件的开发时有很多常用的语言，但是最常用的语言主要是

JAVA。由于这门语言有它独特的优越之处，所以它常常成为我们开发软件时大多数时候会选择的一门语言。相对于其他的语言来说，JAVA有着较为悠长的历史，它是在1995年开发出来的，它不仅仅是一门计算机语言，还是一门面对对象的语言。这门语言的创生是挺投缘的，在我们运用C++遇到无法解决的问题时，就是JAVA语言诞生的时候。它的出现在很大程度上弥补了C++语言所不能解决的问题。这门语言的开发研究者，最初的目标是想要让这门语言的地位远远超出别的语言，成为计算机语言的领先者[12]。研发者们的目的其实很简单，就是为了让这门语言变得简单，健壮，更适合我们去研究和开发。新的研发思维和编程语言是这门语言的独特魅力，也是它为我们所展示的不同于其他语言的地方。JAVA始于C++又不同于C++，但是它还保留了C++的一些独有的特点，所以它特别适合开发原来C++开发的软件应用程序，即使JAVA语言缺少指针，但是它增加了很多的新特性[13]。比如：能够存在多个继承，目前，该语言已经在当今社会计算机开发语言天地中占有一席之地。其特点如下：

1、面向对象，JAVA语言可以全面面向对象，而且我们在进行JAVA语言的开发设计时，侧重点主要在于两个对象或者多个对象之间的较为紧密的联系。从种种优劣势的分析来看，该程序语言适合分布式环境软件的研发应用。

2、分布式，该计算机程序语言在分布式应用时主要是起到链接计算节点和协作的功能。并且可以通过自身携带的类型库和URL地址来访问网络其它对象。

3、健壮性，该开发语言的此种特性来自于：强大的类型机制以及异常处理、垃圾自动汇集等，这些优点都加强了它的健壮性，最主要的一点是由于指针的缺失让这个功能愈加强大，不得不说，放弃指南针的应用对于该开发语言来说是一个非常正确且无比明智的选择。4、多线程，其多线程主要体现在这些方面：明显的交互性，实时响应性。这两个优势都对多线程起到了很好的支持。3.5MYSQL数据库数据库是我们开发软件的常用地方，在开发研究新的应用软件时，我们常常选择数据库。开发软件的数据库的种类很多，我们可以列举一些较为常见的数据库：SQLSERVLET、MYSQL等。我们计算机的系统在使用数据库时是有一定的限制的，系统往往会选择与之相适应的数据库。大型软件跟小型软件往往使用选择的系统是不一样的。比如大型的软件系统通常会使用到SQLSERVLET，而在我们本次设计开发的系统则选择MYSQL数据库，我们研究系统所适合的各个方面的要求，通过多方面的分析，最后觉得MYSQL数据库，是众多数据库当中比较适合的，所以我们选择它。MYSQL数据库有很多的优势，比如它可以在一个较短时间内实现数据的处理工作，实现高效性，而其他系统就难以做到。好处就是我们在整个开发流程中大大缩短了时间，同时还为系统的研发工作以及数据保存提供了一种保障的，可靠的方法。这对于系统的研发者来说无疑是一个极大的优势，很大程度上降低了程序开发所需要的时间，更有利于我们研发其他新系统。在我们此次开发的系统中，系统的数据库经过对比选择了MYSQL数据库，经过我们的实验对比，该数据库可以完全满足我们开发的系统的需求。MYSQL数据库，发展历史悠久，拥有较为成熟的数据源存储技术。我们之所以选择这个数据库，最主要的原因有两个：它可以轻松的访问数据源，并能够告诉处理数据。即使MYSQL数据库在数据库当中算是较小规模的，但对于我们本次的系统来说，该种规模大小的数据库完全足够了[22]。小规模的数据库有它自身的优势之处，，一般来说，小规模数据库更容易处理，系统能够更灵活的运用它去处理数据，除此之外，MYSQL数据库还有一个其他数据库所没有的突出优点，就是它可以同时多人使用联系。这就是它的强大之处。其主要特点如下：(1)当下主流的多种系统皆可以运用MYSQL数据库来工作。(2)MYSQL数据库已经优化了，特别是SQL查询语句方面，这大大提升了我们开发新系统的速度(3)TCP/IP，以及ODBC数据、JDBC数据库，并提供与其它的连接。(4)可以实现工具多个方面的管理工作，包括控制和优化数据库的功能。(5)能够记录并储存数据，同时记录数据的速度大大提高。(6)支持多用户体验式体验3.6B/S架构智能农业种植系统的研究与成功开发在很大程度上为我们提供了很多便利，同时还能够让用户的操作变得灵活与方便起来，用户随时随地都可以进行我们设计的系统进行访问操作，对用户的要求挺低的，只需要用户拥有一台可以连上网络的计算机就可以了，使用B/S模式开发网络管理系统的设计与实现，依靠这个来实现基于浏览器的操作方式，在与用户进行交互以及程序的表现方式时，会出现意想不到的收获。

现在越来越受到人们欢迎并且技术也越来越成熟的技术是B/S架构技术，B/S架构的技术之所以能够发展成熟，主要依赖于浏览器技术日新月异的进步，从该架构发展到现在，已经有越来越多的人使用它来进行软件的研究与开发，该架构的各种功能依赖于浏览器来实现，同时通过各种脚本语言来完成功能，所以在开发时，这些优势大大提高了开发速度，不仅开发速度提高了同时还降低了开发成本。B/S系统包括以下层面：逻辑层，控制逻辑层和数据表示层，这三层相对独立并且彼此相关。无需安装任何特殊软件这是B/S的最大优点，也是该架构明显区别于其他结构的地方，也是它的突出优势。这些优点可以让我们在使用B\S架构时可以不受地域限制[25]。即可在任何地方进行操作。只要用户拥有一台能够访问Internet的计算机，那么客户端就可以用于零维护。系统的扩展将变得轻而易举。研发者在开发软件的时候，会更倾向于选择这种B/S结构。因为这种结构的优越之处，可以为我们研发新软件带来很多好处，给我们研发过程提供优秀的结构模式，也带来了极大的便利。当今世界科学技术迅猛发展，各种计算机技术不可能仅仅停留在电脑，这种基于互联网模式结构技术的出现打破了这种现状。因此基于互联网的模式逐渐发展并得到了大量应用。4硬件电路设计4.1设计原则本次设计的硬件电路主要包括单片机的最小电路、温湿度检测、二氧化碳检测、光照传感器、电源以及各电路之间的IO口连接等。硬件电路的设计是本次研究重要的一部分。所以本次主要从以下几方面出发去考虑本次的硬件电路的实现。(1)在设计硬件电路时，我会尽量地使用一些经典电路或熟悉到的硬件设备，这样不仅节省时间，而且使用比较熟悉的电路更让我的设计更加稳定，也更不容易出现电路上的错误，如果出现了，那我寻找解决错误的时间也是大大缩短了。(2)针对硬件电路设计时，同时也要考虑到各部分的最佳工作条件，我尽量在设计前期通过资料查阅的手段了解清楚，然后在设计电路的时候，将这方面的条件考虑进去。这样既保证了电路运行的稳定性，也减少了我们排除错误的时间。(3)硬件电路设计时不仅要考虑到特定的硬件问题，同时也要往软件设计方面去考虑。比如：某些功能可以通过硬件或软件执行，如果使用增加硬件的方法来实现会增加硬件电路和设计的成本，而使用软件实现时，CPU处理时间增加，设计工作效率降低；经过分析研究后设计出最佳的电路。4.2单片机最小电路本次设计的主控制单元是单片机最小系统，从查阅的资料分析，对应单片机的选择有以下两种，第一种类型的单片机是由STM32系列微控制器。STM32类型的单片机是由ARM研发和制造的Cortex-M3内核微型控制器，属于ARM系列，可以实现我们需要测量的信号处理，能够对不同模块的不一样的操作达到一个具体且准确的反应，具有高性能，低成本，低功耗等优点[5]。在市场上占有一席之地，并且发展超过了其他类型的单片机。第二种类型的单片机是51系列的微控制器。51微控制器具有强大的内部资源，以及数不胜数的异步串行通信接口，同时其操作的复杂度也比较适合初步接触单片机的学者。但是其相对32单片机而言有一个特别的缺点，就是其储存的容量虽然大，但是这个过程会导致功耗的额外消耗，大大减低了该单片机的优势性。通过对两种单片机的一个详细分析，可以得出，相比于51微控制器来说，STM32微控制器的性能更加的具有可取性，无论是从高效性还是功能消耗性来看，STM32单片机都略胜一筹。并且从设计的可扩展性来看，我们此次设计的系统都更加适合使用STM32单片机系统。所以本次设计的数据处理单元采用单片机最小电路STM32F103C8T6芯片和相应的外电路组成。该芯片是STM32系列的一种类型，具有64个引脚和128KB的FLASH，采用了串行输出单线和JTAG接口调试模式，具有很多的优点比如：高性能、低成本、功耗低等，该单片机是增强后的系类单片机类型[1]。STM32F103C8T6单片机的最小系统由其相应处理芯片和相关的外电路组成。单片机运行的一个重要因素是晶振电路，由于晶振电路的频率稳定性极好，并且该类型的电路可以有效抵抗外部因素的不利干扰，因此我们通常选择使用晶振电路来生成系统的参考频率。使用晶振电路生成的频率能够保证其频率的精确度。如下图所示，晶体振荡频率为8MHz。震荡器的稳定性和频率都会受到电容值大小的影响。我们通过增加晶振频率来提高系统时钟频率，从而达到提升微型控制器的操作速度的目的。不仅如此，为了使震荡器能够稳定而又高效的工作，我们系统在工作时需要要求晶体和电容器非常的靠近。该系统的上电复位电路必须要处于一个特殊的位置，在每台单芯片计算机中。当我们再次打开微控制器电源时，相当于我们在初始化微型控制器。除了系统的原始操作外，出现其他错误的操作，都会导致系统上锁，从而关闭功能，无法运行。增加部分特殊的模块功能，可以让锁上的系统重新运行起来。假设程序运行出了问题，我们也可以通过同样的方法来解决问题。所以说，这个模块在我们整个设计中心来说是至关重要的。该实物图如图4.1所示：图4.1单片机实物图4.3温湿度检测模块DHT11的供电电压为3－5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。光敏传感器内装有一个高精度的光电管，光电管内有一块由”针式二管”组成的小平板，当向光电管两端施加一个反向的固定压时，任何光了对它的冲击都将导致其释放出电子，结果是，当光照强度越高，光电管的电流也就越大，电流通过一个电阻时，电阻两端的电压被转换成可被采集器的数模转换器接受的0-5V电压，然后采集以适当的形式把结果保存下来。其实物图如下图4.2所示：图4.2温湿度检测实物图4.4二氧化碳检测模块二氧化碳传感器是用于检测二氧化碳浓度的机器。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的原料之一，作物干重的95%来自光合作用。因此，使用二氧化碳传感器控制浓度也就成为影响作物产量的重要因素。其实物图如下图4.3所示：图4.3二氧化碳检测实物图4.5光照检测模块光照监测采用光敏电阻，光敏电阻成本低，灵敏度稿，适合做系统的开发。光照是农作物生长的必要条件，合适的光照强度和光照时间能使农作物产量增加，而且农作物品质会更优。实物图如图4.4所示：图4.4光敏电阻

5软件设计5.1设计思路软件的设计是本次系统实现的重要部分，在完成了硬件电路的设计后，下面进行的就是软件设计的方面。本次系统涉及多个功能的实现，所以软件设计的代码量并不少，如果采用整体化的设计方案，不仅会导致程序的结构变得复杂化，同时也增加了各功能代码的耦合性，非常不利于设计的调试和后续的扩展功能。因此本次软件的设计更倾向模块化的设计方式，该设计方式让整个程序的结构变得清晰明朗，方便设计者后期的阅读修改，极大程度提高了程序设计的效率，同时该方式降低了各功能设计的耦合性，在保证功能实现完整性的情况下，将一个大功能的实现最大化地分割成各小模块功能的实现，因此，当设计者在编辑一个功能模块的逻辑时，另外的功能模块也不会到影响，这保证了程序设计中的可靠性和高质量性。确定了设计的方式后，下来就是详细到系统各功能实现的方面，本次系统涉及到主程序的编写、数据采集程序的编写、数据传输的编写等，在设计的过程中要注意好同步定义到硬件连接的端口，当主程序调用不成功时，要从出现的错误日志中去寻找报错的地方，分析报错的原因，并寻求解决的方法。如果说硬件的设计是本次系统的骨架，那么软件设计就是本次系统的灵魂，其决定着本次系统的功能是否能实现，而设计者使用良好的设计方式去编写出结构优良的程序，不仅是对本次系统功能实现的重要保障，同时也方便了后期的扩展和移植，更是提高了设计者的设计经验。5.2硬件端流程设计5.2.1主流程设计本次智能农业种植系统启动后，首先进行系统的一个初始化过程，传感器检测到各类信号，信号传输到主控单元，经过主控制单元进行处理后，将会转换环境参数监测引脚电平，实现数据监测的功能本次设计的主程序是实现整体控制系统功能的重要部分，其整理子程序之间的关系，调用子程序来完成对应的任务，进行系统初始化、参数发送、数据处理等。在主程序的设计中，必须注意避免IO的冲突、跳跃指令使用的次数，寄存器的地址等因素。而且，那个会影响程序的正常操作。正确的进行设计的步骤，不仅使该过程具有方便的变更和维护特性，还使程序间结构的功能更加清楚。5.3系统端流程设计5.3.1系统开发流程设计不管是做任何周密的事情都必定要事先制定好详细的计划，不然在进行的过程中救护杂乱无章，不仅如此，我们还会遇到各种的意想不到的困扰，而这些问题极有可能致命，甚至是直接导致一场空的结果。因此，智能农业种植系统的设计与实现的开发有相应的流程。开发之前，有必要分析用户的功能需求。最后，执行符合功能需求的系统设计和数据库相关数据的设计。此次开发的智能农业种植系统的设计与实现流程如图5.1所示：图5.1系统流程图5.3.2登录业务流程设计为了保证系统的安全性，要使用本系统对功能业务进行管理，必须先登陆到系统中，登录系统是系统的首要安全关卡，因此需要设计好良好的逻辑关系，确保用户主人登录信息安全，同时也为网站后台管理的信息安全提供了保证。其流程如下图5.2所示：图5.2登录流程图部分相关代码如下所示，首先用户在登录的时候会输入对应的账号密码，然后系统会根据对应的字段在数据库中进行查询，输入的密码为空时，登录的提交无效，返回输入账户密码的环境，输入的密码有误时，系统会有相应的提示。@ResponseBody@RequestMapping(value="/sys/login",method=RequestMethod.POST)publicRlogin(Stringusername,Stringpassword,Stringcaptcha)throwsIOException{// Stringkaptcha=ShiroUtils.getKaptcha(Constants.KAPTCHA_SESSION_KEY);// if(!captcha.equalsIgnoreCase(kaptcha)){// returnR.error("验证码不正确");// }try{Subjectsubject=ShiroUtils.getSubject();//sha256加密password=newSha256Hash(password).toHex();UsernamePasswordTokentoken=newUsernamePasswordToken(username,password);subject.login(token);}catch(UnknownAccountExceptione){returnR.error(e.getMessage());}catch(IncorrectCredentialsExceptione){returnR.error(e.getMessage());}catch(LockedAccountExceptione){returnR.error(e.getMessage());}catch(AuthenticationExceptione){returnR.error("账户验证失败");}returnR.ok();}5.3.3系统操作流程设计对于这个板块的设计是为了在让用户在常规的条件下，进行合理的操作。化繁为简的初心是开发的目标。这关系到以后用户在实际的操作体验。加入提供了非常地繁琐的操作系统，那么我们为了提高效率，采用计算机网络进行管理的初衷也就被违背了，这样的话反而还不如传统的操作模式。这是我们必须要考虑的地方，是不可以也不能忽视的重大关键问题。其流程如下图5.3所示：图5.3系统操作流程图

6调试及分析6.1硬件调试硬件调试是本次设计不可或缺的一个重要步骤，当我们按照设计的电路原理图完成各模块的连接后，首先第一个重要的点就是耐心检查本次的连接顺序是否和设计的方案一样，对应的线路是否连接在了对应的端口上，因为硬件的电路涉及的线路较多，这方面不够仔细就容易造成后续更多的调试问题；然后就是线路不通的问题，在整个硬件元器件的连接过程中，虚焊、焊接不牢固、焊接错误等现象都有可能会出现，当我们调试中遇到此类问题时，应正确使用万用表来检查的该段线路的导通情况，推论出该种情况的原因，并得出解决途径。其次就是电源的调试，给设计上电前要检查所输入的电源电压是否在各硬件