摘 要

自古以来，中国是传统的农业大国，而且近些年来大规模化种植基地越来越普遍，为了满足大规模机械化种植，我国铺设了大量线缆，用于远程控制各个大规模种植基地，方便管理。但这种作法不仅成本太高，而且铺设线缆复杂交错而且种植基地环境复杂，难免出现作业破坏线缆的问题，维修十分麻烦，费时费力，不太适合现时代的农业发展。

本次设计将大棚数据采集和构建的 ZigBee无线传感网络结合在一起，传感器负责采集大棚内的温湿度信息，采集到的数据通过组建的无线网传输给控制器，最终传递给PC机处理。完成了这三个方面的设计：硬件电路方面：主要设计了STM32传感器驱动各个传感器采集数据；而软件方面：主要是界面的设计和通信程序设计；无线组网设计方面：采用了ZigBee协议组网，并且设计了相关规则内容。

通过仿真：传感器在采集到温湿度数据后，在控制器端接收到指令程序中查看到了传输数据相关指令，并且在连接串口助手后，查看到了采集到的数据；检查到传输数据正常工作。最后确认所设计的监控系统能够完成所设计的所有功能，满足设计需求。

关键词：温室种植；无线传感网络；物联网； ZigBee

Abstract

Since ancient times, China has been a traditional agricultural country, and large-scale planting bases have become more and more popular in recent years. In order to meet large-scale mechanized planting, China has laid a large number of cables for remote control of various large-scale planting bases for easy management . However, this method is not only too costly, but also has complicated cable laying and complicated planting base environment. It is inevitable that the operation will damage the cable. The maintenance is very troublesome, time-consuming and labor-intensive, which is not suitable for the agricultural development of the current era.

This design combines the greenhouse data collection and the built ZigBee wireless sensor network. The sensor is responsible for collecting temperature and humidity information in the greenhouse. The collected data is transmitted to the controller through the formed wireless network and finally passed to the PC for processing. The design of the vegetable greenhouse monitoring system is roughly divided into these three aspects: hardware circuit: introduction of sensors and core modules, drawing power supply module, serial port circuit, analog-to-digital conversion circuit, etc.; and software: mainly interface design; wireless Network design: The ZigBee protocol is used for networking, and the protocol content and related communication management procedures are designed.

Through simulation: After the temperature and humidity data are collected by the sensor, the collected data is viewed in the command program received by the controller; through the breakpoint test, it can be seen whether the transmission data of the wireless network is working properly. Finally, confirm that the designed monitoring system can complete all the designed functions and meet the design requirements.

Key words: Greenhouse planting; Wireless sensor network; Internet of things; ZigBee

目录

第1章绪论 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3本论文研究的主要内容 3

第2章大棚温湿度监控系统方案的需求分析和设计 4

2.1 系统需求分析 4

2.2 系统可行性分析 4

2.3系统的论证与设计 5

第3章温室大棚监控系统的设计与实现 7

3.1硬件设计.......... 7

3.1.1系统结构及框图 7

3.1.2温湿度传感器选择 8

3.1.3电源电路设计 9

3.1.4控制器电路 9

3.2 蔬菜大棚监控系统的无线传输网络设计 10

3.2.1参数配置 10

3.2.2加入网络流程 10

3.2.3无线传输协议设计 11

3.2.4具体指令设计 11

第4章无线通信调试 14

4.1 传输数据测试 14

4.2串口功能调试....... 15

4.3传感器采集数据的测试 16

第5章总结与展望 17

5.1总结 17

5.2展望....................... 17

参考文献 19

致谢 20

第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

我国自古以来都是十分有名的农业大国，并且农业也是每个国家中十分具有战略意义的产业之一，在国民经济占有不可替代的地位。农业生产的发展与土壤气候等条件息息相关。而且在我国大部分地区存在着山丘众多，大平原十分少，土壤条件，气候环境等外部环境十分复杂且变化较多，以上的天然的不利环境因素限制了我国农业的朝大规模的方向发展^[1]。我国的经济在这些年有了长足的发展，人们的生活水平与质量有了显著地提高，这样促使人们对农产品的品质提出了更高的需求，而传统的农业种植手段难以种植出那种高品质的农产品，这就使得传统种植方式会更加不能满足经济飞速发展后的人们的需求，为了解决这种供需矛盾就急切需要对传统的农业种植方法进行改革。这就必须运用现在最先进的农业种植方面的科学技术，在现有有限的的农业环境资源下，如何能够提高农产品的质量，是现在了抵挡在我国农业智能化进程一个必须解决的重要问题。同时也是我国科学工作者急切需要攻关的问题。

我国大部分地区，温室大棚规模增长幅度十分巨大。背后的主要原因有：一方面随着社会的快速发展，农村人口大量涌入城市，大量土地荒废下来，为土地的大规模流转奠定了基础；另一方面温室大棚可以带来更高的收益，例如当季蔬菜价格不高，不能为农户创造更高的价值，而温室大棚可以为种植反季节蔬菜提供条件，种植反季节蔬菜可以为农户提供更高的收益，在诸于这样的很多因素影响下，温室大棚等种植手段成为了很多农户的选项^[2]。

我国温室大棚的种植规模在某种程度上来说十分庞大，而很多地区的也逃脱不了大棚设备老旧，不智能的老问题，甚至有的地区种植手段还处在原始水平，农户在种植过程中耗费大量的人力，而且十分浪费物力，大棚作物的产量与质量均无法和科技含量较高的先进大棚相比，更为严重的是，长期在大棚内作业的农民，受大棚内高温度、高湿度和二氧化碳浓度的影响，使得他们的身体健康受到了很大的损害。这就需要有自动化、信息化的系统来帮助生产管理，减少人力物力耗费，提高作物产量，关爱农民健康，降低人工成本，提高收益^[3]。