温室大棚监测系统开发

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1、托普物联网开创智慧农业新时代！温室大棚监测系统开发摘要：托普物联网针对现有农业环境监控系统设计方式的不足，研究与开发了一套温室、大棚监测系统，用于测量空气温度、湿度及二氧化碳浓度。该系统引入Proteus与Keil软件联合调试的开发方式，采用C#语言构建了具有良好交互功能的上位机软件，引入Access数据库管理历史数据；解决了关键数据的处理、串口中断数据流的构建、Access数据库的设计、Proteus软件与上位机的通信等系统若干关键问题。系统实际运行良好，验证了所采用开发方式的有效性。关键词：温室，数据库系统，嵌入式系统，环境监测系统

2、，Proteus软件托普物联网是一家专业的物联网搭建团队，自08年来一直致力于中国物联网的推进和研发，响应国家政策的号召，推进全国的物联网覆盖速度，已有多项案例，并与多家大型农场合作，与浙江大学合作，将最新的系统技术应用于实际，对于技术的研发和社会的发展有着双重的推进作用。1开发环境1.1Proteus软件Proteus软件是由英国的LabcenterElectronics公司推出的单片机集成开发软件，可通过此软件搭建各种复杂的电路，并通过加载软件程序实现硬件仿真。本软件能够仿真51系列、AVR、PIC、ARM等主流单片机，软件集成了虚

3、拟示波器、逻辑分析仪等，从而建立起了完备的电子设计开发环境，能够为产品开发节约大量的硬件成本和调试周期。1.2Keil软件硬件总体设计本系统设计采用的是Keil51高级语言集成开发环境—KeiluVision3IDE，是由美国KeilSoftware公司推出的一款主流单片机程序开发软件，它提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。Proteus与Keil软件能够实现良好的联合调试功能，即：通过Proteus绘制硬件原理图，托普物联

4、网开创智慧农业新时代！Keil软件编写软件代码，在良好配置的前提下通过Keil软件调用Proteus软件进行仿真及预调试。1.3MicrosoftVisualStudio2008VisualStudio2008是一款集成开发环境，可用来创建Windows平台下的应用程序，也可以用来创建网络服务、智能设备应用程序和Office插件。它提供了部分“模板”代码、具有良好的界面开发环境、可智能检测错误等，这些优点使之成为上位机软件开发的主流开发环境。2硬件设计2.1硬件总体设计系统下位机以ATMEL公司的具有在线调试功能的农业工程学报2012年

5、178AT89S52单片机为核心。本系统能够对温室、大棚的空气湿度、温度、二氧化碳浓度进行监测，可通过串口实现上位机与主芯片的通讯。系统总体结构框图如图1所示。图1系统总体结构框图2.2各部分功能1）系统主芯片：本系统下位机以AT89S52单片机为主芯片，它实现了命令的接收、执行，并能够按照图1所示箭头方向传送数据流。2托普物联网开创智慧农业新时代！）信号采集部分：系统主要采集温室空气湿度、温度以及二氧化碳浓度，分别由SHT75与MG811完成。并且，MG811输出的是模拟数据（电压值），需经由电流放大电路以及转换电路将采集量转化为主芯

6、片能直接识别的数字量。3）下位机-上位机通信部分：本系统通过上位机监测界面控制传感器数据的采集，因此需要进行实时通信。采用RS-232串口通信协议进行通信，采用MAX232芯片进行电平转换。4）下位机命令输入与显示部分：外设按键可通过外部中断的形式输入命令，采用74HC148优先编码器对按键进行编码，并送入主芯片。为加强交互式功能，系统增加LCD1602液晶显示器显示命令执行结果，当传感器数值超过警戒值时通过LED灯报警。5）上位机部分：通过串口与主芯片通信，具有可视化界面，具有良好的交互功能。同时连接数据库，可以有效的记录并管理历史数

7、据。3软件系统结构3.1下位机软件设计下位机软件程序通过Keil软件进行编写，并始终注意软件的可移植性和可读性。在程序设计过程中主要采用模块化的设计方法，各模块之间尽量达到低耦合、高内聚的要求。下位机软件主要包括初始化程序模块、串口程序模块、A/D程序模块、SHT75程序模块、按键程序模块、LCD1602程序模块、LED警报灯程序模块共7个子程序模块。下位机的外设按键可以完成复位命令和帮助命令，分别实现系统复位操作和帮助信息显示。下位机主程序流程如图2所示，系统初始化完毕后等待上位机发送的运行命令，然后每隔1min对传感器数据进行自动采

8、集，并经串口上传至PC机。在延时过程中不断查询命令标志位Flag，若为1则表示已经进行过中断命令输入，此时需跳出延时循环，检测命令种类并执行相应程序，执行完毕后将命令标志位清0。托普物联网开创智慧农业新时代