论文总字数：18706字

目 录

1 绪论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2 关于论文的国内外研究现状 1

1.3 论文主要内容及意义 2

2 总体设计 3

2.1 外围模块 3

2.1.1 传感器技术 3

2.1.2 12864液晶模块技术 6

2.1.3 蓝牙数据通信技术 8

2.2 STM32 f103主控模块 9

2.3 MATLAB上位机数据分析界面 10

3 软件设计 12

3.1 系统各部分程序总述 12

3.2 下位机程序实现 13

3.2.1 开发环境介绍 13

3.2.2 温湿度传感器模块 13

3.2.3 光照度传感器模块 14

3.2.4 12864液晶显示模块 15

3.3上位机程序实现（MATLAB） 15

4 系统模拟测试结果 17

4.1 下位机单模块及联合调试 17

4.2 上位机界面制作及软件调试 18

4.3 总系统综合测试结果 19

5 总结与展望 20

5.1 此文工作总结 20

5.2 未来工作展望 20

参考文献 21

农业大棚智能监测分析系统

王雷雷

，China

Abstract:The modernize society won’t leave the intelligentize any more,and of course,the agriculture is no exception. Agricultural intelligence is often made up of a lot of sensor nodes to monitor the network,which

will charge the agriculture scientifically and effectively with the sensors gathering and sending information.So,to achieve high effective agriculture production,promote national argiculture,we must develop argiculture facilities and revelent projects,monitor the humidity,the temperature and the illuminance in the greenhouse reasonably,analyse datas,so then wo can make the environment which is good at growing vegetables and fruits.I believe this must be the effective key to develop argiculture.

This thesis will be introduced by forecast demand including using sensor with low power and cost consumption,using singlechip,using nowadays popular and convenient farway wireless bluetooth and using direct upper monitor GUI—MATLAB.We will also mention the most pivotal part of this thesis—the main control module STM32f103 singlechip,so we should stress its control reality.In addition,our thesis is bound to bring plan confirmation,chooseing material,debugging and other series of problems.At last,I try my best to take cost performance and production reality to my thesis,which may possess more or less market value.

Key words： STM32f103 singlechip,Bluetooth,MATLAB,upper monitor GUI

1 绪论

1.1 论文的研究背景

经济全球化的发展也给全世界带来了科技的进步，各国政府对物联网和嵌入式行业的政策倾斜，都使这一科技产业开始急速发展。根据国内外权威数据显示，物联网产业从1999年至今其发展已快速影响其他各个行业的产业，并给他们带来了巨大的效益。

而如今，人们又把这一新兴科技技术运用到农业中，派生出了一个时尚的名词--农业智能化。农业智能化技术是以智能为前提，以农业科学为基础的的一门综合科学^[18]。它是将各种嵌入式设备芯片运用到农业生产的各个环节中去，用它们获取各种农业环境信息，再通过通信设备将其传递在分析，最终实现了农业的科学化发展^[19]。

农业是人类历史上的最早最基础的产业，我们依靠农业来最早在自然中生产发展，才得以有了后来的这一切的文明，所以虽然农业在现代社会中所占比重不多，但是我们无论在哪个时代都应该重视这一最基本的产业^[15]。我们人类早期从事农业工作全靠经验、感觉和天气。而如今，温度、湿度、光照、各种气体浓度，如何实施可靠地自动监测分析，如何实行有效供给？我们通过信息化系统就能轻松实现我们的要求，农民不需要知道其中的信息传输原理，就能把农业生产做到最好。我们把这些运用到第一产业中来，可以大力改善人民的生活水平，使人民更加幸福。

1.2 关于论文的国内外研究现状

近代中国的科技起步晚，先进科技技术都依赖国外引进，所以我们先来谈谈国外。依靠他们先发制人的计算机技术和智能化控制理论的发展，近一个世纪以来，他们率先开展了农业方面的智能化研究，并在世界各地的试验基地都取得了不错的效益。 尤其是上个世界七十年代电子科学技术的飞速发展，更带来了温室环境监测分析控制技术^[14]。那些较为古老的温室控制方法，都存在着一定的缺陷，如若使用这些方法，要模拟复杂恶劣气候环境中作物所处的局部环境几乎是不可能的，要实现对各种条件的相互制约，相互影响的环境因素的综合控制同时也会很困难。上世纪八十年代以来，微型计算机的大力发张和智能芯片的问世，以单片机为主控模块的温室综合监测控制系统，在一些发达国家获得长足的发展，使他们在这个领域开拓了部分市场^[7]。国外现代化温室的内部设施已经发展到相对完善的水平，在数据通讯和管理方面，形成了具体的标准。

而到了我国，对于这项研究起步就相对晚了。但是我们国人的发展速度还是很快的。到了八九十年代，才开始有了对人工大棚进行的控制系统，如重庆柑橘所研制出的人工气候室的单片机控制系统；北京农业大学的小型分布式温室环境监控的计算机数据采集控制系统；中国农业化科学研究所研制的智能温室，由大棚本体，太阳能贮存系统、通风降温系统，智能灌溉系统，燃油热风加油系统，计算机环境参数的测控系统等一系列模块组成；中国农业大学集成研究重点实验室最早运用蓝牙通信设计了无线温室环境信息数据采集系统^[20]。这一个个研究成果共同组成了国内早期的农业智能化蓝图^[8]。我们在引进先进技术之后发展速度还是很理想的，到了现在，国内的智能农业也从无到有，从实验到运用。但从整个世界和目前国内的研究情况来看，我国的智能农业科研水平与国外先进水平人有较大差距，希望国家能在这一方面加大投入，改善国内现状。

1.3 论文主要内容及意义

此次论文的设计是以STM32系列单片机为平台的嵌入式主从端（上位机与下位机）监测分析系统，其中包括模拟大棚内的温湿度、光照度数据的实时采集和显示，下位机和上位机之间的无线蓝牙通信，用MATLAB制作的上位机数据分析界面。本文关键部分将从系统总体的硬件设计，软件设计出发来着重介绍毕业设计的每个重要细节，这些共同构成了我此次设计 的主体，缺少任何一个细节都将使系统变得不稳定。

人类社会文明的现代化发展离不开信息技术，正因为其新颖的研究与操作方法和多种学科技术的交叉集成；而最基础最古老的农业产业具有的地域性与季节性，使他们的联合具有较大的困难。然而人类偏偏善于解决困难，创造不可能^[9]。国家大力推进农业智能化，研究物联网在不同领域的集成实现，逐步探索国家统一的高效产品研发和农业物联网体系标准，构建国际化标准的智能服务平台，将为推动农业智能化发展，积累农业科学生产应用经验，推动农业物联网乃至其渗透的其他物联网产业的成长奠定坚实的基础。然而，理想往往会有一段距离。现代国民农业生产水平仍较明显地落后于其它物联网产业诸如环保、服务、医疗、交通、电子电力等其他行业^[10]。国家政府也没有一个统一的定位标准来科学有效的发展管理这方面的探索研究，特别是西部内陆城市，自身科技产业所占份额就严重不足，更谈不上用科学地方法去实现农业生产^[11]。东部发达城市虽然经济发展增速可观，但由于整体缺乏创新高效的科学思想，农业部门也没有发展这一方面的积极性，更加缺乏客观稳定的投入，从很大程度上严重阻碍了农业的进一步发展^[12]。所以，国家应该在此发挥重要作用，将其与可持续发展的战略联合起来，理清发展的思路。我相信，只有把最基本的最底层的产业打牢固了，我们的发展才不至于掉入谷底。其能推动第二第三产业的发展，能带动整个社会的长远发展，我们只有牢牢把握这一发展机会，这些不仅对于基础设施建设起到决定性作用，更能带动其他新兴产业的发展，对整个社会的发展能起到至关重要的作用。

2 总体设计

2.1 外围模块

2.1.1 传感器技术

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