自动温控农业大棚的设计.pdf

Automatic Control 自动化控制Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程 95【关键词】温度传感器 Wi-Fi 红外1 引言传统的农业大棚种植全靠经验，智慧农业大棚提供了一种科学化种植的方法，通过各类传感器实时监测环境的变化，再通过各类自动化控制设备实现环境的调节，使之适合农作物的生长，提高农作物的产量，本文设计了一自动温控农业大棚的设计文/王勤湧在不同季节种植不同蔬菜的需要农业大棚保持不同的温度，设计了一种可以自动调节温度的系统，通过温度传感器能够实时监测环境的温度，并可以根据温度的实际情况控制空调进行相应的调节，设计手机APP并通过Wi-Fi无线进行指定温度的设定，同时通过红外信号实现空调的实时控制，对现今智慧农业的设计方法提供了一个可选的思路。摘要种大棚温度控制方法，实现了智慧农业大棚的部分功能。2 手机APP端的开发设计使用安卓手机 APP 与终端 Wi-Fi 设备进行连接，并将设定的温度参数发送到终端，因此手机 APP 端主要实现以下几个功能：（1）Wi-Fi 的开启：打开 APP 后， 首先通过 Wi-FiManager.isWiEnabled() 查看Wi-Fi 是否开启，如果未开启，则通过 Wi-FiManager.setWiEnabled(true) 开启 Wi-Fi。（2）Wi-Fi 的扫描搜索：在点击扫描按钮后，通过 Wi-FiManager.startScan() 来开始扫描周边的 Wi-Fi 信号，同时创建一个广播接收者 BroadcastReceiver() 来获取扫描的结果，再通过 getScanResults()获取到扫描结果的集合。（3）Wi-Fi 的连接：连接时首先需判断 Wi-Fi 的加密方式，同时需判断是否保存过当前的 Wi-Fi 信息，如果未连接过，则需弹出密码输入框，接着调用 addNetwork() 和enableNetwork() 进行 Wi-Fi 的连接，在连接过程中，仍需使用广播接收者接收连接过程中返回的状态，如连接成功，则提示消息。（4）数据传输：需要创建两个线程分别实现数据传输和监听连接。3 温度控制电路的设计3.1 单片机最小系统单片机主控芯片选用 STC11L01，STC11L01 是一款增强型 8051 单片机，供电电压 2.4V3.6V，FLASH 存储容量 1K，共两个 16 位的定时器，能够满足红外信号的发射要求。最小系统如图 1 所示。其中串口 TXD,RXD 即可作为下载口，也连接 Wi-Fi 模块进行通讯， CTR 信号连接红外控制电路，Tem 信号连接温度传感器电路。3.2 Wi-Fi电路Wi-Fi 模块采用安信可 ESP8266 模块，内置 32bit 的 MCU，是一款超低功耗的 UART转 Wi-Fi 模组，板载 Wi-Fi 天线，空间占用小，模块的相关工作状态可通过发送串口 AT 命令进行任意切换，电路图如图 2 所示。在本设计中， Wi-Fi 模块需要设置为 AP服务器模式以供手机进行连接，相关操作步骤如下：7 下一步研究计划7.1 多功能融合方式探索本研究在雨水收集和处理装置与城市公路基础设施建设的融合上选择了与公交车站台进行融合，在后续学习和研究中尝试更多切实可行的融合方式，让雨水收集和利用功能在不耗费大量社会资源的情况下完成普及。7.2 公交站台人性化服务功能研究公共交通是人们日常生活中最为普遍的交通方式之一，将在以后的生活和学习中更多的将公交站台的人性化服务功能做进一步完善构想设计，给道路交通设施部门提供参考资料。7.3 装置支撑技术的更新限于本人目前所掌握的智能控制编程技术基础，我的研究设计在某些地方还不太成熟，功能的实现较为简单或易产生较大误差。我将继续学习智能控制编程技术，结合在相关领域发展趋势，不断完善我的做品设计，希望能为社会发展贡献力量。7.4 智能化设计理念的融入科学技术是推进变革的原动力，希望能将 上接 94 页本研究所做的创意设想与前沿科技理念融合，如在站台添加人脸识别功能，将符合乘客年龄阶段的有益消息推送至乘客手机。或添加语音查询服务，将在后续的研究中参考相关资讯进行学习调整。8 致谢本研究时长近 8 个月，在这段时间中，首先感谢的我父母，他们的支持和配合是我能有信心遵循自己的想法完成这一研究挑战的动力，期间也给了我很多建议。其次要特别感谢我的老师，老师在我的研究想法还未成熟的时候就一直悉心指导我，帮助我，教会我研究方法，给与很多关键性指导。通过这次研究，让我对科学有了新的认识，更进一步坚定了我的求学意识，不断钻研，探索利用科学改变生活的方法。再次感谢帮助过我的家人，老师们！（通讯作者：马萍萍）参考文献1王娜,郭娟.城市园林绿化用水现状的思考J.住宅与房地产,2017(24):65.2傅华.浅谈城市雨水的综合利用J.新西部(理论版),2015(04):10-11.3陈志杰.公交车站区域交通流运行行为的仿真研究D.北京交通大学,2014.4 吴 頔 .非常规水资源：水资源短缺现状下的必然之举 N. 中国水利报 ,2017-04-27(005).5王念欣.3R原则在物料循环体系中的探索与实践 J. 山东冶金 ,2019,41(02):61-62+64.6阮耀慧.浅谈人性化设计在城市环境中公交车站台的应用J.艺术科技,2019,32(13):188-189.7冯建文.智能公交站牌的交互设计J.现代装饰(理论),2014(02):20-22.8魏世源,孙伟海,陈志坚,肖立新.太阳能电池效率分析J.科学通报,2016,61(16):1748-1753.9 余 珺 瑞,杜友福,崔艳荣.智能公交人数检测方法研究J.电脑知识与技术,2018,14(27):267-268+280.通讯作者简介马萍萍，北京航空航天大学工程控制学硕士，现为北京市第十三中学通用技术学科教师。曾指导学生多次荣获全国机器人大赛，北京市科技创新大赛等竞赛一等奖。作者单位北京市第十三中学 北京市 100009自动化控制 Automatic Control96 电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 设置为 AP 模式：AT+CWMODE=2 改命令掉电不丢失 AT+CWSAP=“esp8266“,“12345678“,1,2 设置 Wi-Fi 的 SSID，密码，通道，加密方式，该命令掉电不丢失 AT+CIPAP=“192.168.4.2“, “192.168.4.1“,“255.255.255.0“ 设置 AP 模式的IP，网关，子网掩码，该命令掉电不丢失 AT+CIPMUX=1 开启多连接，重启丢失 , 多连接需关闭数据透传 AT+CIPSERVER=1,333 配置为服务器模式，端口号为 3333.3 红外电路及温度传感器电路红外电路采用 mos 管作为驱动，其中 R2作为限流电阻，红外信号的发射需要遵循一定的协议标准，各个厂家的标准有较大的差异，本设计采用格力空调的标准，主要参数包括：载波占空比：50%载波频率：38Khz逻辑 0：640us 有载波 +560us 无载波逻辑 1：640us 有载波 +1680us 无载波相关逻辑可采用定时器实现。温度传感器采用 DS18B20 数字温度传感器，通讯接口简单，当温度不在指定的范围时，可控制红外命令空调制冷或制暖。如图 3 所示。4 结束语设计采用安卓 APP 与 Wi-Fi 模块进行通讯，并通过 51 单片机发送红外信号控制空调，对现今智慧农业的设计提供了一种可选的参考方法。参考文献1章璐杰.基于物联网的智慧葡萄园管理系统的优化研究D.杭州:浙江大学,2017.2缪玲.基于Android平台的智慧农业信息采集系统的开发D.南京:南京邮电大学,2015.3 李 红 冰 . 基 于 STC11L04E 的 红 外 空调遥控系统的设计J.电子世界, 2018,(11):197-198.4孙忠祥.基于设备云平台的智能农业温室大棚远程监控系统的实现D.哈尔滨:哈尔滨理工大学,2017.5覃鲜艳.基于DS18B20的无线测温系统的研究与设计D.武汉:武汉理工大学,2012.作者简介王勤湧 （1985-），男，浙江省温州市人。讲师，硕士研究生。主要研究方向为嵌入式系统及应用。作者单位浙江安防职业技术学院 浙江省温州市 325000图3：红外电路及温度传感器电路图2：Wi-Fi电路图1：单片机最小系统