现如今智慧农业发展迅速，对农作物环境进行在线监测是其中十分重要的一个环节，一个良好的环境是农作物生长之根本，因此，研究如何对环境参数进行实时检测是非常具有现实意义。在传统农业中，由于农作物面积大，人工采集环境参数费时费力且实时性差。为了解决这个问题，利用传感器和无线网络实现对农业生产环境的远程实时监测，系统主要可分为主机和从机两部分，两个部分的微控制器都是采用的是STM32F103C8T6，主从机共同的部分是工作在2.4GHZ频段的无线通信模块NRF24L01，从机端配备有温湿度传感器DHT11芯片和光照度传感器BH1750芯片；主机端数据的显示通过0.96寸的OLED屏。从器件选型方面可以看出系统能够满足低成本、实时性高的要求。
目录
一、引言 1
（一）课题背景 1
（二）课题意义 1
（三）本文主要研究内容 1
二、系统总体方案设计 2
（一）设计选型 2
（二）总体设计架构 2
（三）无线通信模块介绍 3
三、系统硬件设计 5
（一）系统硬件原理图 5
（二）STM32单片机介绍 5
（三）无线通信模块NRF24L01设计 9
（四）主机端功能模块设计 9
1.OLED液晶显示模块设计 9
2.报警模块设计 10
3.按键模块设计 11
（五）从机端功能模块设计 11
1.DHT11温湿度采集模块设计 11
2.BH1750光照度采集模块设计 13
四、系统软件设计 14
（一）系统软件总体结构 14
（二）DHT11温湿度采集程序设计 16
（三）BH1750光照度采集程序设计 17
（四）无线通信模块程序设计 18
（五）显示模块程序设计 21
（六）报警模块程序设计 21
五、系统实现 22
（一）焊接调试 22
（二）功能调试 24
总结 26
致谢 27
参考文献 28
附录 29 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072^ 

一、引言
（一）课题背景
现如今智慧农业发展迅速，智慧农业之“智慧”于减少了人为的干预，解放了人的双手，使得农业生产迎来自动化[1]。不同于传统农业，智慧农业更加偏向数字化，其中学科领域涵盖了通讯、传感器和计算机等等，通过计算机技术，帮助人们在远离现场的情况下，依旧能做到在线远程精准测量、在线远程操控，这样就能够提高基建管理水平，为农业生产提供智能化决策[2]。在智慧农业的概念中，更加注重的是对农作物生长环境的智能管理，因为一个良好的环境是农作物生长之根本，依托于新兴的物联网技术，将各种环境传感器部署在农作物生长现场中，通过远程实时对农作物环境检测，实时远程调控，使得农业生产活动变得更加智慧[3]。
（二）课题意义
如背景中提到，环境监测是农业生产活动中至关重要的一环，做好环境监测这个工作能够推进农业智慧化的程度。在传统农业中，由于农作物面积大，通过人工采集环境参数的方式费时费力且实时性差，而在智慧农业中，多学科知识的集合使得农业生产效率得到大幅度提高，利用远程实时采集环境参数、报警以及控制的方式代替人工采集，这样一方面可以解决劳动力欠缺的问题，另一方面科学地智能管理能够提高农作物的产量 [4]。
（三）本文主要研究内容
本课题旨在设计的是一款基于2.4GHz频段无线通信技术、传感器技术的智能环境监测系统，分为主机和从机两个部分，主机和从机都分别包含了自身独立的硬件和软件系统。从机主要负责实时采集当前现场环境参数，主要包含有温度、湿度和光照度，并将采集到的参数通过NRF24L01发送给主机；主机端主要负责接收从机发过来的各个环境参数并处理，OLED屏用来展示其处理结果，同时主机端必须具有智能报警功能，当各个环境参数超出程序里设定的最大值时，触发蜂鸣器和LED进行声光报警以提示用户，并且用户可以通过按键一键取消当前触发的报警。综上分析，可分解出如下的系统需求：
环境参数的实时采集功能，包含温度、湿度和光照度；
无线通信功能，实现主从两端数据的无线交互；
参数实时显示功能，主机端实时显示出从机端采集到的各种传感器参数；
自动报警功能，主机端实时判断环境参数是否超预先设定的阈值，超过时，主机端要根据具体的条件分不同的情况进行报警以提示用户，报警结合蜂鸣器和LED灯实现。
一键取消报警功能，主机端触发报警后，用户可以通过按键模块一键取消当前已经触发的报警，通过设置一个合理的时间窗来判别报警是否依然存在，当用户取消报警后，如果在时间窗有效范围内环境参数已经降低至所设定的阈值以下，则报警自动取消，否则在时间窗后，需要再次触发报警以提示用户。
二、系统总体方案设计
（一）设计选型
本课题利用传感器和无线通信技术对环境实时监测，系统可分为主机和从机两部分，主从机共同的部分是微控制器STM32F103C8T6和无线通信模块NRF24L01，从机端配备有温湿度传感器DHT11和光照度传感器BH1750；主机端数据的显示通过0.96寸的OLED屏。从器件选型方面可以看出系统能够满足低成本、实时性高的要求。
（二）总体设计架构
系统整体框架分别从主机端和从机端进行分析，其中从机端系统框架如图21所示，主机端系统框架如图22所示。


图21 从机系统框架


图22 主机系统框架
下面将主机端和从机端构成的整体系统进行分析，具体如下：
系统的数据处理主要由STM32F103C8T6完成，从机系统输入为两个环境监测传感器，分别是用于测量温度和湿度的DHT11和用于测量光照度的BH1750；系统输出通过NRF24L01通信模块，将实时测量到的各个传感器数据发送到主机端。主机系统输入为NRF24L01和按键模块，系统输出一方面通过OLED液晶显示屏用来作为数据展示，另一方面通过蜂鸣器和LED灯构成系统UI显示，如果有报警则触发报警输出。
1、电路供电部分：整个电路基本工作电压为5V，可通过最小系统外接USB提供5V供电。

原文链接：http://www.jxszl.com/jsj/wlw/608440.html