基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)

1、本 科 生 畢 業(yè) 論 文 *（題目小二號(hào)楷體加粗） *（作者姓名小二號(hào)楷體加粗）學(xué) 院：（全稱楷體三號(hào)加粗，文 字位于橫線中間，下同） 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職稱（或?qū)W位）： 年 月（三號(hào)楷體加粗居中）原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文（設(shè)計(jì)），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)生簽名： 年 月 日 指導(dǎo)聲明本人指導(dǎo)的 同學(xué)的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題

2、目大小、難度適當(dāng)，且符合該同學(xué)所學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)的要求。本人在指導(dǎo)過(guò)程中，通過(guò)網(wǎng)上文獻(xiàn)搜索及文獻(xiàn)比對(duì)等方式，對(duì)其畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，特此聲明。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄1 XXXXXX22 XXXXXX22.1 XXXXXX22.2 XXXXXX23 XXXXXX2N結(jié)論2致謝(可選項(xiàng)，若無(wú)就刪去)2參考文獻(xiàn)2附錄(可選項(xiàng)，若無(wú)就刪去)2基于51單片機(jī)的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)客戶端研究作者姓名（宋體四號(hào)，居中）（學(xué)院全稱 指導(dǎo)教師：XXX）(楷體五號(hào)，居中)摘 要物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，以物聯(lián)網(wǎng)為核心的基礎(chǔ)，在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，其用戶端延伸和

3、擴(kuò)展到任何物體與物體間，通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體和互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)物體的智能化識(shí)別、定位、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，它將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對(duì)話，創(chuàng)造一個(gè)智慧的世界。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中廣泛使用的是“M2M”(Machine-to-Machine)應(yīng)用，即“物物聯(lián)網(wǎng)”，驅(qū)使各行各業(yè)走向信息數(shù)字化和商業(yè)流程的自動(dòng)化。對(duì)于現(xiàn)在這樣一個(gè)高度信息化的社會(huì)，信息獲取至關(guān)重要，信息的多元化、豐富化、實(shí)

4、時(shí)性最為重要。這就要求我們要有多方面、多渠道及及時(shí)獲取信息的設(shè)備和手段，物聯(lián)網(wǎng)就更好的突出了它的優(yōu)勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有著重要的社會(huì)意義，無(wú)論是人們的日常生活，還是交通出行都帶來(lái)了前所未有的智能化。使人們生活更加便捷，更加方便。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；M2M；單片機(jī)；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；傳感器；RFIDAbstract Internet of Thingsis an important part of a new generation of information technology to the core foundation of things , extension and expans

5、ion of the network based on the Internet , the client-side extension and expansion into between any object and the object , through radio frequency identification (RFID) , infrared sensors, global positioning systems, laser scanners and other information sensing device , according to the agreed prot

6、ocol, to any object and connected to the Internet , information exchange and communication in order to achieve the object of intelligent identification , positioning, monitoring and management a network. Is an aggregation of applications and technology to enhance the development of modern informatio

7、n technology after a certain stage , it will all kinds of sensing technology , modern network technology and artificial intelligence and automation technology aggregation and integration applications, so that the wisdom of dialogue and objects to create a the wisdom of the world.Things are widely us

8、ed in applications "M2M" (Machine-to-Machine) applications , namely "material things" , driven by businesses to automate digitization of information and business processes. For now such a highly information-oriented society , access to information is critical , diversified inform

9、ation -rich , real-time nature of the most important. This requires that we have a multifaceted , multi-channel and timely access to equipment and means of information, things would be better highlight its advantages. IOT development has important social significance , whether it is people's dai

10、ly life, or traffic travel have brought unprecedented intelligence. Make people's lives easier , more convenient.Keywords: Internet of Things; M2M; MCU; wireless networks; sensor; RFID1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的意義1.1 物聯(lián)網(wǎng)的介紹物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、視頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造成的一個(gè)覆蓋世界上萬(wàn)事萬(wàn)物的“Intern

11、et of Things”。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無(wú)需人的干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)利用局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過(guò)新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它包括互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上所有的資源，兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)中所有的元素（所有的設(shè)備、資源及通信等）都是個(gè)性化和私有化的。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別（RFID）技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品（商品）的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享，所以物聯(lián)網(wǎng)就是“物物聯(lián)網(wǎng)”，常被稱作為“M2M”。物聯(lián)網(wǎng)利用的是二維碼標(biāo)簽、射頻識(shí)

12、別標(biāo)簽（RFID）、各類傳感器/敏感器件等技術(shù)和設(shè)備，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與電信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交互，支持智能的信息化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)信息基礎(chǔ)設(shè)施與物理基礎(chǔ)設(shè)施的全面融合，最終形成全社會(huì)統(tǒng)一的智能基礎(chǔ)設(shè)施。這類感知設(shè)備是能夠讓物體“開(kāi)口說(shuō)話，相互交流”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的網(wǎng)絡(luò)中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，傳感器感知相關(guān)物體相關(guān)信息，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品（商品）的識(shí)別和物物間的相互信息交換，進(jìn)而通過(guò)開(kāi)放新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。 1.2 物聯(lián)網(wǎng)的意義 物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前各國(guó)政府都

13、寄予極大希望的未來(lái)增長(zhǎng)領(lǐng)域，因而都采取各種激勵(lì)和扶持政策。我國(guó)政府也高度重視這一領(lǐng)域的發(fā)展，已經(jīng)將其列入國(guó)家重點(diǎn)支持的新興產(chǎn)業(yè)之一。國(guó)家工業(yè)和信息化部發(fā)布"十二五"物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃中提出，到2015年，我國(guó)要在物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研究與制定、產(chǎn)業(yè)鏈條建立與完善、重大應(yīng)用示范與推廣等方面取得顯著成效，初步形成創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用牽引、協(xié)同發(fā)展、安全可控的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展格局。預(yù)計(jì)到2015年我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)5千億元，2020年將達(dá)到萬(wàn)億元級(jí)。如此大規(guī)模的市場(chǎng)需求以及政府政策性的支持，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景是不言而喻的。1.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的提出及應(yīng)用，解決了交通、電

14、力和醫(yī)療等行業(yè)上的一些問(wèn)題。從通信的角度，現(xiàn)有通信主要是人與人的通信,而物聯(lián)網(wǎng)涉及的通信對(duì)象更多的是“物與物”或者“人與物”，僅僅就目前涉及的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用而言，就至少有交通、教育、醫(yī)療、物流、能源、環(huán)保、安全等，應(yīng)用領(lǐng)域如圖1所示。涉及的個(gè)人電子設(shè)備，至少可能有電子書(shū)閱讀器、音樂(lè)播放器、DVD播放器、游戲機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、家用電器等等。如果這些所謂的“物”都納入物聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用范疇，其潛在可能涉及的通信連接數(shù)可達(dá)數(shù)百億個(gè)，為通信領(lǐng)域的擴(kuò)展提供了巨大的發(fā)展空間。 圖1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域 2 物聯(lián)網(wǎng)客戶端的設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)主要包括三大結(jié)構(gòu)：感知層、傳輸層和應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)的工作過(guò)程是：感知層實(shí)現(xiàn)

15、數(shù)據(jù)信號(hào)的采集處理，通過(guò)RFID射頻識(shí)別、GPS定位系統(tǒng)、機(jī)器視覺(jué)、激光掃描器等傳感設(shè)備，將獲取的信息通過(guò)相應(yīng)的運(yùn)算處理后交給傳輸層；由傳輸層將數(shù)據(jù)通過(guò)廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、GPRS、藍(lán)牙、wifi等相關(guān)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層；應(yīng)用層收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)看、遠(yuǎn)程無(wú)線控制終端、應(yīng)用層用戶可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理等等。在本設(shè)計(jì)中將以應(yīng)用層客戶端為研究對(duì)象，將詳細(xì)介紹基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)溫室大棚的客戶端設(shè)計(jì)過(guò)程。2.1 客戶端的結(jié)構(gòu)在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)中，客戶端是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互或者是設(shè)備間交互的一個(gè)通道，所以設(shè)計(jì)好客戶端是準(zhǔn)確監(jiān)控好感知層的關(guān)鍵。在本系統(tǒng)中，主控端主要采集溫室大棚的溫度、濕度、二氧化碳濃度

16、等信息，將采集的數(shù)據(jù)傳到客戶端。監(jiān)控室客戶端在收到相關(guān)數(shù)據(jù)后通過(guò)12864LCD液晶顯示器顯示出來(lái)，同時(shí)監(jiān)控室也能無(wú)線調(diào)節(jié)溫室大棚內(nèi)的設(shè)置參數(shù)，還將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控，采用可視化編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)界面友好的環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理操作。整個(gè)客戶端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。RF無(wú)線433MHz射頻模塊STC89C52主控芯片232轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)接口模塊12864LCD顯示器圖2 客戶端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路采用Altium Designer 2009軟件設(shè)計(jì)。Altium Designer以其簡(jiǎn)單操作、強(qiáng)大的功能而深受設(shè)計(jì)者的親睞，他不僅僅可

17、以完成原理圖的設(shè)計(jì)、PCB的設(shè)計(jì)，而且還可以做到錯(cuò)誤校驗(yàn)、自動(dòng)布線、設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置等等，同時(shí)其信號(hào)仿真和可編程邏輯設(shè)計(jì)技術(shù)的融合使得電子設(shè)計(jì)軟件能處理更為復(fù)雜的系統(tǒng)，從而真正的為每一個(gè)電子設(shè)計(jì)師提供最優(yōu)質(zhì)的電路設(shè)計(jì)工具，所以他當(dāng)之無(wú)愧的成為了使用范圍最為廣泛的EDA軟件之一。軟件的工作界面如圖3所示。圖3 Altium Designer工作界面2.2.1 Altium Designer軟件設(shè)計(jì)電路的步驟和方法一個(gè)電路的設(shè)計(jì)是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)構(gòu)思、整體方案設(shè)計(jì)、原理設(shè)計(jì)到各部分物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全部過(guò)程，設(shè)計(jì)電路的目的最終是為了做出PCB印制電路板。電路設(shè)計(jì)流程如圖4所示：1） 項(xiàng)目分析 從整個(gè)項(xiàng)目的角度分析

18、項(xiàng)目的功能需求，分析要實(shí)現(xiàn)需求應(yīng)采取的方案，選擇什么樣的CPU以達(dá)到預(yù)期的效果。所以項(xiàng)目分析將決定電路原理圖的設(shè)計(jì)以及PCB印制電路設(shè)計(jì)。2） 元器件圖的繪制及封裝的繪制 雖然功能強(qiáng)大的Altium Designer軟件系統(tǒng)自帶了豐富的元器件庫(kù)和PCB庫(kù)，但是也不可能完全包含所有廠家的元器件封裝，針對(duì)軟件自帶庫(kù)中沒(méi)有的元器件及封裝，都是需要我們?cè)O(shè)計(jì)人員自己繪制的，以建立自己的元器件庫(kù)。3） 設(shè)計(jì)電路原理圖 原理圖反應(yīng)整體系統(tǒng)功能原理的電路鏈接圖繪制電路原理圖的時(shí)候，根據(jù)項(xiàng)目的難易程度考慮是否選用分層設(shè)計(jì)。Altium Designer帶有強(qiáng)大的ERC校驗(yàn)功能，繪制好電路圖后，可進(jìn)行ERC校驗(yàn)，

19、檢查設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。4） 設(shè)計(jì)PCB電路板 繪制完電路原理圖后，對(duì)原理圖的每一個(gè)元件添加封裝。完成封裝添加之后即可將原理圖的元器件導(dǎo)入PCB工程，導(dǎo)入PCB工程后的首要工作是繪制板子形狀，并且確定將要設(shè)計(jì)板子的層數(shù)。做好這些準(zhǔn)備之后，即可開(kāi)始對(duì)PCB電路板進(jìn)行布局、布線，最后根據(jù)情況確定是否要敷銅。最后同樣利用DRC校驗(yàn)板子是否有錯(cuò)誤。5） 資料整理 完成以上工作后，電路的設(shè)計(jì)的最后一道工序就是資料整理。元器件清單的生成、原理圖、PCB文件的保存等，以便焊接、調(diào)試和維修的時(shí)候方便參考。開(kāi)始運(yùn)行軟件設(shè)置圖紙繪制原理圖繪制PCB圖資料整理圖結(jié)束圖4 電路設(shè)計(jì)流程2.2.2 硬件模塊設(shè)計(jì)1）單片機(jī)系統(tǒng)

20、設(shè)計(jì)首先是單片機(jī)的選型，本設(shè)計(jì)中采用宏晶科技的STC89C51單片機(jī)2，該芯片是51芯片的加強(qiáng)版。STC89C51單片機(jī)具有提高M(jìn)CU的運(yùn)行速度，運(yùn)行穩(wěn)定，價(jià)格便宜，良好的性價(jià)比等特點(diǎn)，其支持的最高時(shí)鐘為80M，這樣能最大限度地提高M(jìn)CU的運(yùn)行速度；具有雙倍速功能，支持6時(shí)鐘周期模式運(yùn)行；具有ISP在線系統(tǒng)編程功能，大大縮短開(kāi)發(fā)復(fù)雜度，同時(shí)可節(jié)省購(gòu)買(mǎi)編程器的額外投入；STC89C51單片機(jī)內(nèi)部包括8KB的Flash程序存儲(chǔ)器ROM、1KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，與普通的8051單片機(jī)完全兼容，而51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境也很成熟3：如KeilC語(yǔ)言廣泛地應(yīng)用于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，這對(duì)于縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

21、周期有著很重要的意義。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖5所示。圖5 單片機(jī)最小系統(tǒng) 2）RF射頻模塊設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)無(wú)線通信采用SI4432無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的來(lái)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)控制Si4432實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的收發(fā)5?？蛻舳酥心K收到數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的解碼處理，并以SPI接口的方式傳給客戶端的單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。Si4432是一款低于1GHz高性能射頻收發(fā)器。其主要針對(duì)工業(yè)、科研和醫(yī)療(ISM)以及短距離無(wú)線通信設(shè)備(SRD)。SI4432輸出功率可達(dá)+20dBm，接收靈敏度達(dá)到-121dBm，可提供對(duì)數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖FIFO、接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)、空閑信道評(píng)估(CCA)、喚醒定時(shí)器、低電壓檢測(cè)、溫度

22、傳感器、8位AD轉(zhuǎn)換器和通用輸入/輸出口等功能的硬件支持6。其電路如圖6所示。圖6 Si4432無(wú)線射頻模塊電路接口圖 3）12864LCD顯示器電路設(shè)計(jì) 由于本系統(tǒng)信息顯示量大，所以設(shè)計(jì)中選用12864漢字圖形點(diǎn)陣液晶作為顯示模塊。該模塊內(nèi)置128*64-12漢字圖形點(diǎn)陣的液晶顯示控制模塊，用于顯示漢字及圖形4。該芯片共內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16*16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符的ASCII字符庫(kù)（8*16點(diǎn)陣）及64*256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。為了能夠簡(jiǎn)單、有效地顯示漢字和圖形，該模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)有2MB的中文字型CGROM和64*256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域；同時(shí)，該模塊還提供有4組可

23、編程控制的16*16點(diǎn)陣造字空間；除此之外，為了適應(yīng)多種微處理器和單片機(jī)接口的需要，該模塊還提供了4位并行、8位并行、2線串行以及3線串行等多種接口方式。硬件連接圖如圖7所示。圖7 12864LCD顯示器電路4）TTL轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊設(shè)計(jì) 由于STC89C52單片機(jī)無(wú)法支持以太網(wǎng)接口功能，所以設(shè)計(jì)中采用串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到數(shù)據(jù)能夠正常上傳服務(wù)器7。設(shè)計(jì)中的232轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊采用美國(guó)微芯公司的PIC18F66J60方案，其設(shè)計(jì)原理圖見(jiàn)附件A所示。3 物聯(lián)網(wǎng)客戶端軟件設(shè)計(jì)客戶端軟件部分設(shè)計(jì)包括客戶端WEB網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和單片機(jī)程序設(shè)計(jì)兩大部分：3.1 WEB網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)WEB是一種體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)它可以

24、訪問(wèn)遍布于 Internet 主機(jī)上的鏈接文檔。WWW 之所以能夠很快 風(fēng)靡全世界，主要是因?yàn)樗峁┝顺?jí)文本的各種媒體文件形式，人們利用超級(jí)鏈接就可以方便地訪問(wèn)分布在世界各地的豐富網(wǎng)絡(luò)信息資源8。而從本質(zhì)上講，Web 是基于客戶機(jī)/服務(wù)。 Web技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要是服務(wù)器端的應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，為客戶實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)連接，主要的WEB技術(shù)有.net，asp，jsp，spring，structs等10。在本設(shè)計(jì)中的客戶端采用WEB網(wǎng)頁(yè)實(shí)時(shí)對(duì)智能溫室大棚實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。3.1.1 WEB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)客戶端WEB監(jiān)控界面主要包含用戶注冊(cè)、用戶登

25、錄、用戶可視化監(jiān)控和控制界面以及歷史數(shù)據(jù)查詢界面、錯(cuò)誤提示等5個(gè)部分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示。 錯(cuò)誤提示用戶注冊(cè)用戶登錄用戶可視化 監(jiān)控界面服務(wù)器程序歷史數(shù)據(jù)查詢圖8 WEB客戶端結(jié)構(gòu)圖3.1.2 WEB功能描述WEB客戶端監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、二氧化碳濃度、等數(shù)據(jù)通過(guò)RF射頻無(wú)線傳輸?shù)娇蛻舳嗽O(shè)備上，客戶端通過(guò)以太網(wǎng)傳遞到服務(wù)器，在服務(wù)器上通過(guò)WEB頁(yè)面將數(shù)據(jù)以可視化的界面呈現(xiàn)在監(jiān)控人員眼前，如果傳感器上報(bào)的參數(shù)超標(biāo)，系統(tǒng)出現(xiàn)閾值告警，并可以自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。WEB客戶端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)查詢9；系統(tǒng)可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，形成知識(shí)庫(kù)，以備隨時(shí)進(jìn)行處理和查詢。系統(tǒng)

26、還可以將采集到的數(shù)值向用戶展示時(shí)間分布狀況圖和空間分布狀況。 錯(cuò)誤報(bào)警；系統(tǒng)允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，超出范圍的錯(cuò)誤情況會(huì)在系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)注，以達(dá)到報(bào)警的目的。3.2 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)客戶端實(shí)現(xiàn)通過(guò)型號(hào)為SI4432的無(wú)線射頻IC模塊接收到來(lái)自終端采集的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過(guò)12864LCD顯示器顯示，通過(guò)將數(shù)據(jù)通過(guò)串口輸出，232轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器上。以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控?？蛻舳藛纹瑱C(jī)程序流程圖如圖9所示。 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化While（1）是 RF是否收 到數(shù)據(jù)否 LCD顯示檢測(cè)的值 串口發(fā)送數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)模塊 結(jié)束圖9 客戶端主程序流程圖 客戶端采用STC89C52單片機(jī)為主

27、控芯片，主要完成對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)的接收、12864LCD液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)、串口數(shù)據(jù)的收發(fā)等功能1。Si4432使用4線SPI，即MOSI、MISO、SCK和nSEL，MOSI用于從單片機(jī)到Si4432的串行數(shù)據(jù)傳輸；MISO用于從Si4432到單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)傳輸；SCK用于同步 單片機(jī)和Si4432之間在MOSI和MISO線上的串行數(shù)據(jù)傳輸；nSEL作為片選信號(hào)，只有片選信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)Si4432的操作才有效。單片機(jī)通過(guò)SI4432獲取到了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)在LCD上顯示，設(shè)計(jì)中的12864LCD為8為并行總線模式，單片機(jī)通過(guò)RS/RW端對(duì)LCD模塊按照規(guī)定的協(xié)議寫(xiě)入數(shù)據(jù)和命令，即可

28、實(shí)現(xiàn)對(duì)12864顯示器的操作。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸采用的是232轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，在這部分程序設(shè)計(jì)中，只是對(duì)串口數(shù)據(jù)的處理，當(dāng)RF收到數(shù)據(jù)時(shí)，將該數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)；當(dāng)串口收到以太網(wǎng)傳來(lái)的控制命令時(shí)，將還控制命令通過(guò)SI4432模塊傳輸?shù)街骺囟?，以?shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)設(shè)備的控制。串口數(shù)據(jù)的接收采用中斷方式，程序流程圖如圖10所示。 開(kāi)始 中斷初始化等待串口中斷產(chǎn)生RF發(fā)送WEB的控制 命令到主控端 結(jié)束圖10 客戶端中斷程序流程圖4  功能仿真 6.1 軟件介紹 在這部分工作中用到了medwin3和Proteus兩個(gè)軟件，其中Medwin3用來(lái)編譯程序并

29、生成hex文件，裝入Proteus仿真圖的芯片中，通過(guò)仿真結(jié)果一步步進(jìn)行調(diào)整最后達(dá)到預(yù)期的功能。 6.1.1  PROTEUS PROTEUS軟件是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的EDA工具。微控制器系統(tǒng)相關(guān)的仿真需建立編譯和調(diào)試環(huán)境，可選擇MedWin V3 軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時(shí)還支匯編和C語(yǔ)言的程

30、序設(shè)計(jì)。Proteus的界面友好易學(xué)，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強(qiáng)大的功能。 其革命性的功能是：將電路仿真和微處理器仿真進(jìn)行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進(jìn)行處理器編程調(diào)試，并進(jìn)行功能驗(yàn)證，通過(guò)動(dòng)態(tài)器件如電機(jī)、LED、LCD、開(kāi)關(guān)等，實(shí)時(shí)看到運(yùn)行后的輸入、輸出的效果。Proteus為我們建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。 6.2仿真過(guò)程 通常在仿真過(guò)程中會(huì)遇到很大的麻煩。在程序匯編通過(guò)之后程序不一定是正確的，比如我剛開(kāi)始進(jìn)行仿真時(shí)數(shù)碼管并不進(jìn)行顯示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)應(yīng)該是置零的置一了，應(yīng)該置一的置零了。改正之后發(fā)現(xiàn)雖然走時(shí)程序正常了，但是調(diào)時(shí)中出現(xiàn)了大量的問(wèn)題，更不要說(shuō)

31、鬧鈴和定時(shí)程序了。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中程序的修改貫穿始終，在修改的過(guò)程中一定要條理清晰，認(rèn)真細(xì)心。 6.2.1仿真圖的繪制 在使用Proteus進(jìn)行仿真時(shí)，由于無(wú)法仿真出RF4432無(wú)線通信和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)以太網(wǎng)的的效果，所以仿真中只能對(duì)12864LCD顯示效果進(jìn)行仿真，所以不用畫(huà)出射頻驅(qū)動(dòng)電路以及以太網(wǎng)電路相關(guān)仿真圖。繪制結(jié)果如圖11所示。圖11 電路仿真圖6.2.2功能的實(shí)現(xiàn) 在繪制仿真圖之后，要向單片機(jī)裝入程序，從而使單片機(jī)開(kāi)始工作并帶動(dòng)整個(gè)電路工作，裝入過(guò)程為：點(diǎn)擊單片機(jī)，選擇所編譯程序的輸出hex文件，確定即可。此時(shí)單片機(jī)會(huì)按照程序所設(shè)定的功能進(jìn)行工作，仿真結(jié)

32、果如圖11所示。圖11 仿真結(jié)果結(jié) 論本次設(shè)計(jì)研究的范圍較廣，主要涉及到了物聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術(shù)、RF無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、WEB網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和基于Altium Desginer的電路設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)中通過(guò)設(shè)計(jì)電路圖和編寫(xiě)軟件控制程序，軟件仿真達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。歸納起來(lái)有以下幾點(diǎn)： （1）本課題實(shí)現(xiàn)了通過(guò)RF無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)獲取到無(wú)線數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了客戶端與主控端的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能。 （2）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)使用了STC89C52單片機(jī)、AMS1117-3.3V電源穩(wěn)壓芯片、LCD12864液晶顯示器、SI4432無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊、串口電路以及232轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路等。（3）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括程序初始化、RF射頻數(shù)據(jù)處理、串口數(shù)據(jù)接

33、收中斷處理、LCD顯示器顯示內(nèi)容控制等，軟件操作方便和容易修改。當(dāng)然，本畢業(yè)設(shè)計(jì)還存在不足之處，系統(tǒng)中為了方便測(cè)試，客戶端數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器采用了以太網(wǎng)的形式，在實(shí)用中常常會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)布線的問(wèn)題而受到環(huán)境因數(shù)的制約，當(dāng)然設(shè)計(jì)中只要對(duì)該部分設(shè)計(jì)稍加改動(dòng)，即可采用GPRS的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到服務(wù)器上的無(wú)線傳輸?？傊@次設(shè)計(jì)從軟件編寫(xiě)、調(diào)試到軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試，我傾注了大量 的時(shí)間和心血。真是曾經(jīng)為程序的編寫(xiě)而冥思查找過(guò)，曾經(jīng)為無(wú)法找出錯(cuò)誤而郁悶苦惱過(guò)，也曾經(jīng)為某一功能不能實(shí)現(xiàn)而猶豫彷徨過(guò)，但最終我成功了。在這個(gè)過(guò)程中我不僅品味到了結(jié)果的喜悅，更明白了過(guò)程的彌足珍貴。參考文獻(xiàn)1 李陪金.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)

34、案例教程.西安：西安電子科技大學(xué)出版社    2008.1 2 張志良.單片機(jī)原理與控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 3 周立功.單片機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū).廣州：廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司出版社4 戴佳 .51單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講.北京：電子工業(yè)出版社    2006.4 5 陳光東.李東，馬晉等單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M武漢：華中理工大學(xué)出版社，2009：35-416 趙軍輝. 射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2008：1-7.7 李華.李東.MC

35、S51/98系列單片機(jī)原理與應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19978 張念魯,劉紅屏.WEB 程序設(shè)計(jì)教程M.高等教育出版社,2004.1 9 宣小平,但正剛,張文藝.ASP數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航M.人民郵電出版社,2003.1 10 丁貴廣,閆允一,孟繁杰.ASP及ASP.net編程基礎(chǔ)與實(shí)例M.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.1 附件 A 232轉(zhuǎn)以太網(wǎng)電路原理圖：附件 B 客戶端電路原理圖：附錄 C關(guān)鍵性的程序：/*SI4432相關(guān)函數(shù)*/*數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)*/void sending()SpiWriteRegister(0x07, 0x01);SpiWriteRegister(0x7F, 0x4

36、2);SpiWriteRegister(0x7F, 0x55);SpiWriteRegister(0x7F, 0x54);SpiWriteRegister(0x7F, 0x54); SpiWriteRegister(0x7F, 0x4F); SpiWriteRegister(0x7F, 0x4E);SpiWriteRegister(0x7F, 0x31);SpiWriteRegister(0x7F, 0x0D);SpiWriteRegister(0x05, 0x04);SpiWriteRegister(0x06, 0x00);ItStatus1 = SpiReadRegister(0x03);

37、ItStatus2 = SpiReadRegister(0x04);SpiWriteRegister(0x07, 0x09);while(NIRQ = 1);ItStatus1 = SpiReadRegister(0x03);ItStatus2 = SpiReadRegister(0x04);for(delay = 0; delay < 10000;delay+);SpiWriteRegister(0x05, 0x03); SpiWriteRegister(0x06, 0x00); ItStatus1 = SpiReadRegister(0x03);ItStatus2 = SpiReadRegister(0x04);SpiWriteRegister(0x07, 0x05);/*寫(xiě)寄存器子函數(shù)*/void SpiWriteRegister (U8 reg, U8 value) uchar i,Temp_byte; NSS = 0; Temp_byte = (reg|0x80);/write data into the SPI register for(i = 0x00; i < 0x08; i+) if(Temp_byte&a