農(nóng)田多功能蟲害遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

[10]。同時將雨滴傳感器與電網(wǎng)相結(jié)合，實現(xiàn)當(dāng)下雨時自動關(guān)閉電網(wǎng)，以避免電網(wǎng)設(shè)備受損及人員傷亡的情況發(fā)生。圖2.5高壓電網(wǎng)圖2.6誘蟲燈圖2.7雨滴傳感器2.2.5稱重模塊稱重傳感器可以安裝在蟲害管理設(shè)備的收集箱上，用于監(jiān)測害蟲尸體的重量。當(dāng)害蟲尸體積累到一定重量（例如500g），稱重傳感器會檢測到其重量變化，SG90舵機也會關(guān)閉箱蓋，信息會傳輸?shù)焦芾韱T的手機應(yīng)用程序上，以便管理人員進行及時處理和清除。圖2.8HX711稱重傳感器圖2.9SG90舵機2.2.6傳感器模塊光強傳感器是一種能夠測量光線強度的傳感器。它可以將周圍環(huán)境中的光線變化轉(zhuǎn)換成電壓信號，通過處理電壓信號來獲得光線強度。在該系統(tǒng)中，光強傳感器用于監(jiān)測農(nóng)田環(huán)境的光照情況，當(dāng)太陽光線直射到傳感器時，系統(tǒng)將判斷光照強度是否合適，從而更好地掌握農(nóng)田作物的生長和成熟情況。圖2.10光強傳感器MQ-2煙霧傳感器是一種用于監(jiān)測周圍環(huán)境中的煙霧濃度的傳感器。它通過檢測空氣中懸浮微粒的數(shù)量和濃度，來判斷當(dāng)環(huán)境中存在煙霧時，煙霧的濃度和程度。在本系統(tǒng)中，煙霧傳感器可用于監(jiān)測農(nóng)村地區(qū)的預(yù)防火災(zāi)，如果周圍環(huán)境開始出現(xiàn)煙霧，系統(tǒng)會及時將信息傳遞到手機端提醒，以便及時處理。圖2.11MQ-2煙霧傳感器

DHT11溫濕度傳感器可以采集農(nóng)田環(huán)境中的氣溫和濕度變化，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制中心或管理員的手機應(yīng)用程序中。這些數(shù)據(jù)可以幫助管理員判斷農(nóng)田環(huán)境的溫濕度是否適宜作物生長，并根據(jù)實際情況來控制水分供應(yīng)、調(diào)整通風(fēng)、及時防御病蟲害等，進而提高農(nóng)田環(huán)境的生產(chǎn)效益。圖2.12DHT11溫濕度傳感器GY-25角度傳感器可以感知相對位置和旋轉(zhuǎn)角度。在本系統(tǒng)中，角度傳感器可以用于監(jiān)測收集箱的傾斜角度，當(dāng)箱子傾斜角度超過設(shè)定的(30°)時，可以及時地將信息傳遞給管理員，以便及時處理。圖2.13GY-25角度傳感器

2.2.7攝像頭模塊在收集箱內(nèi)部安裝攝像頭模塊，并進行固定，使其能夠拍攝到收集箱內(nèi)部的害蟲尸體情況。可以通過手機APP等方式實時查看收集箱內(nèi)的害蟲尸體情況，并進行分類處理。圖2.14攝像頭模塊2.2.8太陽能供電通過太陽能充電板向系統(tǒng)供電，可以避免電網(wǎng)不穩(wěn)定帶來的影響，減少對傳輸干擾，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。此外，太陽能充電板可以實現(xiàn)對環(huán)境的保護，地球是寶貴的資源，使用太陽能充電板來減少對環(huán)境的污染，降低對環(huán)境造成的壓力，有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。圖2.15太陽能充電板第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1STM32單片機最小系統(tǒng)STM32單片機核心系統(tǒng)的優(yōu)點十分明顯，具備超強的穩(wěn)定且運行的速度快等特點，這依賴于單片機所有的引腳均能對5V電壓具備優(yōu)良耐受性。STM32單片機最小核心系統(tǒng)用于運行程序以實現(xiàn)設(shè)計所需的邏輯功能，STM32單片機核心系統(tǒng)主要包含以下幾部分，第一個是核心元件即STM32單片機芯片，直接用于下載運行程序；第二是晶振電路，用于提供系統(tǒng)程序運行的同步時鐘信號；第三部分為復(fù)位電路，提供上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位功能，便于系統(tǒng)調(diào)試維護；第四部分為下載電路，用于下載和調(diào)試程序；第五部分是穩(wěn)壓電路，把外部供電電壓穩(wěn)壓至3.3V給單片機供電。STM32單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖3.1所示。圖3.1STM32單片機最小核心系統(tǒng)3.2WIFI模塊電路SP共八個引腳，為了確保模塊的穩(wěn)定性，必須處理WIFI通信時產(chǎn)生的無線電磁，并在電源上連接格濾波電容C8，以減少或避免電磁高能的干擾，從而防止信號中斷導(dǎo)致的諸多問題。引腳1和引腳5分別連接電源的GND與電源3.3V上，模塊的通信接口UART，W-TX引腳連接搭配單片機的PA8引腳上，W-RX引腳連接到單片機PA10引腳上。電路圖如圖3.2所示。圖3.2WIFI模塊接口電路3.3MQ2煙霧傳感器電路MQ2傳感器為一種煙霧檢測傳感器，其供電電壓為5V，檢測過程涉及化學(xué)變化，當(dāng)檢測環(huán)境中不存在煙霧燈顆粒物時，該傳感器將保持高電阻狀態(tài)，而當(dāng)檢測環(huán)境中存在煙霧時，則呈現(xiàn)出線性變化。傳感器的4枚枚引腳中的引腳1和2是電源的正負(fù)極，煙霧模塊兼具DO和AO兩種模式的輸出引腳，DO使用數(shù)字高低電平引腳，系統(tǒng)中保留不用，使用AO引腳所輸出模擬電壓信號在模塊內(nèi)需要串接一電阻來分壓AO引腳以促使此引腳讀取煙霧濃度，可藉由煙霧濃度高低來改變電阻大小，經(jīng)過分壓可獲得電壓信號并跟隨強弱變化，最后再有單片機ADC采集傳感器的電壓變量后計算出實時的煙霧濃度數(shù)值。MQ2煙霧傳感器檢測電路圖如圖3.4所示。圖3.3MQ2煙霧傳感器電路圖3.4舵機控制電路舵機接口電路較為簡單，共有3個引腳，對舵機的控制是通過單片機輸出的PWM實現(xiàn)驅(qū)動的，配合舵機內(nèi)部集成的PWM芯片解碼信號即可實現(xiàn)。舵機的中的引腳1和引腳2引腳分別連接5V電源的正極和負(fù)極，引腳3為PWM控制信號屬于引腳，用于控制舵機旋轉(zhuǎn)角度，該信號引腳對應(yīng)的是單片機上的PB9引腳，再通過對占空比PWM信號進行調(diào)節(jié)來調(diào)整舵機轉(zhuǎn)動的不同角度，以此模擬設(shè)備的打開關(guān)閉。圖3.4舵機接口電路3.5角度傳感器電路角度采集GY25Z型傳感器內(nèi)裝有一個芯片MPU6050來收集輸出原始信號，另外角度傳感器本身帶有單片機，這個單片機可以對濾波后的信號進行處理與分析以綜合出新的信號——角度與加速度，盡管傳感器本身帶有MPU6050型芯片的輸出接口并由IIC向外提供接口可以連接利用，但由傳感器把收集到的信息經(jīng)過UART接口與單片機相連的方法比較簡單方便，同時還可以一定程度地減少STM32型單片機的工作與處理復(fù)雜度，如圖3.5所示。圖3.5GY25接口電路3.6HX711稱重模塊電路系統(tǒng)對蟲子的收集與稱量用到的傳感器是HX711-AD模塊，通過轉(zhuǎn)換模塊與應(yīng)變電阻完成稱量，模塊的稱量精準(zhǔn)度十分高，且范圍較廣，對模塊和設(shè)備的驅(qū)動也十分方便，與設(shè)計的整體的兼容性較高。模塊A-、A+、E+、E-接口連接稱重盤的應(yīng)變電阻引腳，模塊同樣是5V供電，引腳2和3是通信接口模塊連接到單片機引腳，并讀取出稱重盤里的AD值，從而計算出重量。圖3.6HX711電路圖3.7雨滴傳感器電路雨滴檢測傳感器收到液體后會使內(nèi)部局部導(dǎo)電率改變，從而促使本檢測電路正常工作和運行需保持足夠高的供電電壓。傳感器共有四個引腳，其中引腳1、2為供電引腳并分別接電源正負(fù)極、5V電源。判斷傳感器工作正常與否可以從傳感器上信號指示燈亮與不亮兩個方面進行，亮?xí)r工作正常，反之不正常。傳感器的輸出經(jīng)過DO引腳，AO引腳還沒有被利用，但是這個引腳承擔(dān)著電壓信號輸出的作用。傳感器探測到液體含量發(fā)生變化，其內(nèi)部導(dǎo)電率也發(fā)生相應(yīng)變化，信號與電壓信號經(jīng)過這一變化過程進行關(guān)聯(lián)，液體大于一定數(shù)量時AO引腳向外輸出低電平。如圖3.7所示。圖3.7雨滴檢測傳感器電路3.8繼電器控制電路單片機對外輸出的電流較小是單片機的顯著特征之一，因此在設(shè)計過程單片機無法直接驅(qū)動，這就需要在設(shè)計中尋找合適的控制方案協(xié)助單片機實現(xiàn)對元器件的控制，以達(dá)到目標(biāo)功能。例如設(shè)計中用到的控制高壓電網(wǎng)就是大電流的器件，由于單片機的固有特性即小電流驅(qū)動，很難直接對電網(wǎng)進行驅(qū)動，這就需要在設(shè)計中尋找合適的控制方案協(xié)助單片機實現(xiàn)對元器件的控制，以達(dá)到目標(biāo)功能。設(shè)計選擇的是通過三極管控制繼電器控制電網(wǎng)的打開關(guān)閉，其中引腳1和4分別連接到供電電源的VCC和GND。此外還需要在三極管處焊接一個1K電阻即R1用于限流保護。繼電器控制電路如圖3.8所示。圖3.8繼電器控制電路3.9溫濕度檢測電路溫濕度傳感器在電路用于檢測環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，使用DHT11傳感器模塊，結(jié)合一個10K的上拉電阻，將通信引腳默認(rèn)電壓拉高到3.3V，以保證和單片機進行正常的數(shù)據(jù)通信，電路中可以看出，DHT11溫濕度傳感器供4個引腳，其中引腳1和引腳4為供電引腳，采用3.3V供電，1腳連接3.3V電壓，4腳連接電源負(fù)極，以保證模塊供電進入工作狀態(tài)，模塊正常工作后會實時采集空氣溫濕度數(shù)據(jù)將環(huán)境溫濕度轉(zhuǎn)換為數(shù)值后保存在溫濕度傳感器內(nèi)部寄存器中，再通過2腳連接單片機和單片機進行數(shù)據(jù)通信，將溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機進行處理，由于模塊2腳為開漏模式，需要上拉到高電平，所以連接一個10K電阻到3.3V，溫濕度傳感器電路圖如圖3.9所示。圖3.9溫濕度檢測電路3.10光強檢測電路在光強傳感器內(nèi)部，存在一種光敏電阻，它可以引起導(dǎo)電率的變化。為了保證光強傳感器的正常工作，需要提供足夠的電源。傳感器共有4個引腳，其中引腳1和2是傳感器的供電引腳，它們分別連接電源正負(fù)極和傳感器5V供電。在外部電路中設(shè)置了檢測模塊，通過測量電流大小來控制芯片上不同引腳的通斷。模塊所配備的電源指示燈能夠指示供電狀態(tài)是否正常，當(dāng)正常情況下，指示燈將處于亮燈狀態(tài)。傳感器的AO引腳并未被設(shè)計使用，其功能在于輸出電壓信號。光敏元件所產(chǎn)生的電流隨著導(dǎo)電率變化，傳感器自帶的光敏電阻也會發(fā)生變化，因此傳感器的性能可以將電壓信號與光強信號聯(lián)系起來。當(dāng)外界光強度達(dá)到一定程度時，傳感器引腳3會產(chǎn)生低電平。圖3.10光強檢測電路3.11LED紫外燈驅(qū)動電路設(shè)計中需要用到LED紫外線進行引誘害蟲，誘蟲燈的電路設(shè)計主要是對三極管共射放大電路的研究，電路中采用類型為NPN型的的三極管，三極管基極經(jīng)過1K電阻限流后連接單片機控制引腳，放置電流過大損壞元器件，三極管集電極使用5V電壓串聯(lián)150歐姆電阻和誘蟲紫外燈，150歐姆電阻為誘蟲紫外燈的限流電阻，防止電流過大損壞誘蟲燈，三極管的發(fā)射機連接電源負(fù)極，以此形成三極管共射放大電路，LED紫外燈控制電路如圖3.11所示。圖3.11紫外燈控制電路第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序系統(tǒng)上電后開始運行程序，先執(zhí)行初始化程序，初始化各個功能模塊，初始化完成以后，等待WIFI聯(lián)網(wǎng)成功，連接WIFI成功后進入while(1)循環(huán)，開始采集光強、溫濕度等環(huán)境，計算后通過WIFI遠(yuǎn)程發(fā)送給手機APP顯示，然后角度傳感器判斷箱子受否傾倒，如果是，將報警信息發(fā)送給手機APP顯示，繼續(xù)向下通過稱重傳感器判斷箱子是否已經(jīng)收集滿，如果是驅(qū)動舵機關(guān)閉箱蓋，將提示信息發(fā)送給手機APP顯示，然后通過煙霧傳感器監(jiān)測是否發(fā)生火災(zāi)，如果是則將火災(zāi)報警提醒發(fā)送給手機APP顯示，接下來雨滴傳感器檢測是否下雨，如果下雨會強制關(guān)閉高壓電網(wǎng)并將下雨提醒遠(yuǎn)程發(fā)送給手機APP顯示，最后判斷是否收到手機APP遠(yuǎn)程控制指令，如果是則解析指令打開關(guān)閉誘蟲燈或者高壓電網(wǎng)。圖4.1系統(tǒng)主流程圖4.2WIFI接收數(shù)據(jù)程序分析模塊將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包按照協(xié)議要求進行封裝，數(shù)據(jù)通過UART接口傳輸?shù)侥K，模塊會將數(shù)據(jù)自動發(fā)送到提前設(shè)定的中轉(zhuǎn)服務(wù)器中，因此對該部分的開發(fā)并不需要設(shè)計者進行深入研究也可達(dá)到預(yù)期效果，原理在于模塊內(nèi)部攜帶完整的TCP/IP協(xié)議，不需要再單獨發(fā)送中轉(zhuǎn)。只需要對UART通信接口實現(xiàn)控制，即可完成對數(shù)據(jù)的傳輸。此外數(shù)據(jù)的接收方式為突發(fā)式，該模式會在循環(huán)的過程中丟失部分?jǐn)?shù)據(jù)包，或發(fā)生錯亂數(shù)據(jù)包等情況，為避免該種情況的發(fā)生，選擇UART中斷模塊，以此解除對主程序循環(huán)的干擾，將接收到數(shù)據(jù)和記錄在RAM中斷中緩存，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸完成并對數(shù)據(jù)進行解析。WIFI數(shù)據(jù)接收程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2WIFI數(shù)據(jù)接收流程圖4.3引腳電平檢測程序雨滴檢測驅(qū)動程序是對引腳電平的驅(qū)動，程序首先初始化該輸入引腳為上拉高電平，讓默認(rèn)狀態(tài)下引腳電平和未檢測到下雨時的電平輸出保持一致。之后檢測引腳電平是否變?yōu)榈碗娖剑绻麢z測到雨滴滴在傳感器上，雨滴傳感器會輸出低電平，在引腳輸入時震蕩可能會產(chǎn)生一定的誤觸發(fā)概率，需在檢測程序上布設(shè)一定的延時以避免誤觸發(fā)問題。電平檢測檢測流程圖如圖4.3所示。圖4.3雨滴傳感器檢測程序流程圖4.4舵機驅(qū)動程序舵機的驅(qū)動與PWM占空比有密切關(guān)系，舵機轉(zhuǎn)動的角度與PWM占空比不同成對應(yīng)關(guān)系，在設(shè)計用于模擬過程，舵機驅(qū)動較為簡單，在使用中可以完美的融合單片機相關(guān)應(yīng)用與功能，對外輸出的PWM信號經(jīng)過單片機TIM4對外輸出，PWM信號則是通過單片機的相關(guān)引腳如P8來實現(xiàn)對舵機的控制，將PWM信號設(shè)置為和舵機輸出一致的頻率，舵機輸出頻率為50赫茲，可通過庫函數(shù)進行配置。舵機驅(qū)動程序流程如圖4.4所示。圖4.4舵機驅(qū)動程序流程圖4.5角度傳感器驅(qū)動程序在角度傳感器驅(qū)動程序中，若采用循環(huán)接收模式，則數(shù)據(jù)包可能會遺失，因此選擇中斷接收模式，以避免因循環(huán)接收而導(dǎo)致的損失問題，同時保證中斷模式不受主循環(huán)程序的影響。另外，為了解決由于中斷導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失問題，還提出了一種新的方法。由于GY25Z角度傳感器程序被設(shè)置在上拋模式下，因此加速度和角度信息數(shù)據(jù)包也會以100Hz的頻率主動上拋。為了解決這個問題，我們選擇了中斷模式，并通過UART配置成接收中斷。另外還對中斷方式和中斷時間做了說明，當(dāng)GY25Z傳輸數(shù)據(jù)至單片機時，數(shù)據(jù)會被記錄在中斷時RAM指令緩存內(nèi)，隨后根據(jù)GY25Z指導(dǎo)手冊的格式規(guī)定，特別是0x5A和0x5A兩字節(jié)幀頭，進行數(shù)據(jù)包接收結(jié)的判斷。接收結(jié)束時進行數(shù)據(jù)和校驗，避免傳輸數(shù)據(jù)時出現(xiàn)誤差所帶來的一系列問題，可提高設(shè)計精度和穩(wěn)定性，并在和校驗無誤的前提下能在規(guī)定地點得到角度信息，數(shù)據(jù)接收和解析流程圖如圖4.5所示。圖4.5GY25數(shù)據(jù)接收及解析程序流程圖4.6HX711稱重模塊驅(qū)動程序稱重模塊驅(qū)動程序要依據(jù)稱重模塊的通信接口來編程，稱重傳感器采用的是IIC通信接口，所以要先車是話IIC接口，然后在IIC通信程序基礎(chǔ)上編寫上層驅(qū)動函數(shù)，先編寫歸零校準(zhǔn)函數(shù)，使得稱重傳感器可以自動校準(zhǔn)零點，然后編寫稱重采集函數(shù)，結(jié)合滑動濾波技術(shù)，對多次采集的重量進行滑動濾波處理，將綠波處理的原始數(shù)據(jù)在經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)，計算出稱重的實際重量。HX711驅(qū)動流程圖如圖4.6所示。圖4.6HX711驅(qū)動程序流程圖4.7ADC驅(qū)動濾波程序分析煙霧傳感器采集方式為ADC采集，ADC采集需要對傳感器進行初始化設(shè)置，以校準(zhǔn)精度，因為設(shè)計對采集數(shù)據(jù)的精度有著非常高的要求，這就意味著采集注入組的速度也需要越快越好，同時對注入組的采集數(shù)量也有著非常嚴(yán)格的要求。在本設(shè)計中選擇的是12位的低采集精度來轉(zhuǎn)化為高采集為的過程，即使通過這種采集方式仍然無法避免誤差的存在，因為ADC采集固有的漂移誤差必然存在，而僅僅靠著一次兩次的采集到的數(shù)據(jù)誤差就更大，精準(zhǔn)度也會較低，所以對單次采集到數(shù)據(jù)不計入計算范疇，選擇濾波計算的方式，預(yù)先設(shè)置好按照每秒采集100個數(shù)據(jù)值，通過結(jié)合單片機定時器對采集的時間進行準(zhǔn)確的計量，同時將采集到數(shù)據(jù)儲存在采集數(shù)據(jù)組里，在對數(shù)據(jù)進行排序算法整合得出排序列的函數(shù)算法，將數(shù)列中的最大值和最小值端的幾個數(shù)據(jù)都拋掉，留下的數(shù)據(jù)值求得一個平均數(shù)，再對平均數(shù)進行計算。具體流程圖如圖4.7所示。圖4.7ADC濾波程序流程圖4.8溫濕度傳感器驅(qū)動程序DHT11電路連接通過單總線方式連接到單片機，模塊的數(shù)據(jù)傳輸與信號接收都系于一個重要的引腳，驅(qū)動DHT11溫濕度模塊就是讀取引腳，控制模塊就是控制引腳高低電平的變化及時長，精確地控制每一個操作都要求時間精準(zhǔn)度嚴(yán)格把關(guān)，延時按照數(shù)據(jù)手冊預(yù)先初始化模塊并在模塊進入工作模式后建立通訊，待輸出引腳應(yīng)答高低電信號。當(dāng)收到信號時，循環(huán)讀出溫度、濕度等數(shù)據(jù)，并讀出對應(yīng)高、低電平的變化。讀入后對得到的16位數(shù)據(jù)進行合并，分析得到溫濕度值。DHT11讀取數(shù)據(jù)程序流程圖如圖4.8所示。圖4.8DHT11讀取數(shù)據(jù)程序流程圖4.9引腳電平控制程序設(shè)計高壓電網(wǎng)和誘蟲燈部分是為了進行滅蟲處理實現(xiàn)引腳調(diào)控輸出驅(qū)動程序，一是要完成單片機引腳高低電平的變化過程，應(yīng)用單片機引腳之前要先配置引腳內(nèi)部寄存器，讓引腳可以適配利用，二是要控制時間總線調(diào)控，配置時鐘頻率、引腳模式設(shè)定，當(dāng)電網(wǎng)要求輸出高電壓運行時要有較強輸出能力、輸出模式設(shè)定推挽模式，以此為電網(wǎng)工作提供足夠的供電電流，引腳默認(rèn)情況下為低電平狀態(tài)，電網(wǎng)停止報警，當(dāng)電網(wǎng)工作時根據(jù)單片機的運行程序來判斷是否要拉高電平，將低電平轉(zhuǎn)化為高電平，電網(wǎng)輸出高電壓。設(shè)計設(shè)置好相應(yīng)的閾值范圍，當(dāng)超出閾值時會打開高壓電網(wǎng)，對害蟲進行滅殺。繼引腳電平控制流程圖如圖4.9所示。圖4.9引腳電平控制程序流程圖4.10光強檢測驅(qū)動程序光強傳感器由ADC獲取，單片機底層驅(qū)動由ADC在單片機內(nèi)獲取，首先要初始化ADC，初始化獲取位并按照所需獲取精度進行分配，有關(guān)參數(shù)有獲取速度、注入組數(shù)量等，該設(shè)計對于獲取精度有非常苛刻的要求，使用了12位精度獲取轉(zhuǎn)換高穩(wěn)定性模式，但仍難以避免在獲取過程中遭遇錯誤漂移，因錯誤不可回避，所以一次獲取數(shù)據(jù)缺乏科學(xué)性且無法直接輸出結(jié)果，需要使用一定的濾波算法，濾除誤差數(shù)據(jù)，得到更為科學(xué)有效的數(shù)據(jù)，程序先對一組100個數(shù)據(jù)進行從小到大排序，之后去除首位誤差較大的數(shù)據(jù)點，在對其余數(shù)據(jù)求平均值，將平均值作為最終輸出的郵箱數(shù)據(jù)，然后將該值納入計算公式進行推算。程序流程圖如圖4.10所示。圖4.10光強檢測驅(qū)動程序流程圖4.11手機APP程序手機APP使用JAVA語言編寫，APP程序開發(fā)主要涉及到網(wǎng)絡(luò)socket編程，將手機APP和OF-Link云服務(wù)器連接，進而獲取采集數(shù)據(jù)向云服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)。APP程序首先初始化socket輸入輸出數(shù)據(jù)流，然后將APP界面顯示單元控件和數(shù)據(jù)進行綁定，接下來就是通過域名或者IP地址加上端口號連接云服務(wù)器，連接云服務(wù)器成功后進入數(shù)據(jù)傳輸階段，連接云服務(wù)器失敗會拋出異常。進入數(shù)據(jù)傳輸階段，手機APP程序需要定時向云服務(wù)器發(fā)送心跳包，以免超時被云服務(wù)器強制下線。云服務(wù)器會自動將設(shè)備板的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給手機APP，APP通過系統(tǒng)socket進行接收數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)存入輸入數(shù)據(jù)流中，再通過程序?qū)⑤斎肓髦械臄?shù)據(jù)讀到緩存數(shù)組中，最后再將數(shù)組里的數(shù)據(jù)解析分割顯示到APP對應(yīng)的控件。流程圖如圖4.11所示。圖4.11APP程序流程圖第5章實物軟硬件調(diào)試5.1硬件制作與調(diào)試5.1.1電源穩(wěn)定性調(diào)試設(shè)計的是否可靠最重要的因素就是電源的穩(wěn)定性，供電電源要選擇額定的電壓以及足夠的電流，在這款設(shè)計中使用的是5V2A的供電電源，如果供電電壓低于額定電壓會導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常啟動，如果供電電壓高于額定電壓會導(dǎo)致系統(tǒng)燒壞等不可能的損壞，電壓一定要按照允許的電壓進行供電使用。供電電流要大于系統(tǒng)工作過程中所需的最大電流，不然在高負(fù)載運行時可能會因為電流不足異常重啟。除了供電電壓電流的問題還需要注意電源噪聲，電源噪聲需要通過示波器進行測量，查看系統(tǒng)高低負(fù)載切換過程中電源噪聲在示波器上的峰峰值，如果峰峰值大于100mv，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作，可以使用LDO穩(wěn)壓加上濾波電容，以降低電源噪聲提高電源穩(wěn)定性。模塊上電正常工作如圖5.1所示。圖5.1附錄上電實物圖5.1.2單片機核心板調(diào)試STM32單片機核心板采用的是成品模塊，模塊內(nèi)部集成了一塊LDO穩(wěn)壓芯片，把5V穩(wěn)壓成3.3V，調(diào)試STM32單片機核心板主要就是測試模塊穩(wěn)壓電路是否正常工作，如果正常，模塊3.3V引腳會輸出3.3V電壓，否則說明穩(wěn)壓電路異常，核心板上的電源指示燈又可以作為供電正常的初步判斷依據(jù)。之后再使用示波器查看晶振引腳輸出的正弦波是否和使用的晶振頻率保持一致為8MHz，如果偏差較大，索命起振電路異常，需要更換起振電容或者是晶振。最后測試核心板的復(fù)位電路是否能夠重啟核心板，使得程序復(fù)位從頭開始運行。單片機核心板實物如圖5.2所示。圖5.2附錄單片機核心板實物圖5.1.3通信模塊調(diào)試WIFI模塊作為設(shè)計中通信部份，負(fù)責(zé)和手機APP進行數(shù)據(jù)通訊，WIFI信號穩(wěn)定性決定是否通信質(zhì)量，WIFI通信取決于信號強度、環(huán)境中同頻段無線電干擾性以及供電穩(wěn)定性，其中最容易出現(xiàn)的問題就是供電，WIFI模塊在收發(fā)數(shù)據(jù)的時候需要500ma以上的電流，所以需要供電電流足夠，否則會導(dǎo)致WIFI收發(fā)數(shù)據(jù)異常。圖5.3WiFi模塊5.2軟件下載與調(diào)試5.2.1程序下載調(diào)試為了確保單片機能夠正常操作程序并保證所有功能程序都能實現(xiàn)相應(yīng)功能，我們采用Keil5MDK作為集成化開發(fā)軟件，并在keil中搭建了程序工程框架，導(dǎo)入了啟動程序文件、內(nèi)核程序文件和所采用的標(biāo)準(zhǔn)庫文件等。接著，我們在keil環(huán)境下進行了相關(guān)配置，編制了簡單的單片機引腳高低電平控制程序，并與現(xiàn)有硬件相結(jié)合，選取了驅(qū)動控制LED燈工作的單片機引腳來改變電平高低。最后，我們觀察了LED燈工作時是否出現(xiàn)區(qū)間閃爍現(xiàn)象，如果滿足期望，則表明程序框架已恢復(fù)正常并逐步增加了相應(yīng)的驅(qū)動程序。Keil調(diào)試界面圖如圖5.4所示。圖5.4Keil調(diào)試界面圖5.2.2APP連接調(diào)試手機APP進行硬件設(shè)備及通信調(diào)試、檢測連接及使用正常與否、看各種數(shù)據(jù)顯示正常與否，實現(xiàn)設(shè)備控制按鈕及電網(wǎng)控制、誘蟲燈控制開與關(guān)。具體的手機APP演示操作界面如圖5.5所示。圖5.5附錄手機APP截圖5.3系統(tǒng)測試首先點擊開機按鈕，系統(tǒng)通過電源管理模塊將鋰電池電壓穩(wěn)壓后給系統(tǒng)供電，模塊LD燈可以指示剩余電量，如圖5.6所示。圖5.6電源管理模塊測試在系統(tǒng)供電時，看單片機核心板的供電情況是否正常，通過核心板的供電指示燈可知道單片機核心板的運行情況，若紅燈常亮則說明供電情況正常，再等WIFI模塊接通后可以看核心板的狀態(tài)指示燈顯示，狀態(tài)指示燈亮?xí)r說明正在接通WIFI，成功接通WIFI模塊時，狀態(tài)指示燈滅。如圖5.7所示。圖5.7單片機核心板供電及狀態(tài)指示燈

測試稱重模塊是否能夠正確測量重量，結(jié)合手機APP重量顯示功能，在稱重盤上放置待測物品，查看APP顯示重量數(shù)值與待測物品重量對比，查看稱重結(jié)果是否準(zhǔn)確，當(dāng)稱重重量大于500g認(rèn)為收集箱已滿。如圖5.8所示。圖5.8稱重模塊測試煙霧濃度測試通過打火機放氣模擬煙霧濃度超標(biāo)情況，當(dāng)煙霧濃度超過100ppm認(rèn)為發(fā)生火災(zāi)，手機APP會進行報警提醒，如圖5.9所示。圖5.9煙霧傳感器火災(zāi)報警測試

當(dāng)雨滴傳感器滴入水滴，模擬下雨天，當(dāng)系統(tǒng)檢測到下雨會立即關(guān)閉高壓電網(wǎng)并且手機APP會提醒下雨，如圖5.10所示。圖5.10下雨監(jiān)測報警測試當(dāng)角度傳感器檢測到角度大于30度，認(rèn)為收集箱傾倒，會驅(qū)動舵機旋轉(zhuǎn)關(guān)閉收集箱，手機APP也會進行報警提醒，如圖5.11所示。圖5.11角度監(jiān)測報警測試光強傳感器實時監(jiān)測環(huán)境光強，溫濕度傳感器實時監(jiān)測環(huán)境溫濕度，并將實時值上傳到手機APP顯示，如圖5.12所示。圖5.12光強溫濕度采集顯示測試可以通過APP遠(yuǎn)程打開關(guān)閉高壓電網(wǎng)和誘蟲燈，如圖5.13所示。圖5.13APP控制功能測試

可以通過APP進行遠(yuǎn)程監(jiān)測的配件，實時遠(yuǎn)程顯示收集箱內(nèi)害蟲收集視頻畫面，如圖5.14所示。圖5.14APP遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控測試

充電功能測試可以把太陽能電池板置于在太陽光下，太陽能電池板發(fā)出的電會經(jīng)過鋰電池充放電管理模塊對鋰電池進行充電，充電過程可以通過鋰電池充放電模塊查看電量，如圖5.15所示。圖5.15太陽能充電測試第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)該課題對于我國農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面意義重大，本設(shè)計綜合運用了計算機技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)等多種先進技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)有的條件并結(jié)合大量查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計實現(xiàn)了農(nóng)田多功能蟲害遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有監(jiān)測農(nóng)田多項環(huán)境數(shù)據(jù)、WIFI遠(yuǎn)程發(fā)送給手機APP顯示、下雨自動停電、太陽能充電等多項功能。方便用戶實時掌握農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)，同時也在一定程度上降低了成本，結(jié)合視頻監(jiān)控功能提高了使用安全性。該設(shè)計結(jié)合了當(dāng)前時代主流的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將設(shè)備終端連接到網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，大大提高了設(shè)備的實用性。6.2展望農(nóng)田多功能蟲害遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)涉及多方面的理論和技術(shù)，雖然該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)意義上農(nóng)業(yè)種植監(jiān)測的局限性。但是還有不足之處需要進行完善，各個方面在實際應(yīng)用中不斷改善和調(diào)整。但是限于成本和個人技術(shù)水平限制，未能全部實現(xiàn)，需要做進一步的研究與開發(fā)。例如優(yōu)化顯示界面，制作多節(jié)點組網(wǎng)監(jiān)控。另一種選擇是增加顯示屏功能，讓用戶更直觀地了解各種數(shù)據(jù)交互，滿足用戶體驗，使系統(tǒng)更加全面。未來希望經(jīng)過努力學(xué)習(xí)，進一步提升個人能力，爭取將本設(shè)計進行完善，這些預(yù)期功能不斷得到優(yōu)化和改進，將設(shè)計推廣到市場。參考文獻(xiàn)劉開強,李丹婷,農(nóng)保選.東南亞基于山地粗放農(nóng)業(yè)的復(fù)合稻生產(chǎn)模式[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,50(04):665-667.DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2011.04.021.池俊亞,朱景福,王熙,丁國超.基于ARM及GSM的農(nóng)田環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2008(04):102-104.馮麗明,朱衡.分析精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的研究進展與展望[J].魅力中國,2020(13):357.黃小麗.農(nóng)業(yè)病蟲害防治策略簡析[J].南方農(nóng)業(yè),2020,14(09):3-4.常超,鮮曉東,胡穎.基于WSN的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)9遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].傳感技術(shù)學(xué)報,2011,24(06):879-883.吳靜.淺談農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測預(yù)警信息技術(shù)鏈[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2022(08):87-89.蕭玉濤,吳超,吳孔明.中國農(nóng)業(yè)害蟲防治科技70年的成就與展望[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報,2019,56(06):1115-1124.李豐,伍彩虹.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中的運用分析[J].皮革制作與環(huán)保科技,2022,3(23):55-56+66.DOI:10.20025/ki.CN10-1679.2022-23-18.楊宇紅,彭春富.基于GPRS與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016,0(6):26.劉震,閻旭東,紀(jì)明妹等.農(nóng)業(yè)蟲害信息化防控平臺使用問題及建議[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技,2022(06):19-20.謝剛,岐世峰,李欣悅.基于NB-IOT的糧倉蟲害監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代信息科技,2021,5(09):27-29+34.李炎林,岐世峰,謝剛.基于糧食蟲害問題的糧情監(jiān)測系統(tǒng)[J].信息技術(shù)與信息化,2021,(08):90-92.聶克艷,馮衛(wèi),陳沬等.農(nóng)作物蟲害檢測技術(shù)研究進展[J].農(nóng)技服務(wù),2013,30(12):1277-1278.巴特爾,娜仁滿都拉,阿拉塔等.農(nóng)業(yè)蟲害防治的生態(tài)安全策略實踐[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2021(12):145-146.國棟,楊久濤,于玲雅.農(nóng)業(yè)重大病蟲災(zāi)害智能化監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)建設(shè)探析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2020(07):141-142+144.高成,王鵬,張亞玲.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,45(4):120-123.DOI:10.3969/j.issn.1001-3601.2017.04.030.ThomsonLJ,MacfadyenS,HoffmannAA.Predictingtheeffectsofclimatechangeonnaturalenemiesofagriculturalpests[J].Biologicalcontrol,2010,52(3):296-306.DeutschCA,TewksburyJJ,TigchelaarM,etal.Increaseincroplossestoinsectpestsinawarmingclimate[J].Science,2018,361(6405):916-919.SaundersDGO,PretoriusZA,Hovm?llerMS.Tacklingthere-emergenceofwheatstemrustinWesternEurope[J].Communicationsbiology,2019,2(1):1-3.CambraC,SendraS,LloretJ,etal.AnIoTservice-orientedsystemforagriculturemonitoring[C]//2017IEEEInternationalConferenceonCommunications(ICC).IEEE,2017:1-6.RizviSAH,GeorgeJ,ReddyGVP,etal.Latestdevelopmentsininsectsexpheromoneresearchanditsapplicationinagriculturalpestmanagement[J].Insects,2021,12(6):484.附錄附錄A電路圖：附錄B程序：#include"Header.h"u8Send_Buff[50]={'C','H',0};//上報上位機緩存u8Send_JumpEdge=0;//發(fā)送數(shù)據(jù)單位時間u8Heart_Times=0;//發(fā)送心跳包計時時間u8Scan_JumpEdge=0;//檢測數(shù)據(jù)單位時間u16MQ2=0;//煙霧強度floatROLL_XYZ[3]={0,0,0};//XYZ軸分別對應(yīng)當(dāng)前的加速度u8Dis[10]={0};//顯示緩存u8Mode=0;u8Weight_JumpEdge=0;//稱重重量檢測單位時間u32Weight_Cnt=0;//計數(shù)intWeight=0;//稱重重量intWeight_Init=0;//稱重重量u16Light=0;//光強u16Temp=0;//溫度u16Humi=0;//濕度intmain(){SystemInit(0X00000);//參數(shù)為向量表的偏移地址delay_init();//初始化延時GPIO_Config();//初始化IO口WiFi_Init(115