<p>第 40 卷第 1 期 2019 年 3 月 淮北師范大學(xué)學(xué)報(bào) （ 自然科學(xué)版 ） Journal of Huaibei Normal University (Natural Sciences) Vol. 40 No. 1 Mar. 2019 基于 STM 32 和 Android 系統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)大棚設(shè)計(jì) 陳韻秋 ， 李 崢 （ 淮北師范大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院 ， 安徽 淮北 235000 ） 摘 要 ： 針 對 目 前 傳 統(tǒng) 農(nóng) 業(yè) 大 棚 對 于 棚 內(nèi) 環(huán) 境 監(jiān) 控 的 實(shí) 時(shí) 性 、 遠(yuǎn) 程 性 等 方 面 的 缺 陷 ， 設(shè) 計(jì) 一 款 以 STM 32F 103ZET 6 為 主 控 的 控 制 系 統(tǒng) ， 利 用 無 線 互 聯(lián) 網(wǎng) 的 傳 輸 及 上 位 機(jī) 的 配 合 來 實(shí) 現(xiàn) 簡 易 智 能 物 聯(lián) 網(wǎng) 農(nóng) 業(yè) 大 棚 . 該 系 統(tǒng) 采 用 C 語 言 進(jìn) 行 編 程 ， 使 得 整 個(gè) 程 序 閱 讀 起 來 方 便 易 懂 ， 通 過 應(yīng) 用 基 于 ARM Cortex M 3 內(nèi) 核 的 微 控 制 器 STM 32 及 相 關(guān) 傳 感 器 對 棚 內(nèi) 各 環(huán) 境 信 息 進(jìn) 行 實(shí) 時(shí) 監(jiān) 測 ， 監(jiān) 測 數(shù) 據(jù) 可 在 下 位 機(jī) 上 安 裝 的 TFT 液 晶 屏 以 及 手 機(jī) 客 戶 端 顯 示 ； 還 可 以 接 受 上 位 機(jī) 所 傳 輸 的 控 制 指 令 、 控 制 風(fēng) 扇 和 補(bǔ) 光 燈 等 設(shè) 備 的 工 作 情 況 . 測 試 結(jié) 果 表 明 ， 該 系 統(tǒng) 能 夠 克 服 傳 統(tǒng) 農(nóng) 業(yè) 大 棚 對 環(huán) 境 數(shù) 據(jù) 實(shí) 時(shí) 檢 測 與 遠(yuǎn) 程 調(diào) 控 的 不 足 ， 實(shí) 現(xiàn) 對 棚 內(nèi) 農(nóng) 作 物 生 長 的 各 環(huán) 境 信 息 的遠(yuǎn)程監(jiān)控， 為棚內(nèi)作物生長提供最適宜的環(huán)境 . 關(guān)鍵詞： STM 32 ； 智能農(nóng)業(yè) ； 傳感器 ； Android 手機(jī) APP 中圖分類號： TP 2 74 . 2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095 - 0691 （ 2019 ） 01- 0043- 06 0 引言 隨 著 社 會(huì) 的 發(fā) 展 、 現(xiàn) 代 科 技 的 不 斷 進(jìn) 步 ， 我 國 經(jīng) 濟(jì) 飛 速 發(fā) 展 、 農(nóng) 民 生 活 水 平 顯 著 提 升 1 . 與 此 同 時(shí) ， 人 們對 農(nóng)產(chǎn) 品質(zhì) 量及 數(shù)量 的要 求也 越來 越高 ， 對農(nóng) 產(chǎn)品 生長 環(huán)境 的要 求也 日趨 嚴(yán)格 ， 而這 些要 求 ， 傳統(tǒng) 的那 種 對 棚 內(nèi) 各 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 信 息 進(jìn) 行 人 工 現(xiàn) 場 采 集 、 各 項(xiàng) 設(shè) 施 進(jìn) 行 手 工 操 作 的 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 模 式 難 以 滿 足 2 . 我 國 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 模 式 需 要 變 革 創(chuàng) 新 ， 因 此 方 便 快 捷 且 經(jīng) 濟(jì) 效 益 高 的 智 能 大 棚 系 統(tǒng) 在 近 年 來 的 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 生 活 中 日 趨 重 要 3 . 近 年 來 世 界 上 很 多 發(fā) 達(dá) 國 家 的 集 約 化 的 溫 室 產(chǎn) 業(yè) 有 較 高 的 水 平 4 ， 而 我 國 的 棚 內(nèi) 環(huán) 境 監(jiān) 控 方 面 存 在 實(shí) 時(shí) 性 差 、 不 能 遠(yuǎn) 程 控 制 等 問 題 ， 與 發(fā) 達(dá) 國 家 之 間 略 有 差 距 . 針 對 這 一 問 題 ， 本 文 設(shè) 計(jì) 的 智 能 大 棚 系 統(tǒng) 將 高 新 的 移 動(dòng) 互 聯(lián) 網(wǎng) 技 術(shù) 以 及 ZigBee 無 線 傳 感 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 引 入 其 中 5 - 6 . 通 過 上 位 機(jī) 對 棚 內(nèi) 環(huán) 境 進(jìn) 行 智 能 遠(yuǎn) 程 監(jiān) 控 ， 克 服 現(xiàn) 有 農(nóng) 業(yè) 大 棚 系 統(tǒng) 短 距 離 控 制 的 缺 陷 ， 而 這 也 能 夠 為 我 國 智 能 農(nóng) 業(yè) 的 可 持 續(xù) 發(fā) 展 提 供 一定的參考和經(jīng)驗(yàn) . 1 系統(tǒng)整體概述 本 文 關(guān) 于 智 能 農(nóng) 業(yè) 的 設(shè) 計(jì) 是 以 嵌 入 式 系 統(tǒng) 為 基 礎(chǔ) 的 ， 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 對 棚 內(nèi) 補(bǔ) 光 燈 、 遮 光 板 和 風(fēng) 扇 的 控 制 ， 以 及 棚 內(nèi) 溫 濕 度 、 土 壤 濕 度 、 CO 2 濃 度 以 及 火 災(zāi) 情 況 的 實(shí) 時(shí) 監(jiān) 測 . 同 時(shí) 可 通 過 手 機(jī) 客 戶 端 APP 來 顯 示 上 述 棚 內(nèi) 相 關(guān) 數(shù) 據(jù) 信 息 ， 并 進(jìn) 行 相 應(yīng) 調(diào) 控 操 作 . 在 本 次 設(shè) 計(jì) 中 ， 分 別 對 棚 內(nèi) 溫 濕 度 、 光 照 強(qiáng) 度 、 土 壤 濕 度 、 煙 霧 及 CO 2 濃度等環(huán)境數(shù)據(jù)設(shè)置閾值 ， 一旦超過所設(shè)的閾值便自動(dòng)做出相應(yīng)的報(bào)警或澆水等操作 7 . 上 述 大 棚 中 所 有 的 相 關(guān) 數(shù) 據(jù) 信 息 主 要 是 通 過 多 個(gè) STC 12 單 片 機(jī) 來 對 相 應(yīng) 的 光 照 傳 感 器 、 溫 度 傳 感 器、 土壤 濕度 傳感 器 、 二氧 化碳 濃度 傳感 器以 及煙 霧傳 感器 等進(jìn) 行數(shù) 據(jù)采 集得 到的 ， 并將 采集 到的 數(shù)據(jù) 通 過 ZigBee 無 線 傳 感 網(wǎng) 絡(luò) 傳 輸 到 STM 32 上 ， 以 此 實(shí) 現(xiàn) 對 各 數(shù) 據(jù) 信 息 的 遠(yuǎn) 距 離 傳 輸 . 而 后 ESP 8266 模 塊 將 各 收稿日期： 2018- 10 - 09 基金項(xiàng)目： 安徽省教育廳質(zhì)量工程項(xiàng)目 （ 2017 jyxm 0219， 2017ghjc 413 ） ； 淮北師范大學(xué)質(zhì)量工程項(xiàng)目 （ jy 2017119 ） 作者簡介： 陳韻秋 （ 1995 ） ， 女， 安徽合肥人， 碩士生， 研究方向?yàn)榍度胧娇刂?. 通信作者： 李 崢 （ 1980 ） ， 男 ， 安徽淮 北人， 副教授， 研究方向?yàn)榍度胧娇刂?.淮北師范大學(xué)學(xué)報(bào) （ 自然科學(xué)版 ） 2019 年 數(shù) 據(jù) 信 息 從 STM 32 控 制 系 統(tǒng) 通 過 網(wǎng) 絡(luò) 上 傳 到 云 服 務(wù) 器 ， 實(shí) 現(xiàn) 手 機(jī) APP 客 戶 端 對 所 有 棚 內(nèi) 數(shù) 據(jù) 信 息 的 實(shí) 時(shí) 檢 測 功 能 ， 與 此 同 時(shí) 手 機(jī) 端 也 可 進(jìn) 行 相 關(guān) 調(diào) 控 ， 調(diào) 控 指 令 通 過 ESP 8266 模 塊 傳 輸 至 STM 32 ， 再 通 過 ZigBee 傳輸至對應(yīng) STC 12 模塊來實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的調(diào)控功能 8 . 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 2 . 1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 關(guān) 于 本 文 的 設(shè) 計(jì) 部 分 可 分 為 硬 件 和 軟 件 設(shè) 計(jì) 部 分 . 硬 件 設(shè) 計(jì) 主 要 包 括 STC 12 、 STM 32 與 各 傳 感 器 模 塊 的 相 關(guān) 硬 件 電 路 的 設(shè) 計(jì) . 由 上 述 對 該 設(shè) 計(jì) 的 功 能 描 述 可 知 ， 本 設(shè) 計(jì) 的 系 統(tǒng) 需 進(jìn) 行 大 量 的 數(shù) 據(jù) 采 集 、 轉(zhuǎn) 換 、 接 收 、 發(fā) 送 以 及 對 棚 內(nèi) 設(shè) 備 的 調(diào) 控 ， 所 以 需 要 運(yùn) 行 速 度 快 、 硬 件 資 源 多 以 及 高 性 價(jià) 比 的 STM 32 F 103ZET 6 為 主 控 芯 片 來 滿 足 上 述 智 能 大 棚 的 設(shè) 計(jì) 要 求 . 而 STM 32 價(jià) 格 較 高 且 農(nóng) 業(yè) 大 棚 面 積 較 大 ， 棚 內(nèi) 各 傳 感 器 之 間 距 離 較 遠(yuǎn) ， 僅 僅 使 用 一 兩 個(gè) STM 32 不 足 以 采 集 棚 內(nèi) 各 數(shù) 據(jù) 信 息 . 因 此 本 設(shè) 計(jì) 采 用 價(jià) 格 較 低 、 速 率 較 快 的 STC 12 來 采 集 各 傳 感 器 數(shù) 據(jù) ， 并 通 過 ZigBee 模 塊 將 數(shù) 據(jù) 遠(yuǎn) 程 傳 輸 到 STM 32 上 進(jìn) 行 處 理 并 顯 示 在 液 晶 屏 上 ， 同 時(shí) ESP 8266 模 塊 將 環(huán) 境 數(shù) 據(jù) 無 線 傳 輸 至 上 位 機(jī) ， 實(shí) 現(xiàn) 手 機(jī) APP 客 戶 端 的 遠(yuǎn) 程 實(shí)時(shí)監(jiān)控 ， 其中本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體框圖如圖 1 所示 . 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體框圖 2 . 2 棚內(nèi)光照 、 溫濕度檢測模塊 由 于 作 物 的 生 長 有 其 最 適 宜 的 光 照 強(qiáng) 度 和 溫 度 范 圍 ， 過 高 或 過 低 都 會(huì) 抑 制 棚 內(nèi) 作 物 的 生 長 ， 因 此 在 該模塊中設(shè)定最適宜棚內(nèi)作物生長的光照強(qiáng)度閾值范圍以及溫度閾值范圍 ， 并對其進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測 . 圖 2 步進(jìn)電機(jī)電路圖 圖 3 DHT 11 電路圖 44第 1 期 陳韻秋等 ： 基于 STM 32 和 Android 系統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)大棚設(shè)計(jì) 本系 統(tǒng)采 用 STM 32 F 103 中的 光敏 傳感 器來 監(jiān)測 棚內(nèi) 光照 強(qiáng)度 . 當(dāng)光 照強(qiáng) 度高 于該 閾值 范圍 時(shí) ， 驅(qū)動(dòng) 步 進(jìn) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 定 的 步 距 角 來 放 下 遮 光 板 ， 該 模 塊 步 進(jìn) 電 機(jī) 外 加 電 源 和 驅(qū) 動(dòng) 器 ， 電 路 圖 如 圖 2 所 示 . 相 應(yīng) 的 ， 光 照 強(qiáng) 度 低 于 閾 值 時(shí) 則 自 動(dòng) 開 補(bǔ) 光 燈 來 增 強(qiáng) 光 照 . 這 里 的 補(bǔ) 光 燈 用 的 是 全 光 譜 LED 植 物 生 長 燈 ， 并 加 入 繼 電 器 模 塊 ， 控 制 系 統(tǒng) 即 可 根 據(jù) 指 令 控 制 繼 電 器 來 實(shí) 現(xiàn) 補(bǔ) 光 燈 的 亮 滅 . 在 此 采 用 DHT 11 溫 濕 度 傳 感 器 來 測 量 棚 內(nèi) 溫 濕 度 ， 該 傳 感 器 具 有 測 溫 范 圍 廣 、 精 度 高 以 及 節(jié) 能 低 功 耗 等 優(yōu) 點(diǎn) . 為 更 精 確 更 全 面 地 監(jiān) 測 棚 內(nèi) 溫 度 ， 本 設(shè) 計(jì) 在 大 棚 四 周 放 置 共 9 個(gè) DHT 11 來 實(shí) 時(shí) 檢 測 ， 并 將 各 數(shù) 據(jù) 相 加 求 平 均 來 顯 示 在 液 晶屏及手機(jī)端上 . DHT 11 部分電路圖如圖 3 所示 . 2 . 3 土壤濕度檢測及澆水灌溉模塊 棚 內(nèi) 作 物 吸 收 土 壤 中 所 包 含 的 水 分 來 進(jìn) 行 生 命 活 動(dòng) ， 土 壤 中 水 分 過 少 會(huì) 使 作 物 枯 萎 ， 而 過 多 則 會(huì) 使 土 壤 中 氧 氣 含 量 下 降 導(dǎo) 致 植 物 根 部 漚 爛 等 . 因 而 對 土 壤 濕 度 的 把 控 也 尤 為 重 要 ， 一 般 控 制 在 55% 85 % 最 佳 . 本 設(shè) 計(jì) 采 用 以 LM 393 作 為 比 較 器 的 4 線 制 土 壤 濕 度 傳 感 器 ， 通 過 AD 轉(zhuǎn) 換 來 獲 取 較 為 精 確 的 數(shù) 據(jù) ， 通 過 電 位 器 來 調(diào) 節(jié) 相 應(yīng) 閾 值 ， 濕 度 低 于 設(shè) 定 值 時(shí) ， 繼 電 器 自 動(dòng) 吸 合 開 始 工 作 ， 水 泵 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng) 澆 水 功 能 ； 高 于所設(shè)閾值 ， 繼電器斷開 . 2 . 4 棚內(nèi)煙霧 、 二氧化碳檢測及報(bào)警模塊 MQ- 2 煙 霧 傳 感 器 常 用 于 檢 測 日 常 生 活 中 的 氣 體 泄 漏 ， 適 用 于 氫 氣 、 苯 、 煙 霧 等 的 監(jiān) 測 ， 是 將 所 測 氣 體 濃 度 按 一 定 的 關(guān) 聯(lián) 轉(zhuǎn) 換 成 電 量 輸 出 的 器 件 . 且 此 模 塊 具 有 體 積 小 、 壽 命 長 、 響 應(yīng) 快 及 穩(wěn) 定 性 佳 等 特 性 . 綜 上 ， 用 MQ- 2 煙 霧 傳 感 器 來 對 棚 內(nèi) 火 災(zāi) 情 況 進(jìn) 行 監(jiān) 測 9 . 在 此 模 塊 中 設(shè) 置 初 始 閾 值 ， 若 檢 測 到 的 濃 度超過閾值 ， 則報(bào)警 . 適 當(dāng) 的 二 氧 化 碳 濃 度 能 提 高 農(nóng) 產(chǎn) 品 的 產(chǎn) 量 和 質(zhì) 量 ， 濃 度 過 高 或 過 低 都 不 利 于 農(nóng) 作 物 生 長 ， 本 設(shè) 計(jì) 采 用 以 NDIR 為 工 作 原 理 的 二 氧 化 碳 傳 感 器 MH- Z 14 A 來 對 二 氧 化 碳 濃 度 進(jìn) 行 監(jiān) 測 . 其 具 有 良 好 的 選 擇 性 、 無 氧 氣 依 賴 性 且 內(nèi) 置 溫 度 補(bǔ) 償 10 . 類 似 的 ， 所 測 濃 度 高 于 所 設(shè) 閾 值 范 圍 時(shí) 報(bào) 警 . 相 應(yīng) 傳 感 器 部 分 電 路 圖 如圖 4 所示 . 圖 4 MQ- 2 、 土壤濕度傳感器和二氧化碳傳感器電路圖 2 . 5 棚內(nèi)通風(fēng)散熱模塊 當(dāng) 大 棚 內(nèi) 溫 度 或 二 氧 化 碳 濃 度 過 高 時(shí) ， 只 是 自 動(dòng) 報(bào) 警 是 不 夠 的 ， 此 時(shí) 需 要 采 用 風(fēng) 扇 來 進(jìn) 行 通 風(fēng) 散 熱 . 本 設(shè) 計(jì) 采 用 開 關(guān) 電 源 外 加 直 流 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 與 風(fēng) 扇 連 接 ， 實(shí) 現(xiàn) 棚 內(nèi) 風(fēng) 扇 能 夠 根 據(jù) 當(dāng) 前 溫 度 及 二 氧 化 碳濃度是否超過閾值來自動(dòng)進(jìn)行通風(fēng)散熱 . 2 . 6 液晶顯示模塊 本 設(shè) 計(jì) 用 TFT 彩 屏 顯 示 棚 內(nèi) 溫 度 、 土 壤 濕 度 及 空 氣 質(zhì) 量 等 數(shù) 據(jù) 信 息 . TFT- LCD 就 是 薄 膜 晶 體 管 液 晶 顯 示 器 ， 本 設(shè) 計(jì) 采 用 的 是 320 × 240 分 辨 率 、 2. 8 寸 的 ALIENTEK TFTLCD 模 塊 ， 該 模 塊 接 口 為 16 位 的 并 方 式 與 外 部 連 接 . 硬 件 連 接 上 ， 由 于 使 用 的 是 ALIENTEK 提 供 的 TFTLCD 模 塊 ， 只 需 將 TFTLCD 模 塊 插 上 STM 32 開發(fā)板的對應(yīng)接口即可 . 45淮北師范大學(xué)學(xué)報(bào) （ 自然科學(xué)版 ） 2019 年 2 . 7 無線傳輸模塊 由 于 農(nóng) 業(yè) 大 棚 一 般 面 積 較 大 ， 導(dǎo) 致 各 傳 感 器 之 間 距 離 較 遠(yuǎn) ， 在 此 采 用 ZigBee 模 塊 來 實(shí) 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 遠(yuǎn) 距 離 傳 輸 . ZigBee 11- 12 組 網(wǎng) 能 力 十 分 強(qiáng) 大 且 功 耗 很 低 ， 本 設(shè) 計(jì) 采 用 以 CC 2530 為 芯 片 的 DL- LN 33 模 塊 ， 其 成 本 低 且 集 成 度 高 ， 可 視 距 離 通 信 單 跳 70 m ， 工 作 時(shí) 會(huì) 與 周 圍 模 塊 自 動(dòng) 組 成 一 個(gè) 無 線 多 跳 網(wǎng) 絡(luò) ， 能 夠 較 好 地 滿足農(nóng)業(yè)大棚遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸要求 . 為 更 好 地 實(shí) 現(xiàn) 本 系 統(tǒng) 上 位 機(jī) 與 下 位 機(jī) 的 數(shù) 據(jù) 傳 送 ， 本 系 統(tǒng) 選 用 ATK- ESP 8266 WiFi 模 塊 ， 原 理 圖 如 圖 5 所 示 . 該 串 口 - 無 線 模 塊 性 能 高 且 功 耗 低 ， 專 為 移 動(dòng) 設(shè) 備 和 物 聯(lián) 網(wǎng) 應(yīng) 用 設(shè) 計(jì) ， 能 夠 兼 容 3. 3 V 和 5 V 的 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) ， 使 單 片 機(jī) 能 夠 接 入 網(wǎng) 絡(luò) ， 實(shí) 現(xiàn) 物 理 設(shè) 備 與 WiFi 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 的 連 接 . 該 模 塊 既 可 以 做 熱 點(diǎn) （ AP 模 式 ） 來 實(shí) 現(xiàn) 局 域 網(wǎng) 內(nèi) 的 無 線 通 信 ， 又 能 夠 連 接 路 由 器 （ STA 模 式 ） 來 完 成 互 聯(lián) 網(wǎng) 下 的 遠(yuǎn) 程 調(diào) 控 . 本 設(shè) 計(jì) 采用其 STA 模式來實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對下位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控 . 圖 5 ATK-ESP 8266 模塊原理圖 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本 系 統(tǒng) 軟 件 設(shè) 計(jì) 主 要 有 C 語 言 程 序 的 編 寫 以 及 Android 手 機(jī) APP 的 設(shè) 計(jì) . 其 中 ， 關(guān) 于 本 設(shè) 計(jì) 中 智 能 大 棚 相 關(guān) 控 制 的 程 序 設(shè) 計(jì) ， 主 要 用 到 STM 32 系 統(tǒng) 中 的 跑 馬 燈 、 蜂 鳴 器 、 按 鍵 、 串 口 、 ADC 、 TFT- LCD 顯 示 及 時(shí) 鐘 等 部 分 . 在 本 設(shè) 計(jì) 的 程 序 編 寫 中 ， 通 過 讀 取 與 STC 12 相 連 接 的 各 傳 感 器 數(shù) 據(jù) 信 息 并 進(jìn) 行 相 應(yīng) 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 及 加 工 處 理 ， 而 后 將 得 到 的 數(shù) 據(jù) 信 息 在 TFT-LCD 上以及手機(jī)客戶端 APP 上顯示 . 其中程序流程圖如圖 6 所示 . 隨 著 近 年 來 智 能 手 機(jī) 的 普 及 以 及 Android 系 統(tǒng) 的 廣 泛 應(yīng) 用 ， 本 系 統(tǒng) 中 手 機(jī) APP 是 基 于 Android 系 統(tǒng) 的 ， 通 過 Android Stdio 來 編 程 實(shí) 現(xiàn) 的 . 而 Android Studio 是 用 于 開 發(fā) Android APP 的 官 方 集 成 開 發(fā) 環(huán) 境 13 ， 其 功 能 強(qiáng) 大 ， 涵 蓋 Android 開 發(fā) 應(yīng) 用 的 所 有 相 關(guān) 功 能 . 因 此 本 設(shè) 計(jì) 中 的 手 機(jī) 客 戶 端 以 Android Stdio 為 開 發(fā) 環(huán) 境 ， 以 應(yīng) 用 廣 泛 的 Java 語 言 為 主 編 寫 實(shí) 現(xiàn) 的 14 . 其 中 ， 本 設(shè) 計(jì) 選 用 能 將 串 口 通 信 協(xié) 議 轉(zhuǎn) 換 成 TCP IP 協(xié) 議 的 ESP 8266 模 塊 作 為 WiFi 來 實(shí) 現(xiàn) 局 域 網(wǎng) 無 線 控 制 ， 以 此 實(shí) 現(xiàn) 下 位 機(jī) 與 上 位 機(jī) 的 數(shù) 據(jù) 通 信 及 傳 輸 . 其 中 本 設(shè) 計(jì) 將 單 片 機(jī) 的 串 口 通 信 協(xié) 議 轉(zhuǎn) 換 成 的 TCP/IP 協(xié) 議 ， 即 網(wǎng) 絡(luò) 通 訊 協(xié) 議 ， 定 義 電 子 設(shè) 備 如 何 連 入 因 特 網(wǎng) ， 以 及 數(shù) 據(jù) 如 何 在 它 們 之 間 傳 輸 的 標(biāo) 準(zhǔn) ， 采 用 4 層 的 層 級 結(jié) 構(gòu) ， 即 應(yīng) 用 層 ， 傳 輸 層 ， 互 連 網(wǎng) 絡(luò) 層 ， 網(wǎng) 絡(luò) 接 口 層 ， 每 一 層 都 呼 叫 其 下 一 層 所 提 供 的 協(xié) 議 來 實(shí) 現(xiàn) 其 自 己的需求 15 . 本 設(shè) 計(jì) 中 手 機(jī) 客 戶 端 APP 包 含 2 個(gè) 功 能 模 塊 ， 其 中 相 關(guān) 環(huán) 境 數(shù) 據(jù) 顯 示 模 塊 用 于 顯 示 與 無 線 網(wǎng) 絡(luò) 相 連 的 物 理 設(shè) 備 所 采 集 的 相 關(guān) 數(shù) 據(jù) 信 息 ， 設(shè) 備 圖 6 主程序流程圖 46第 1 期 陳韻秋等 ： 基于 STM 32 和 Android 系統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)大棚設(shè)計(jì) 控制模塊則是通過手機(jī)客戶端 APP 來對相應(yīng)的硬件設(shè)備進(jìn)行相關(guān)調(diào)控 16 . 4 系統(tǒng)裝置測試與結(jié)果分析 本 系統(tǒng) 的手 機(jī) APP ， 其終 端程 序目 前主 要通 過主 頁面 來進(jìn) 行相 關(guān)的 數(shù)據(jù) 顯示 和調(diào) 控 . 打開 APP ， 經(jīng)過 2 s 后 跳 轉(zhuǎn) 到 主 界 面 ， 用 戶 能 夠 實(shí) 時(shí) 地 對 棚 內(nèi) 溫 度 、 土 壤 濕 度 、 二 氧 化 碳 濃 度 以 及 火 災(zāi) 情 況 等 信 息 進(jìn) 行 遠(yuǎn) 程監(jiān)測 ， 并且能夠?qū)崿F(xiàn)對棚內(nèi)風(fēng)扇及補(bǔ)光燈裝置的遠(yuǎn)程控制 . 通 過 測 試 知 道 ， 本 系 統(tǒng) 所 設(shè) 計(jì) 的 數(shù) 據(jù) 顯 示 模 塊 能 夠 實(shí) 時(shí) 穩(wěn) 定 地 采 集 硬 件 設(shè) 備 所 測 得 的 數(shù) 據(jù) ， 且 能 較 為 精 確 的 顯 示 相 關(guān) 環(huán) 境 信 息 ； 而 設(shè) 備 控 制 模 塊 能 夠 對 相 應(yīng) 設(shè) 備 進(jìn) 行 實(shí) 時(shí) 快 捷 的 控 制 ， 且 硬 件 設(shè) 備 對 手 機(jī) 客 戶 端 的 控 制 信 號 接 收 穩(wěn) 定 、 反 應(yīng) 靈 敏 . 與 此 同 時(shí) ， 本 系 統(tǒng) 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 對 環(huán) 境 信 息 的 實(shí) 時(shí) 自 動(dòng) 監(jiān) 控 ， 使 得 棚 內(nèi) 溫 度 、 光 照 強(qiáng) 度 、 土 壤 濕 度 和 二 氧 化 碳 濃 度 等 環(huán) 境 數(shù) 據(jù) 穩(wěn) 定 在 一 個(gè) 適 宜 農(nóng) 作 物 生 長 的 閾 值 范 圍 內(nèi) . 實(shí) 驗(yàn) 測 試 表 明 ， 本 系 統(tǒng) 能 夠 較 好 地 實(shí) 現(xiàn) 對 棚 內(nèi) 環(huán) 境 信 息 的 實(shí) 時(shí) 監(jiān) 控 . 相 關(guān) 調(diào) 試 數(shù) 據(jù) 顯 示 及 手 機(jī) 客 戶 端 界 面 如圖 7 和圖 8 所示 . 圖 7 液晶屏顯示數(shù)據(jù) 圖 8 手機(jī) APP 客戶端界面 5 結(jié)論 本 文 中 的 關(guān) 于 智 能 農(nóng) 業(yè) 大 棚 的 設(shè) 計(jì) 及 相 應(yīng) 的 軟 硬 件 開 發(fā) ， 主 要 是 以 STM 32F 103 系 列 、 各 種 傳 感 器 及 Android 智 能 手 機(jī) 為 平 臺(tái) ， 通 過 Android 系 統(tǒng) 、 C 語 言 編 程 實(shí) 現(xiàn) 的 . 本 設(shè) 計(jì) 實(shí) 現(xiàn) 對 環(huán) 境 數(shù) 據(jù) 信 息 的 遠(yuǎn) 程 采 集 和傳 輸 ， 可根 據(jù)棚 內(nèi)溫 度 、 氣體 濃度 等數(shù) 據(jù) ， 巧妙 利用 感應(yīng) 器與 控制 器之 間的 相互 作用 來實(shí) 現(xiàn)對 棚內(nèi) 作物 生長環(huán)境的自動(dòng)調(diào)節(jié) ， 從而達(dá)到作物高質(zhì)量生長的效果 . 本 設(shè) 計(jì) 實(shí) 用 性 強(qiáng) ， 能 夠 使 棚 內(nèi) 作 物 在 一 個(gè) 盡 可 能 理 想 的 環(huán) 境 下 生 長 ， 與 此 同 時(shí) 能 夠 使 用 戶 通 過 手 機(jī) 客戶端 APP 來對棚內(nèi)作物實(shí)時(shí)情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控 ， 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚的無人化 、 現(xiàn)代化以及自動(dòng)化 . 參考文獻(xiàn) ： 1 馮啟高， 毛罕平 . 我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀及對策 J . 農(nóng)業(yè)化研究 ， 2010， 32 （ 2 ） ： 245- 248. 2 韓毓 . 基于單片機(jī)的蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng) D . 青島 ： 中國海洋大學(xué)， 2010： 3 - 5. 3 史 書 強(qiáng) ， 袁 立 新 ， 張 鵬 ， 等 . 我 國 農(nóng) 業(yè) 產(chǎn) 業(yè) 化 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 與 科 技 支 撐 體 系 的 構(gòu) 建 探 討 J . 農(nóng) 業(yè) 科 技 管 理 ， 2011， 30 （ 6 ） ： 65 - 47淮北師范大學(xué)學(xué)報(bào) （ 自然科學(xué)版 ） 2019 年 68. 4 王芳 . 基于智能控制和現(xiàn)場總線技術(shù)的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)研究 D . 蘇州： 蘇州大學(xué)， 2008 ： 1 - 3 . 5 張杰 . 基于 Zigbee 和 GPRS 的果園智能灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) D . 咸陽 ： 西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2014： 1 - 3 . 6 王巖 . 物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)中信息傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究 D . 哈爾濱 ： 東北林業(yè)大學(xué) ， 2012 ： 7 - 10. 7 廖建尚 . 基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 J . 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2016， 32 （ 11 ） ： 233- 243 . 8 祝朝坤， 張凌燕 . 基于 STM 32 和 Android 手機(jī)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大棚的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J . 電子產(chǎn)品世界 ， 2017 （ 12 ） ： 52 - 55. 9 高金轉(zhuǎn)， 彭旭鋒， 張會(huì)新 ， 等 . 基于 ZigBee 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) J . 電子器件， 2016 ， 39 （ 3 ） ： 546 - 550. 10 豁保強(qiáng) . 智能大棚監(jiān)測與控制關(guān)鍵技術(shù)的研究 D . 天津 ： 天津科技大學(xué)， 2014： 12 - 19 . 11 RZEWUSKIS K. System concept of WIFI based passive radar J . International Journal of Electronics &amp; Tele- communica tions ， 2011， 57 （ 4 ） ： 447- 450. 12 TERADA M.Application of ZigBee sensor network to data acquisition and monitoring J . Measurement Science Review ， 2009， 9 （ 6 ） ： 183- 186. 13 畢小明 . 精通 Android Studio M . 北京 ： 清華大學(xué)出版社 ， 2017. 14 HORSTMANN CayS ， CORNELL Gary. Java 核心技術(shù) M . 9 版 . 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2013 . 15 馬莉 . 淺談網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的 TCP/IP 協(xié)議 J . 數(shù)字通信世界 ， 2016 （ 2 ） ： 41. 16 程亮 . 基于 Android 和 IOS 的智能家居手機(jī)客戶端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) D . 南京： 東南大學(xué) ， 2015 ： 32 - 37 . Design of Intelligent Agricultural Greenhouse Based on STM 32 and Android System CHEN Yunqiu ， LI Zheng （ School of Physics and Electric Information ， Huaibei Normal University, 235000 ， Huaibei ， Anhui ， China ） Abstract ： Aiming at the shortcomings of real- time and long- distance monitoring of environment in traditional agricultural greenhouse ， a control system based on STM 32 F 103ZET 6 was designed to realize the simple intelligent agricultural greenhouse of Internet of Things （ IOT ） by wireless Internet transmission and the cooperation of host computer. The system was programmed in C language ， which makes the whole program easy to read. By using STM 32 microcontroller based on ARM Cortex M 3 kernel and related sensors ， the monitoring data can be displayed on the TFT- LCD screen installed on the lower computer and the mobile phone client. The control command transmitted by the upper computer controls the working state of the fan and the light supplementing device. The results show that the system could overcome the shortcomings of real- time detection and remote control of environmental data in traditional agricultural greenhouse ， and realize remote monitoring ofenvironmental information of crop growth in greenhouse ， and provide the most suitable environment for crop growth in greenhouse. Key words ： STM 32 ； intelligent agriculture ； sensors ； Android mobile APP 48</p>