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设计说明书部分资料如下
设计摘要：
本论文详细介绍了基于云平台的智慧农场环境监测系统的设计与实现。该系统通过集成多种传感器，实现了对农场环境温湿度、二氧化碳浓度、光强和土壤湿度的实时监测。从机部分通过温湿度传感器、二氧化碳传感器、光敏电阻和土壤湿度传感器采集环境数据，并通过Zigbee模块将数据传输至主机。主机部分则通过OLED显示屏实时显示从机采集的数据，并通过按键设置阈值。当检测到的数据超过设定的阈值时，系统会触发相应的报警机制，如温湿度过高时蜂鸣器报警，土壤湿度过高时LED灯闪烁，并通过按键控制风扇和水泵进行环境调节。此外，系统还通过WiFi模块连接手机APP，实现了远程监控功能，使用户能够随时随地了解农场环境状况并进行远程控制。
该系统的设计不仅提高了农场环境的智能化管理水平，还增强了农场生产的自动化和精准化。通过实时监测和自动响应机制，系统能够在环境异常时迅速采取措施，减少潜在的生产风险，提高农作物的产量和质量。此外，系统的模块化设计使得扩展和维护变得简单，为未来的功能升级和优化提供了便利。
关键词：智慧农场，环境监测，云平台，传感器，Zigbee，远程监控
字数：12000+
目录：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着现代农业技术的不断发展，智慧农场作为一种新兴的农业生产模式，逐渐受到广泛关注。智慧农场通过集成物联网、传感器技术和云计算等先进技术，实现了对农场环境的实时监测和自动化管理，极大地提高了农业生产的效率和质量。然而，传统的农场环境监测系统往往存在数据采集不全面、响应速度慢、远程监控能力不足等问题，难以满足现代农业生产的需求。因此，设计并实现一种基于云平台的智慧农场环境监测系统，具有重要的现实意义和应用价值。该系统不仅能够实时监测农场环境参数，还能通过远程监控和自动化控制，提高农场管理的智能化水平，为农业生产的可持续发展提供有力支持。
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
本论文设计的基于云平台的智慧农场环境监测系统主要包括从机和主机两部分。从机通过温湿度传感器、二氧化碳传感器、光敏电阻和土壤湿度传感器采集环境数据，并通过Zigbee模块将数据传输至主机。主机通过OLED显示屏实时显示从机采集的数据，并通过按键设置阈值。当检测到的数据超过设定的阈值时，系统会触发相应的报警机制，如温湿度过高时蜂鸣器报警，土壤湿度过高时LED灯闪烁，并通过按键控制风扇和水泵进行环境调节。此外，系统还通过WiFi模块连接手机APP，实现了远程监控功能，使用户能够随时随地了解农场环境状况并进行远程控制。
2.1 系统整体方案
本设计以STM32单片机为核心控制器，加上其他的模块一起组成基于云平台的农场环境监测设计的整个系统，分为主从机两大部分，都包含中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了STM32单片机，其主要作用是获取输入部分数据，经过内部处理，控制输出部分。主机输入由三部分组成，第一部分是独立按键，用于切换界面，开关水泵和风扇，设置温湿度/土壤湿度值；第二部分是供电电路，给主机整个系统供电；第三部分是ZIGBEE模块，用于与从机传输数据。输出由六部分组成，第一部分是OLED显示模块，显示温湿度、CO2、光照强度和土壤湿度值，以及显示设置阈值；第二部分是直流电机及其驱动芯片，驱动风扇转动；第三部分是继电器，用于控制水泵；第四蜂鸣器，当温湿度超过阈值，蜂鸣器报警；第五部分是LED灯，温湿度不在阈值内，蜂鸣器进行报警；最后一部分是WIFI模块，通过该模块将获取数据上传云平台，通过平台可以控制水泵、风扇开关等。
从机输入有六部分组成，第一部分是光敏电阻，用于检测当前光照强度；第二部分是DHT11温湿度传感器，用于检测当前环境的温湿度；第三部分是土壤湿度传感器，用于检测土壤湿度值；第四部分是CO2检测模块，用于检测当前CO2浓度值；第五部分是独立按键，切换界面；第六部分是供电电路，给从机系统进行供电。输出由一部分组成，是ZIGBEE模块，与主机进行数据传输。
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 Zigbee模块模块的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
本设计基于云平台的智慧农场环境监测系统，通过Zigbee通信实现主机与从机的数据传输。从机搭载温湿度、二氧化碳、光强和土壤湿度传感器，实时采集环境数据。主机通过OLED显示屏展示数据，并利用按键设置阈值，实现温湿度异常时的蜂鸣器报警和土壤湿度异常时的LED灯闪烁。此外，按键控制风扇和水泵，确保环境调控的及时性。系统通过WiFi模块与手机APP连接，实现远程监控功能，提升农场管理的智能化水平。
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 WIFI模块
3.5 zigbee模块（CC2530）模块
3.6 DHT11传感器检测温湿度
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 主机按键功能图
4.4 主机显示函数流程图
4.5 主机处理函数流程图
4.6 从机监测函数流程图
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 上电显示测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 设置土壤湿度阈值实物测试
5.5 WIFI模块联网实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2上电显示仿真测试
6.3 设置温度阈值仿真测试
6.4 设置湿度阈值仿真测试
6.5 设置土壤湿度阈值仿真测试
结 论
参考文献
致 谢
1 、引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着现代农业技术的不断发展，智慧农场作为一种新兴的农业生产模式，逐渐受到广泛关注。智慧农场通过集成物联网、传感器技术和云计算等先进技术，实现了对农场环境的实时监测和自动化管理，极大地提高了农业生产的效率和质量。然而，传统的农场环境监测系统往往存在数据采集不全面、响应速度慢、远程监控能力不足等问题，难以满足现代农业生产的需求。因此，设计并实现一种基于云平台的智慧农场环境监测系统，具有重要的现实意义和应用价值。该系统不仅能够实时监测农场环境参数，还能通过远程监控和自动化控制，提高农场管理的智能化水平，为农业生产的可持续发展提供有力支持。
1.2 国内外研究现状
近年来，国内外在智慧农场环境监测系统方面的研究取得了显著进展。国外研究主要集中在传感器技术的集成与优化、无线通信技术的应用以及云平台的构建等方面。例如，美国和欧洲的一些研究机构通过集成多种传感器和无线通信技术，实现了对农场环境的全面监测和远程控制。国内研究则更加注重系统的实用性和经济性，许多高校和科研机构开发了基于Zigbee、LoRa等无线通信技术的环境监测系统，并在实际农场中进行了应用。然而，现有的研究大多侧重于单一环境参数的监测，缺乏对多参数综合监测和自动化控制的研究。因此，本论文旨在设计并实现一种基于云平台的智慧农场环境监测系统，通过集成多种传感器和自动化控制技术，提高系统的综合监测能力和自动化水平。
1.3 课题主要内容
本设计是基于云平台的智慧农场环境监测系统设计与实现，主要实现以下功能：
从机通过温湿度传感器检测温湿度
从机通过二氧化碳传感器检测CO2
从机通过光敏电阻检测光强
从机通过土壤湿度传感器检测土壤湿度
主机通过zigbee与从机通信
主机通过oled显示从机采集到的数据
主机通过按键设置阈值，温湿度过高，蜂鸣器报警，土壤湿度过高，led灯闪烁，按键控制风扇和水泵
通过WiFi模块连接手机APP，实现远程监控
