论文总字数：19460字

目 录

1.绪论 1

1.1设计背景 1

1.1.1 物联网背景 1

1.1.2 市场需求分析 1

1.1.3可行性分析 1

1.2所涉技术发展现状 2

1.2.1国内外技术发展 2

1.2.2存在的技术问题 2

1.3 创新点 3

1.3.1主要解决的问题 3

1.3.2 设计内容简介 3

2. 系统设计要求与方案设计 3

2.1系统设计要求 3

2.1.1设计要求 3

2.1.2作品整体概述 3

2.2方案设计 4

2.2.1传感器选择 4

2.2.2控制机构选择 5

2.2.3信息收发模块选择 5

2.2.4主控制器选择 6

3.系统的硬件电路设计与原理 6

3.1系统框图 6

3.1.1系统整体结构 6

3.1.2开发环境与工具 7

3.2系统主控芯片的介绍 7

3.2.1 STC89C52单片机简介 7

3.3温度传感器电路设计 9

3.3.1 DS18B20温度传感器的测温原理 9

3.3.2 DS18B20温度传感器内部结构 10

3.4温湿度传感器电路设计 11

3.4.1 DHT11引脚连接介绍 11

3.4.2 DHT11工作原理 11

3.5土壤湿度检测模块电路设计 11

3.5.1 模块介绍 11

3.5.2 土壤湿度检测工作原理 12

3.6光强检测电路设计 12

3.6.1光强检测模块原理图 12

3.6.2 ADC0832介绍 13

3.7显示屏电路设计 13

3.7.1 LCD1602特点 13

3.7.2 LCD1602工作原理 14

3.8水泵驱动模块电路设计 15

3.8.1 继电器原理图 15

3.8.2继电器驱动原理 16

3.9信息接收模块电路设计 16

3.9.1 GSM模块 16

3.9.2 蓝牙模块 17

4.系统的软件设计 17

4.1软件系统流程图 17

4.1.1短信处理流程图 17

4.1.2驱动模块软件流程 17

4.1.3传感器采集 19

4.2核心软件设计 19

5.实验与验证 20

6.总结与展望 22

参考文献 24

致谢 25

附录Ⅰ：原理图 26

基于物联网的智能花卉培护系统设计

郭晗琪

，China

Abstract：Through the new method to the controller, sensor, and machine connected with the whole or part of the Internet network, making things, people and things have become more intelligent, can carry out remote management control, and has the characteristics of informationization, such a network is the Internet of things^[22].In this project, a kind of intelligent flower protection system based on Internet of things is designed, which connects the flowers and people at home, and realizes the monitoring of the growth status of flowers through the Internet of things.The main controller of the system using 51 single-chip, to measure the light intensity using several sensors, temperature and humidity of the soil, and the ambient temperature, to improve soil moisture through the relay drive pump, the motor drives the curtain to control the illumination.In addition, through GSM to send text messages to users and Bluetooth, paired with mobile communications, the protection system to achieve a real-time monitoring of the growth environment of flowers

Key words: Single chip Sensor Monitoring management Real time

1.绪论

1.1设计背景

1.1.1 物联网背景

随着信息技术的迅速发展，物联网技术也随之孕育而生并逐渐发展壮大^[21]。顾名思义，物联网就是把物跟物连接成网一样，可以有两种理解方法：一，物联网依托于互联网，并以此为核心继续往外扩充；还有一种是物物相息，其用户端不局限于人和物，信息的交换通信是在物和物之间进行^[4]。世界信息产业已经历过计算机、互联网两次产业革命，目前，该产业孕育的第三次产业革命就是物联网^[23]。物联网依托于诸如智能自动感知、辨别和计算等通信技术发展而来，因此，这些技术能让物联网普遍地融进网络^[4]。物联网不仅局限于网络，而且扩展了运用领域。物联网往前发展的重中之重是不断发明新的应用，精髓是专注于用户体会经验的创新2.0^[24]。我国物联网方面的研究以及开发应用的发展以国务院总理温家宝发表的“感知中国”为主题的讲话以里程碑。这次讲话加速了物联网发展的进程，使其列入到我国的政府工作报告中。在国家的大力扶持下，物联网逐渐发展成为五大朝阳产业，前景非常光明。

1.1.2 市场需求分析

当代社会的进步十分迅速，导致人民的日子越来越好，生活质量逐渐提高。闲来无事种些花花草草，会给平淡的生活增加乐趣，也能消磨时间。而且，空气中的二氧化碳在植物的光合作用下转换为氧气，使得空气十分清爽。因此，现在很多人喜欢养花草。过去的十几年，世界花卉的增长速度远大于世界经济，其中，我国花卉行业每年的产量增长百分比总是能大于35%^[13]。但我国对花卉生产和管理技术不先进，技术含量也不高，难以形成规模效应。生活里很常见的，许多人会在家里或办公室种一些小的绿植，这些小植物不仅给我们的生活增添了丰富色彩，不再单调，也净化了四周的环境。但是时常会发生以下类似的情形，因为照顾不周，绿植缺水会干枯凋零或浇水过多淹死的状况时有发生。如今也可在市场上购买到自动浇水器，但由于其价格昂贵，不能自主化设置浇水时间以及浇水量，所以推广困难，大众使用率普遍偏低^[15]。而价格较低的缺水报警器功能单一，仅能报警，无应对方案。所以，我们在基本的花卉报警器的基础上，结合物联网思维，设计出一种智能花卉的培护系统，在没人或者没时间去打理花卉植物的时候，植物也能被很好的照顾，照样生长^[25]。不但如此， 还要改良一下现存在的浇灌方法浪费水的弊端。

1.1.3可行性分析

1. 投资必要性：我国花卉管理种植技术不先进，要达成一种规模还是比较困难的。由于现代人生活节奏快，家庭盆栽经常疏于管理，导致盆栽植物的死亡。该项目的产品主要面向这类人群。改变我国花卉生产和管理技术落后的现状，以及帮助人们更好地培育盆栽。

2. 技术可行性：本项目将光敏电阻来检测光照，并将光信号通过A/D转换芯片转换为相应的电压值，并与温湿度传感器DHT11测得的湿度值和DS18B20温度传感器测得的温度一同传输至单片机STC89C52，并在单片机进行处理后，通过蓝牙模块以及GSM模块传输测量数据至手机^[1]。本项目使用的单片机以及传感器能够很好的满足项目需求，且价格便宜，性能优越。

1.2所涉技术发展现状

1.2.1国内外技术发展

电子自动浇花器在国外普及率很高，然而在很长一段时间内，国内没有自主生产能力，需求只能通过进口满足。这些进口商品虽然质量好，然而美中不足的是价格昂贵，所以在国内不能大量的普及开。国内外都有实际应用自动浇花系统，自动供水灌溉系统大多数是使用虹吸的方法，参照的原理就是渗透，在这个过程中的补水是连续不断的，这模式只保证了充足的水量不会干旱，但没有按照花卉的实际缺水量来补给。国内外的花卉培育系统大多适用于大规模的花卉培育（智能花卉温室大棚），不适合于小规模种植和家庭盆栽的培育^[2]。少数适合小规模培育的装置，只是对花卉生长环境的其中某个影响因素进行检测和控制，不能为花卉生长提供最适条件，容易导致花卉被浇灌过度死亡。难以对花卉的生长状态进行精确的实时的监控，难以实现和人的交互，不够智能也不够人性化。虽然价格比较低廉，但是相较于我们的花卉培育系统来说并不物美价廉。近几年，国内经济发展迅速，智能，便捷的产品受到大家的追捧，这一趋势也逐年体现在居家园艺，一些“园艺小白”为了可通过购买电子类自动浇花器解决种花容易养花难的问题。有研究指出，光照不适宜浇水不及时造成花草死亡的发生率是80%。本项目设计了一种新型智能花卉培护系统，将家中的花卉与人联系起来，实现了人通过物联网对花卉生长状态的监控^[3]。

智能花卉培护系统实现了蓝牙模块与单片机的互联，能快速接收各种测量数据，统计植物近阶段的生长状况及环境因素的变化，并能及时反映给上位机即手机显示。用户随时随地都可以通过蓝牙使用手机APP掌控盆栽的生长状况，浇灌情况，光照情况等。用户离家期间，依旧能通过发送指令控制单片机创造出适合植物生长的环境。本设计目的在于改变我国花卉生产和管理技术落后的现状，以及帮助人们更好地培育盆栽。

1.2.2存在的技术问题

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