基于安卓的设施农业监控系统设计
摘 要
在科技高速发展的今天，传统的农业生产方式已经渐渐跟不上快速发展的经济需求。因此人们利用先进现代化科技创造了温室大棚、作物杂交、无土栽培、太空育种等众多现代化农业种植技术。但这些先进的农业生产方式大多数都是投入成本高，操作技术复杂，对操作人员的素质要求很高，从而难以使普通的农民用户运用上这些先进农业生产技术。
本课题意在设计一款适合普通农民大众使用基于安卓的设施农业监控系统，本基于安卓的设施农业监控系统主要应用于温室大棚农业生产。本系统主要基于嵌入式系统设计，采用ARM920T架构的S3C2440A芯片作为主控芯片，用DHT11(温湿度监测)、MH-410D5(二氧化碳传感器)、MQ-2(烟雾监测传感器)、TSL2561(光照强度传感器)等传感器作为系统的环境监测模块，用RS485串口作为系统远程通信接口，用P35触摸屏作为系统人机交互窗口。本系统的最终实现效果为能够对温室内温湿度、光照强度、CO₂浓度实时监测，且能将监测数据在P35屏上以直观的形式显示出来，当其中的某项指标达到预设值时系统能立马做出信息反馈，调动其他设备及时对温室环境做出调控。最后系统还能够进行远程控制和检测温室内烟雾与可燃性气体的浓度，做到遇火灾报警功能。
整个系统具有简单易用、成本低廉、智能化程度高、可靠性高等特点，非常适合普通农民大众使用。
关键词： 温室大棚、智能监测、嵌入式、传感器
前 言
自从改革开放以来我国经济发展发生了巨大变化，但农业一直在国民经济中占有重要地位，可是随着社会的高速发展，传统的农业生产方式已经渐渐满足不了现代经济发展的需求。并且我国虽有广阔的疆域，但大部分地区并不适合农业生产。所以为了使农业发展跟上现代经济发展的步伐，必须得通过运用现代科技来渐渐改善传统的农业生产方式。
众所周知环境无疑是影响农业生产的最大因素，但在自然状态下人们很难干预环境对农业生产的影响，因此温室大棚应运而生。温室大棚是最能代表现代农业生产的科技产物之一。但温室大棚之所以能够有效的控制农作物生长环境，就是依赖于它对内部环境的实时监测，可是先进监测技术投入成本高，操作技术复杂，对操作人员的素质要求很高，使得这种先进的温室种植技术难以在普通农民用户中得到推广。大多数普通农民用户还是依靠人工操作对温室环境进行监测。这种方法不但耗时耗力，并且效率很低，很难达到实时监测的要求。从而无法在最恰当的时刻及时做出对环境的调控，例如湿度低了需要浇水，温度低了需要保暖，光照不足需要加强光照度，二氧化碳浓度过高需要通风等。这些对农作物生长最重要的环境因素只有在实时有效的监测下，并且及时做出反馈调控才能更利于作物生长提高产量，从而使温室大棚的经济效益显著提高。本设计就是一套以嵌入式系统为基础，做到对温室内温湿度、光照强度、CO₂浓度实时监测，并在各项指标达到预设值时立马做出信息反馈，调动其他设备及时对温室环境做出调控的基于安卓的设施农业监控系统。
就技术层面而言本系统主要包括环境监测模块、数码显示模块、报警模块、数据传输电路以及执行调节电路。环境检测块用到的传感器主要有：DHT11(温湿度监测)、MH-410D5(二氧化碳传感器)、MQ-2(烟雾监测传感器)、TSL2561(光照强度传感器)，数据传输电路为预留RS485接口，数码显示模块为P35屏，主控为三星公司的S3C2440A芯片。
本课题意在打造一款智能化程度高、可靠性强、稳定性好、操作简单、成本低廉适合普通农民大众使用的温室大棚基于安卓的设施农业监控系统。
第1章 绪论
§1.1 基于安卓的设施农业监控系统的概念
基于安卓的设施农业监控系统是温室大棚内一套对内部作物生长环境能够实时监测，并且实时控制的系统。它是现代化温室大棚农业技术的核心，正是由于温室大棚拥有强大的监测系统，它才能创造出最适宜作物生长的环境，提高作物产量，使农业经济效益得到显著提高。
§1.2 基于安卓的设施农业监控系统的主要内容
本基于安卓的设施农业监控系统是以ARM9系列的S3C2440A为控制核心，具有优越的嵌入式特性和强大的数据分析能力，与传统51芯片相比ARM芯片在性能上有了巨大的飞跃，配合上DHT11、MH-410D5、TSL2561等传感器的使用，本系统做到了对温室内各项重要环境数据的实时监测。该监测系统不但可以监测作物生长环境指标，还可以通过对传感器采集过来的数据进行分析，在恰当的时刻做出合理的反馈控制，进而达到对温室大棚内环境的调节功能。再配备MQ-2(烟雾监测传感器)和报警电路使它还担负起了大棚内火灾预警功能增加了温室大棚的安全系数。整个温室大棚内的环境指标都会以数据的形式在P35屏上直观的显示出来，用户还可以通过屏幕上的虚拟按键对温室大棚内环境进行控制调节，例如浇水、升温、通风、增强光照等操作。系统还预留有RS485接口，实现了整个系统的远程控制。
§1.3 基于安卓的设施农业监控系统的主要特点
和传统农业监测相比，基于安卓的设施农业监控系统具有以下几个主要特点：
（1）灵敏度高，本监测系统采用当代行业内流行的传感器，传感器技术成熟制作精良，温室环境发生轻微变化，系统都能检测到；
（2）能够进行连续实时监测，本监测系统上电后不再需要人工控制，内置主控芯片可以实时连续读取监测数据，并在极短时间间隔内处理数据做出相应；
（3）测量精度高，本监测系统各项监测数据采用采集多组数据然后取平均值进行分析，大大提高了测量精度；
（4）具有自动控制能力，系统可以根据不同时期的不同预设值与温室内采集到的值进行对比，进而做出相应的控制调节；
（5）系统稳定性高；
（6）能够实现复杂的控制功能；
（7）具有远程控制功能，本监测系统预留有RS485通信接口，可以与计算机相连，从而实现让你足不出户就能实现对温室大棚的远程控制。
目 录
前 言 1
第1章 绪论 2
§1.1 基于安卓的设施农业监控系统的概念 2
§1.2 基于安卓的设施农业监控系统的主要内容 2
§1.3 基于安卓的设施农业监控系统的主要特点 2
§1.4 基于安卓的设施农业监控系统的研究意义 3
§1.5 农业监测系统的发展历程与未来发展趋势 3
第2章 基于安卓的设施农业监控系统的总体设计方案 4
§2.1 基于安卓的设施农业监控系统设计概述 4
§2.1.1 功能要求 4
§2.1.2 技术指标 4
§2.2 基于安卓的设施农业监控系统的硬件设计方案 4
§2.3 基于安卓的设施农业监控系统的软件设计方案 6
第3章 基于安卓的设施农业监控系统硬件设计与实现 7
§3.1 微处理器的选择 7
§3.1.1 S3C2440A简介 7
§3.1.2 S3C2440A的内部组成结构 7
§3.1.3 S3C2440A的主要功能介绍 8
§3.1.4 S3C2440A的PWM定时器 9
§3.1.5 S3C2440A的中断系统 10
§3.2 传感器的选择 11
§3.2.1 传感器的对比与选择 11
§3.2.2 传感器简介 13
§3.2.3 传感器引脚说明及数据传输 17
§3.3 触屏显示器P35 21
§3.3.1 P35屏引脚说明 22
§3.3.2 P35屏的控制与配置 23
§3.4 MCU外围电路设计 23
§3.4.1 电源电路设计 24
§3.4.2 485通信接口设计 24
§3.4.3 报警与复位电路设计 25
§3.4.4 执行控制电路设计 26
第4章 基于安卓的设施农业监控系统软件设计 27
§4.1 程序设计的基本框架 27
§4.2 软件流程分析 28
§4.3 各模块程序设计 28
§4.3.1 数据采集模块程序设计 28
§4.3.2 显示模块程序设计 31
§4.3.3 执行模块及报警模块程序设计 32
第5章 系统调试 34
§5.1 软硬件调试 34
§5.1.1 硬件调试 34
§5.1.2 软件调试 34
§5.1.3 软硬件关联调试 34
§5.2 功能测试 34
结 论 36
参考文献 37
致 谢 39
附 录 40
参考文献
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