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基于ATmega328的农业监测系统设计与实现.docx
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基于ATmega328的农业监测系统设计与实现.docx
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基于 ATmega328 的农业监测系统设计与实现
摘要:随着科学技术的飞速发展,农业领域也开始与互联网联系起来。借助 ATmega328 单片机
开发设备和物联网技术,设计出一个农业监测系统。通过对 Arduino 设备和传感器的开发,农业监
测系统可以对农作物生长所需的环境因素,如农作物生长周边环境的空气温度、空气湿度,农作
物所接收到的光照的强弱,农作物生长土壤的土壤湿度等数据进行实时监测,实现对农作物的生
产信息的充分认知,数据通过传感器采集之后发送到 ATmega328 单片机上,再进一步进行数据
判断处理,然后通过相应的模块将数据反映给用户,实现农业生产智能化管理。
农业监测系统主要是由以 ATmega328 单片机为 CPU 的 Arduino UNO Rev3 开发板借助
Arduino IDE 开发平台开发的。使用 DHT11 温湿度传感器采集农作物周边环境实时温度、湿度数
据,在 1602 LCD 液晶显示屏上呈现给农业监测系统的用户。利用光敏电阻、土壤湿度传感器、
雨滴检查传感器监测光照度、土壤缺水状况和天气是否下雨,这些都由 RGB LED 三色灯通过闪
烁不同颜色的灯表达不同的环境情况。利用 MQ-2 烟雾气敏传感器监测空气中是否有有害气体,
当空气中存在有害气体时,蜂鸣器会发出声音提醒用户。
关键词:Arduino,传感器,ATmega328
Design and Implementation of Agricultural Monitoring System
based on ATmega328
Abstract:With the rapid development of science and technology, the field of agriculture also began to
connect with the Internet. With the help of ATmega328 MCU development equipment and Internet of
things technology, an agricultural monitoring system is designed.Through the development of Arduino
equipment and sensors, the agricultural monitoring system can monitor the environmental factors
needed for the growth of crops, such as the air temperature and humidity of the surrounding
environment, the intensity of the light received by the crops, the soil humidity of the growing soil and
other data in real time, so as to realize the full recognition of the production information of crops. The
data can be transmitted After the sensor is collected, it is sent to ATmega328 single chip
microcomputer, and then further data judgment processing is carried out, and then the data is reflected
to the user through the corresponding module to realize the intelligent management of agricultural
production.
The agricultural monitoring system is mainly developed by Arduino UNO Rev3 development
board with ATmega328 single chip microcomputer as CPU with the aid of Arduino IDE development
platform. DHT11 temperature and humidity sensor is used to collect the real-time temperature and
humidity data of the surrounding environment of crops, which is presented to the users of the
agricultural monitoring system on the 1602 LCD screen. Using photosensitive resistance, soil moisture
sensor and raindrop inspection sensor to monitor the illuminance, soil water shortage and weather
whether it rains, RGB LED three-color lights express different environmental conditions by flashing
different color lights. Mq-2 smoke gas sensor is used to monitor whether there is harmful gas in the air.
When there is harmful gas in the air, the buzzer will send out a sound to remind the user.
Keywords:Arduino, Sensor, ATmega328
目 录
第 1 章 绪 论......................................................................................................................................1
1.1 农业监测系统的研究背景和意义 .............................................................................................1
1.1.1 中国智能农业发展的背景分析 .....................................................................................1
1.1.2 农业监测系统的研究意义............................................................................................1
1.2 课题研究方法和内容.................................................................................................................2
1.2.1 研究方法........................................................................................................................2
1.2.2 研究内容........................................................................................................................2
1.3 主要模块的选择.........................................................................................................................3
1.3.1 单片机开发板的选择.....................................................................................................3
1.3.2 温湿度传感器的选择.....................................................................................................3
1.3.3 土壤湿度传感器的选择 .................................................................................................3
1.3.4 烟雾气敏传感器的选择 .................................................................................................3
第 2 章 农业农田环境监测系统分析....................................................................................................4
2.1 农业环境监测系统需求分析.....................................................................................................4
2.1.1 国内外智能农业发展情况分析 ....................................................................................4
2.1.2 农业环境监测系统用户需求分析 .................................................................................4
2.1.3 农业环境监测系统功能需求分析 .................................................................................4
2.2 农业环境监测系统可行性分析 .................................................................................................5
2.2.1 农业环境监测系统经济可行性分析 .............................................................................5
2.2.2 农业环境监测系统技术可行性分析 .............................................................................5
2.2.3 农业环境监测系统社会环境可行性分析 .....................................................................6
第 3 章 系统硬件设计..............................................................................................................................7
3.1 系统整体硬件设计.....................................................................................................................7
3.2 单片机主控模块.........................................................................................................................7
3.3 温湿度显示模块设计.................................................................................................................9
3.3.1 温湿度测量模块设计.....................................................................................................9
3.3.2 显示模块设计...............................................................................................................10
3.4 土壤检测警示模块设计..........................................................................................................11
3.4.1 土壤湿度测量模块设计...............................................................................................11
3.4.2 光照强度测量模块设计...............................................................................................12
3.4.3 雨滴检查模块设计.......................................................................................................13
3.4.4 RGB 三色 LED 灯模块设计 ...........................................................................................14
3.5 烟雾报警模块...........................................................................................................................15
3.5.1 蜂鸣器模块设计..........................................................................................................15
3.5.2 烟雾气敏模块设计......................................................................................................15
第 4 章 系统软件设计..........................................................................................................................17
4.1 总体控制流程...........................................................................................................................17
4.2 各模块控制流程.......................................................................................................................18
4.2.1 温湿度显示模块..........................................................................................................18
4.2.2 土壤监测警示模块......................................................................................................19
4.2.3 烟雾警报模块..............................................................................................................19
第五章 系统测试....................................................................................................................................22
5.1 功能测试..................................................................................................................................22
5.2 测试结果分析...........................................................................................................................25
参考文献: .............................................................................................................................................26
致谢 .........................................................................................................................................................28
1
第 1 章 绪 论
1.1 农业监测系统的研究背景和意义
1.1.1 中国智能农业发展的背景分析
中国是世界农业的发源地之一,通过广大考古学家坚持不懈的仔细研究得出的考
古证据表明,中国农业的悠久历史已长达 8、9 千年。自从进入现代社会以来,农业
已经不再是中国的经济支柱,但这并不意味着农业发展就不再重要,农业是国民经济
建设和发展的基础产业,农业发展稳妥不出错,才可以以农业为基础,稳定第二产业,
发展第三产业。
当今科学技术的发展日新月异,互联网的进步带来了各种各样的新型产业,比如
智能家居业、智能农业、智能交通、智慧城市等等。习近平主席指出,在人口多、土
地少、水少的国家,科技是确保农产品有效供应的根本解决办法,所以中国要大力发
展智慧农业,广大农业科技工作者也要不断发明创造出新的物联网产品,让物联网更
好地与生活联系在一起,促进农业发展与生产,提高人民生活品质。
1.1.2 农业监测系统的研究意义
在大数据的推动下,传统农业已经在向现代农业进行转变,农业监测系统以现代
物联网技术为核心基础,借助无线传感器技术,组成一套监测农作物生长环境的系统。
农业生产环境监测是实施精准农业的基础,对农业生产进行科学的管理
①
,用最少或
最节省的投资实现较高的产量,改善环境,有效利用各种农业资源,实现可持续发展,
并获得良好的经济和环境效益
②
。
农业监测系统通过 LCD 液晶显示屏显示环境温湿度,RGB LED 三色灯反映土壤的
水含量、农田光照度和是否下雨,加上烟雾报警模块,及时地反映了农田环境,显示
�
[2]吴寒烟.精准农业归类[Z].2019-06-27.https://ishare.iask.sina.com.cn/f/32iLmCUMtjE.html
�
[3]托普云农.农业仪器在现代农业生产中的应用及作用体现
[Z].2019-05-20.https://wenku.baidu.com/view/06daf32d4693daef5ff73d4b.html
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