智能农业物联网数据采集系统设计
摘 要本课题主要是介绍智能农业物联网数据采集系统其中的数据传输部分，而数据传输部分所采用的是CC1101模块，数据采集部分由于资金问题暂时只采集了温度，湿度，光照强度这些数据，外加一块温度报警功能，这些采集到的数据都可以实时的显示在lcd1602的显示屏上，方便观察环境的情况，这些模块也是很灵活的，在程序上也是可以进行增加该设计的一些功能，因为程序也是进行一些模块化变成，在主程序中直接调用就可以了，硬件上的话也是可以另外做其他模块，比如：大气压强模块，二氧化碳浓度模块，风速模块等等，该设计也是十分灵活的设计。
目 录
摘 要 II
Abstract III
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2研究目的与意义 1
第二章 总体方案 2
2.1模块选择 2
2.2系统框图 2
2.3无线模块框图 3
第三章 硬件电路的设计 5
3.1 数据采集/接收模块 5
3.2 CC1101无线传输模块 6
3.3 LCD显示模块 7
3.4 复位电路 8
第四章 软件部分设计 9
4.1 软件设计框图 9
4.2 软件上位机 9
4.3 无线发送模块 11
4.4 无线接收模块 12
第五章 调试 14
5.1 安装步骤 14
5.2 调试心得 14
5.3 总结 15
致 谢 16
参考资料 17
附录I 18
附录II 21
附录III 27
第一章 绪论
1.1课题背景
农业作为基层劳动产业，目前不仅仅作为培育农作物，也泛指可以有经济效益的植物甚至生物，我们把利用动物植物等生物的生长发育规律，通过人工养殖、培育进而获得收益的部门，统称为农业。农业是支撑人民生活和发展的食粮。现阶段的传统农业已不能满足现代人的需求，精准农业正持续上升，由技术支持的根据空间感知，实时定位传递，全面应用一整套现代化农事操作技术与
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
管理的系统，基本应用是根据作物生长环境，湿度，温度以及各方面做出的控制和系统传输，进行全面的“系统判断、优化配方、技术管理、科学配置”。随着世界的不断发展，环境的演变，资源的欠缺以及人口的增多，传统的农业已无法满足要求，为了让我国的农业产品得到供给的保障，同时也是为了我国的环境发展，新农业智能化的发展志在必得，我们需要根据农业发展要求以及市场的需求，建立完善的新农业智能化系统技术，掌握新农业的技术，加快农业发展，提高产品品质以及提高人员效率并且减少人力物力的浪费，合理化的利用现有的资源，以改善环境和提高经济增长为目地，合理的利用物联网技术加速发展新农业，推动经济的发展。现代新农业的发展必将是一个不可小觑的技术，对于它的前景十分可观！
1.2研究目的与意义
传统农业的管理方式通常是粗略的管理模式，不论从发展和前景来看都是存在的弱势，仅凭人的感知管理，是不合理也不快速的方式。而智能化的农业，推进了现代在农业生产中的应用，拉近了生产与市场的距离，不但提高了效率，并且降低了成本，大大开拓了农业发展空间。它将智能化的数据采集，无线传输等相结合，建立起完善新农业的系统，智能化与传统农业的结合也是将普通人力农业和科技相结合的一种方式，利用高科技的发展，将我们的产业更加透彻化，细致化也是随着现代化科技的发展，我们的生活已离不开智能化的技术，物联网技术的不断发展，也是现在不可或缺的一种发展形式，这一技术也是体现了我们的时代在进步，社会也是在不断的发展和改善中，也是预示着我们未来的生活和科技息息相关，使得我们的生活更加快速简便化，信息科技化的时代也会正在一步步的到来，此研究是希望将农业向着现代化进行发展。
本文采用CC1101无线模块，将农业与物联网技术两者相结合，目的是在固定区域内，对农业参数进行实时远程数据采集，无线数据的接收以及发送，以便减少能源物资的消耗，提高数据的准确度以及加快工作效率等。
第二章 总体方案
2.1模块选择
（1）900 MHz频段的zWave
低成本低功耗，在短距离的无线通信中也可实施，数据一般的传输速率适中，信号能够覆盖的范围也是在30到100m左右，也足以满足一般家庭需求。目前在市场当中也有运用，比如在美国家居类的运用，控制家电的设备，远程遥控等等，都有实现，但是这一技术并没有完全的开放，对于运用也起到了约束。
（2）433MHZ
433 MHz在传输功能当中比较强，采用的CC1101芯片在此有较多的频点，也能够决信道部分干扰因素；并且使用较长使用的51单片机组成智能节点，大大减少了成本，也降低了开发难度。
所以本系统主要采用CC1101无线模块进行数据的发送与接收，该模块是一款高集成度、微功率、半双工、低功耗、高速率的无线透明传输模块，片上集成高性能MCU和超低功耗射频芯片。
其主要性能：有效频率，空旷传输距离，低电流损耗,接收模式，输出功率可编程，无线唤醒功能,支持低功率电磁波激活功能 ,无线唤醒低功耗睡眠状态的设备，传输速率，工作温度电压等，完成对数据的及时发送以及接收。
2.2系统框图
如图21所示为系统框图：
图21 系统框图
数据采集模块采集到的数据，数据采集模块采用的是DHT11温湿度模块，内部含有温度、湿度传感器，以及A/D转换器，将这些模拟信号转换成数字信号，传给单片机，再由单片机传递给无线模块，进行发送。
无线模块采用的是CC1101无线模块，这个无线模块是收发一体的，所以该无线传输部分用了两块CC1101，一块用来发送数据，一块用来接收数据。
显示部分采用的是液晶显示屏LCD1602。这个显示屏也是比较常用的一种显示方式，比LED数码管显示的数据更多，而且修改显示数据也比较方便。
2.3无线模块框图
如图22所示：
图22 无线模块框图
这个无线传输模块里面也是由另外一个单片机和CC1101芯片集成的一个模块，在正常工作模式下：
1．首先要把通过GPIO把SET_A 和SET_B 两个引脚都给予低电平信号，也可以直接将各模块的SETA 和STEB引脚与GND 连接（可以减少占用MCU 2 个IO 端口），因为SET_A 和SET_B 两个引脚的电平高低可以控制模块的工作模式，这样可以使两个模块均工作在正常状态，也就是模式1的一个状态。在模式1的时候，模块通信信道的每一段都可以是发送端，也可以是接收端。但同一时刻里，信息只能有一个传输方向。发送和接收端模块的射频参数必须配置一致，这样的话才可以相互传输数据。
2．当数据发送端模块检测到有信号进来时，MCU给出一个低电平，将AUX端口置为低电平， 发送数据的一个模式也顺便变换成无线发射的模式，并且把刚刚收到的串口数据，通过一定的频率433MHZ发射出来，当这一连串数据发射完成之后，再次通过MCU把AUX端口置为高电平，然后数据发送端模块继续检测是否有信号传输进来，时刻准备接收对方发出的数据信息。
目 录
摘 要 II
Abstract III
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2研究目的与意义 1
第二章 总体方案 2
2.1模块选择 2
2.2系统框图 2
2.3无线模块框图 3
第三章 硬件电路的设计 5
3.1 数据采集/接收模块 5
3.2 CC1101无线传输模块 6
3.3 LCD显示模块 7
3.4 复位电路 8
第四章 软件部分设计 9
4.1 软件设计框图 9
4.2 软件上位机 9
4.3 无线发送模块 11
4.4 无线接收模块 12
第五章 调试 14
5.1 安装步骤 14
5.2 调试心得 14
5.3 总结 15
致 谢 16
参考资料 17
附录I 18
附录II 21
附录III 27
第一章 绪论
1.1课题背景
农业作为基层劳动产业，目前不仅仅作为培育农作物，也泛指可以有经济效益的植物甚至生物，我们把利用动物植物等生物的生长发育规律，通过人工养殖、培育进而获得收益的部门，统称为农业。农业是支撑人民生活和发展的食粮。现阶段的传统农业已不能满足现代人的需求，精准农业正持续上升，由技术支持的根据空间感知，实时定位传递，全面应用一整套现代化农事操作技术与
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
管理的系统，基本应用是根据作物生长环境，湿度，温度以及各方面做出的控制和系统传输，进行全面的“系统判断、优化配方、技术管理、科学配置”。随着世界的不断发展，环境的演变，资源的欠缺以及人口的增多，传统的农业已无法满足要求，为了让我国的农业产品得到供给的保障，同时也是为了我国的环境发展，新农业智能化的发展志在必得，我们需要根据农业发展要求以及市场的需求，建立完善的新农业智能化系统技术，掌握新农业的技术，加快农业发展，提高产品品质以及提高人员效率并且减少人力物力的浪费，合理化的利用现有的资源，以改善环境和提高经济增长为目地，合理的利用物联网技术加速发展新农业，推动经济的发展。现代新农业的发展必将是一个不可小觑的技术，对于它的前景十分可观！
1.2研究目的与意义
传统农业的管理方式通常是粗略的管理模式，不论从发展和前景来看都是存在的弱势，仅凭人的感知管理，是不合理也不快速的方式。而智能化的农业，推进了现代在农业生产中的应用，拉近了生产与市场的距离，不但提高了效率，并且降低了成本，大大开拓了农业发展空间。它将智能化的数据采集，无线传输等相结合，建立起完善新农业的系统，智能化与传统农业的结合也是将普通人力农业和科技相结合的一种方式，利用高科技的发展，将我们的产业更加透彻化，细致化也是随着现代化科技的发展，我们的生活已离不开智能化的技术，物联网技术的不断发展，也是现在不可或缺的一种发展形式，这一技术也是体现了我们的时代在进步，社会也是在不断的发展和改善中，也是预示着我们未来的生活和科技息息相关，使得我们的生活更加快速简便化，信息科技化的时代也会正在一步步的到来，此研究是希望将农业向着现代化进行发展。
本文采用CC1101无线模块，将农业与物联网技术两者相结合，目的是在固定区域内，对农业参数进行实时远程数据采集，无线数据的接收以及发送，以便减少能源物资的消耗，提高数据的准确度以及加快工作效率等。
第二章 总体方案
2.1模块选择
（1）900 MHz频段的zWave
低成本低功耗，在短距离的无线通信中也可实施，数据一般的传输速率适中，信号能够覆盖的范围也是在30到100m左右，也足以满足一般家庭需求。目前在市场当中也有运用，比如在美国家居类的运用，控制家电的设备，远程遥控等等，都有实现，但是这一技术并没有完全的开放，对于运用也起到了约束。
（2）433MHZ
433 MHz在传输功能当中比较强，采用的CC1101芯片在此有较多的频点，也能够决信道部分干扰因素；并且使用较长使用的51单片机组成智能节点，大大减少了成本，也降低了开发难度。
所以本系统主要采用CC1101无线模块进行数据的发送与接收，该模块是一款高集成度、微功率、半双工、低功耗、高速率的无线透明传输模块，片上集成高性能MCU和超低功耗射频芯片。
其主要性能：有效频率，空旷传输距离，低电流损耗,接收模式，输出功率可编程，无线唤醒功能,支持低功率电磁波激活功能 ,无线唤醒低功耗睡眠状态的设备，传输速率，工作温度电压等，完成对数据的及时发送以及接收。
2.2系统框图
如图21所示为系统框图：
图21 系统框图
数据采集模块采集到的数据，数据采集模块采用的是DHT11温湿度模块，内部含有温度、湿度传感器，以及A/D转换器，将这些模拟信号转换成数字信号，传给单片机，再由单片机传递给无线模块，进行发送。
无线模块采用的是CC1101无线模块，这个无线模块是收发一体的，所以该无线传输部分用了两块CC1101，一块用来发送数据，一块用来接收数据。
显示部分采用的是液晶显示屏LCD1602。这个显示屏也是比较常用的一种显示方式，比LED数码管显示的数据更多，而且修改显示数据也比较方便。
2.3无线模块框图
如图22所示：
图22 无线模块框图
这个无线传输模块里面也是由另外一个单片机和CC1101芯片集成的一个模块，在正常工作模式下：
1．首先要把通过GPIO把SET_A 和SET_B 两个引脚都给予低电平信号，也可以直接将各模块的SETA 和STEB引脚与GND 连接（可以减少占用MCU 2 个IO 端口），因为SET_A 和SET_B 两个引脚的电平高低可以控制模块的工作模式，这样可以使两个模块均工作在正常状态，也就是模式1的一个状态。在模式1的时候，模块通信信道的每一段都可以是发送端，也可以是接收端。但同一时刻里，信息只能有一个传输方向。发送和接收端模块的射频参数必须配置一致，这样的话才可以相互传输数据。
2．当数据发送端模块检测到有信号进来时，MCU给出一个低电平，将AUX端口置为低电平， 发送数据的一个模式也顺便变换成无线发射的模式，并且把刚刚收到的串口数据，通过一定的频率433MHZ发射出来，当这一连串数据发射完成之后，再次通过MCU把AUX端口置为高电平，然后数据发送端模块继续检测是否有信号传输进来，时刻准备接收对方发出的数据信息。
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