随着国民经济的迅速发展，温室产业成为当代农业的一个重要组成部分，利用自动监控系统控制温室环境对温室产业发展有着重要意义。为此，本文设计了温室大棚实时监测系统的控制主机及触摸屏人机交互部分。该部分主要包括ZigBee模块、主控模块和触摸屏模块。主控模块通过ZigBee接收采集的环境数据，并对数据分类处理及显示。触摸屏上主要设计了两种页面，一种页面是自动控制页面，该页面可以实时监测各项环境数据，自动控制各种开关状态，并且能够及时进行报警；另一种页面是手动控制页面，该页面在实时监测的同时，能够通过触控的方式注册各种节点号、修改各项环境报警参数和报警电话以及控制各种开关状态。关键词 温室大棚，ZigBee，触摸屏，人机交互目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 温室大棚关键技术 2
2 课题总体设计 4
2.1 系统需求 4
2.2 系统结构 4
2.3 系统功能 5
3 硬件设计 6
3.1 硬件总体设计 6
3.2 主控模块设计 6
3.3 触摸屏接口模块设计 8
3.4 ZigBee短距离无线通信模块设计 9
3.5 串口数据传输模块设计 10
4 软件设计 10
4.1 软件总体设计 11
4.2 主控模块程序设计 11
4.3 ZigBee模块程序设计 24
5 系统调试 25
5.1 硬件模块调试 25
5.2 液晶屏显示模块调试 25
5.3 液晶屏触控模块调试 26
5.4 通信模块调试 26
5.5 总体调试 27
结 论 34
致谢 35
参考文献 36
附录 37
附录A 37
附录B 38
1 绪论
1.1 课题研究背景
随着国民经济的快速发展，现代农业取得了很大的提高，温室大棚已成为高效
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5.4 通信模块调试 26
5.5 总体调试 27
结 论 34
致谢 35
参考文献 36
附录 37
附录A 37
附录B 38
1 绪论
1.1 课题研究背景
随着国民经济的快速发展，现代农业取得了很大的提高，温室大棚已成为高效农业不可或缺的部分[1]。到目前为止，智能温室大棚逐渐成为了现代农业进步的重要方法和措施。它利用现代化手段代替人工，控制温室大棚内的温度、土壤湿度和光照等各种环境参数，实现高效率、高产值和高收益的生产[2]。计算机技术和信息技术等领域，长期以来都致力于如何改善温室大棚的智能检测能力和自动化管理水平的研究[3]。使用自动监测和控制的系统能够切实可行的管理温室大棚里的各类环境要素，能够增加管理者对温室大棚环境要素的控制精度和控制效果，这对我国温室大棚产业的成长意义深远。
与计算机从286、386发展到奔腾机一样，触摸屏技术也经历了从低级向高级发展的历过程，1974年，自世界上最早的电阻式触摸屏诞生以来，随着科学技术的极速进步和人们应用需求的日益增加，为了适应各种行业和层次的发展和应用，诞生了各式各样的触摸屏技术。触摸屏技术作为一种全新的人机交互技术，被人们普遍地利用到了手机、平板电脑、公共信息查询、教育系统等诸多方面[4]。在温室大棚实时监测系统中，运用触摸屏技术已经成为大势所趋。因此，本设计选题为“温室大棚实时数据监测系统——控制主机及触摸屏人机交互模块设计”，采用单片机技术、无线通信技术以及触摸屏技术等，达成对温室大棚各类环境参数和开关量参数的自主监察和控制。
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 国外温室大棚的研究与发展
在20世纪80年代，温室大棚依靠计算机技术对温室环境进行操纵，在计算机的程序之中将作物不同生长发育阶段所要求的环境因素记录下来，当其中一种环境因素发生改变时，其余各种参数将自动做出相应的调节或更正。到上世纪90年代，开发者利用模糊控制、多变量控制等高新技术开发出了用于温室大棚的计算机自动控制的软件系统，能够使用计算机自主监控环境中的各种因素。随着科技的突飞猛进，温室大棚的监测与控制技术日新月异，一些国家在进行作业与自动化操纵时，也在对人工智能的研究与应用进行着深刻地钻研，开发出用于温室大棚监测、管理、咨询、决策等方面的系统软件，主要是利用网络、遥感等先进技术进行温室大棚的实时远程环境监测、控制、诊断及管理，为用户提供温室大棚的各类信息服务，真正做到远程数据的实时自动监控。
如今，温室产业已经全面发展开来。例如，Daudi S. Simbeye[5]等人设计的基于LabWindows/CVI的电脑化的温室环境监控系统，通过LabWindows/CVI软件进行环境监控，并实时显示与存储，方便当前及以后使用。
1.2.2 国内温室大棚的研究与发展
我国是一个历史悠久的农业大国，早在2000多年前，我国便已经出现蔬菜、花卉等的温室栽培技术，由此可见，我国的温室产业源远流长。20世纪30年代，在我国辽宁南部地区和北京地区早就开始在冬季采用不通过人工加热的"日光温室”生产新鲜的瓜果、蔬菜[6]。一直以来，我国的温室栽培都只能依据人工经验进行管理，直到上世纪70年代，我国才开始引进环境监控设备和监控手段都很前沿的温室设备[7]。到上世纪80年代末90年代初时，我国在引进、吸收、总结国外环境监控设备和监控手段的基础上，各个科研院校积极围绕主要作物的环境监测问题的开展实验研究，并且取得了不错的成效。
目前，我国科研人员对温室实时监控系统研究出了众多成果。例如，田苗苗等人使用相关温湿度传感器，定时采集温室大棚内的温度、湿度等数据值，然后经过采集节点和汇聚节点存储和传输传感器采集到的各项数据，并将有用的数据依照WMMP协议进行压缩打包，使用GPRS模块将打包好的数据传输给M2M平台，接收到数据之后，该平台将会对有效数据进行解包剖析，有目的性地与终端开展信息交互，最终实现用户对温室大棚内环境的实时远程监控[8]。杨玮、吕科等人设计的依据ZigBee技术的温室无线智能控制终端，使用ZigBee无线传感网络进行集中监测、控制和管理，并且使用LCD液晶显示屏同步显示收集到的各项数据信息[9]。
1.3 温室大棚关键技术
1.3.1 ZigBee无线传感网络技术
近年来，随着各类无线通信技术的迅猛发展，人们的生活质量也大大提高了。当前发展较为成熟的几大无线通信技术包括ZigBee、蓝牙、GPRS、3G、4G。李立杨、王华斌等人设计的一套依据ZigBee无线传感网络和GPRS网络的温室大棚无线监测系统，就是利用GPRS网络将数据传送到监控终端，实现农业人员对温室大棚环境的远程调节
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