曾金　雷建云

摘 要：基于Arduino的果園基地環(huán)境Web監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的在于實(shí)時(shí)監(jiān)控果園生態(tài)系統(tǒng)的溫度、濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)，便于管理人員根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)果園基地的農(nóng)作物進(jìn)行正確培養(yǎng)以得到高質(zhì)量、高產(chǎn)量的農(nóng)產(chǎn)品，系統(tǒng)選用Arduino開源單片機(jī)中的Ethernet系列，開源單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，同時(shí)外部傳感器選用溫濕度模塊DHT11傳感器和LM35溫度模塊，系統(tǒng)通過傳感器獲取果園基地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)Ethernet單片機(jī)處理后，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到Web界面，管理人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控果園基地環(huán)境數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試表明，該系統(tǒng)采用單片機(jī)硬件與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的大范圍傳送與實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)成本低、簡(jiǎn)潔、實(shí)用性高。

關(guān)鍵詞：Arduino；DHT11；LM35；Web

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）08-00-02

0 引 言

隨著科技的不斷發(fā)展與果樹種植技術(shù)智能化的大面積推廣，現(xiàn)有產(chǎn)品已無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，新型水果產(chǎn)品追溯系統(tǒng)已興起，水果生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要不斷更新到互聯(lián)網(wǎng)以供消費(fèi)者查看，實(shí)現(xiàn)真正的安全生產(chǎn)、安全消費(fèi)。同時(shí)生產(chǎn)管理者可以實(shí)時(shí)監(jiān)控土壤數(shù)據(jù)變化，把握水果生產(chǎn)的良好時(shí)機(jī)并提出最佳的方案和措施以實(shí)現(xiàn)利益最大化。本設(shè)計(jì)利用Arduino開源單片機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控果園環(huán)境數(shù)據(jù)的變化。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)硬件介紹

系統(tǒng)硬件主要包括Arduino Ethernet、DHT11溫濕度模塊、LM35。

（1）Arduino Ethernet。Arduino以太網(wǎng)接口采用Wiznet公司的Ethernet接口。Arduino Ethernet的處理器核心是ATmega328，其同時(shí)具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個(gè)16 MHz晶體振蕩器，一個(gè)RJ45口，一個(gè)MicroSD卡座，一個(gè)電源插座，一個(gè)ICSP header和一個(gè)復(fù)位按鈕。

（2）DHT11溫濕度模塊。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。采用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)以確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。

（3）LM35。National Semiconductor生產(chǎn)的溫度傳感器的輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系，0度時(shí)輸出為0 mV，每升高1℃，輸出電壓增加10 mV。

1.2 DHT11結(jié)構(gòu)原理

DHT11采用單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。其具有超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝，應(yīng)用于果園生產(chǎn)實(shí)地可以檢測(cè)出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，誤差率極低，系統(tǒng)檢測(cè)穩(wěn)定。DHT11結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

本系統(tǒng)采用開源單片機(jī)Arduino中的Ethernet系列，同時(shí)結(jié)合DHT11溫濕度傳感器、LM35溫度傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)果園產(chǎn)業(yè)基地的環(huán)境溫度，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后傳送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到Web界面，管理人員和消費(fèi)者可以實(shí)時(shí)看到信息，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與管理的智能化。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 Arduino IDE

Arduino IDE 是Arduino單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)的通用軟件，給Arduino寫入程序，并讓它有規(guī)律的使用IDE集成開發(fā)環(huán)境，同時(shí)Arduino硬件與軟件都是開放資源，可以方便地進(jìn)行二次開發(fā)。IDE集成了多種多樣的程序代碼，使用起來(lái)更易編譯、擴(kuò)展。

2.2 Web界面設(shè)計(jì)

Web界面負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)給管理者與消費(fèi)者，系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)后可以通過Arduino串口看到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，然后數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)第三者服務(wù)器轉(zhuǎn)存，Web界面被訪問時(shí)直接從服務(wù)器上調(diào)用數(shù)據(jù)，這樣可以將互聯(lián)網(wǎng)與生產(chǎn)基地的實(shí)時(shí)狀況完美結(jié)合。

2.3 DHT11溫濕度檢測(cè)程序

3 結(jié) 語(yǔ)

系統(tǒng)的特點(diǎn)在于可以檢測(cè)果園生產(chǎn)基地的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)提供給消費(fèi)者和生產(chǎn)者以更好的促進(jìn)生產(chǎn)消費(fèi)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)依靠人工獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)難以測(cè)量，方法簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)度不高、無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、周期漫長(zhǎng)、效率低，同時(shí)管理方式落后，資源過度浪費(fèi)，本系統(tǒng)采用最新的開源Arduino單片機(jī)，充分利用DHT11與LM35傳感器的優(yōu)良特點(diǎn)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)出一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的生產(chǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，實(shí)施成本低，性能優(yōu)良，可以在市場(chǎng)上推廣使用。

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