基于4G手机远程监控的智能花卉自动浇灌系统的设计与实现计算机专业.docx

开题报告 设计（论文）题目 基于4G手机远程监控的智能花卉自动浇灌系统的设计与实现 一、 选题的背景和意义： 1、背景：随着社会生活的进步，人们的生活质量越来越高。在家里养殖花草既可以丰富家人的生活，又可以陶冶我们的情操，而且花草通过光合作用可吸收二氧化碳，净化室内空气，所以养殖花草被许多人喜爱，但是现在人们的工作繁忙，生活节奏快，又缺乏养殖花卉的经验，往往忽视家庭花卉的照料，有时候出差时间较长或出门旅游都为花卉照料带来不方便，经常出现回家的时候发现花卉都枯萎了，这让很多喜欢花卉点缀家居的人们望而却步，虽然如今在市场上有销售自动浇水的设备，然而它们一般对做不到远距离给家里的花卉浇水，不适合那些经常在外面旅游或者每天忙于工作不能回家的人。 2、意义：人们可以利用“基于4G手机远程监控的智能花卉自动浇灌系统”能实现在本地检测显示实时的温湿度数据，最重要的是人们无论在哪儿都可以远程操控家里面的继电器开关实现远程智能浇水。 二、 课题研究的主要内容： 1. 研究温湿度数据如何采集。 2. 研究采集到的温湿度数据如何在TFT屏上实时显示。 3. 研究采集到的温湿度数据如何通过串口发送。 4. 研究如何通过单片机来控制继电器开关。 三、 主要研究（设计）方法论述： 1. 文献研究法：通过在图书馆查阅书籍来搜集有关系统设计的相关知识。 2. 方案对比法：设定几套方案，通过对比论证选择最好的的方案。 3. 模拟测试法：先用仿真软件，实现模拟功能。 四、设计（论文）进度安排： 时间（迄止日期） 工 作 内 容 2015.6.15～2015.6.30 根据工作要求，设计实现方案，进行方案对比，选择最最优方案。 2015.7.1～2015.7.31 学习如何编写单片机程序。 2015.8.1～2015.8.31 实现温湿度的采集与控制继电器开关。 2015.9.1～2015.9.15 实现温湿度数据的发送和在TFT液晶显示屏上显示。 2015.9.16～2015.9.30 实现单片机模块与4G开发平台之间的串口通信。 2015.10.1～2015.10.31 撰写论文大纲，并搜索相关的论文内容，完成毕业论文初稿。 目录 摘要 1 Abstract 2 第一章 绪论 3 1.1 选题的背景和意义 3 1.2 本论文章节结构 3 第二章 相关关键技术 4 2.1 C语言简介 4 2.2 KEIL软件简介 5 第三章 基于4G手机远程智能花卉浇灌系统的设计 6 3.1 设计思路 6 3.2 系统整体设计 6 3.3 单片机功能模块的设计 7 3.3.1 STC15W4K48S4 系列单片机简介 7 3.3.2 DHT11温湿度传感器 10 3.3.3 小型功率继电器 12 3.3.4 TFT显示屏 13 第四章 基于4G手机远程智能花卉浇灌系统的实现 18 4.1 硬件环境的实现 18 4.2 本地控制模块的实现 18 4.2.1 蜂鸣器、继电器、LED控制部分实现 19 4.2.2 DHT11温湿度采集部分实现 20 4.2.3 界面显示部分实现 22 4.2.4 主程序部分 24 第五章 系统调试 31 总结 37 致谢 38 参考文献 39 基于4G手机远程监控的智能花卉自动浇灌系统 的设计与实现 摘要：现在的社会，国家的经济飞速发展，百姓安居乐业，生活水平也逐渐的提高，每一个家庭对自己的居住环境的要求也变得更高了，在家里养殖花卉植物也成为了人们点缀装饰自己生活环境的主流。为了便于人们在家中养殖这些花卉，本文设计了一种“基于4G手机远程监控的智能花卉自动浇灌系统”，这个系统，具有可远距离实时监控温湿度与控制继电器自动浇水的功能。 本文设计的智能浇灌系统主要包括三部分：手机端APP模块、单片机模块、4G开发平台模块。手机端APP模块的主要作用是显示采集到的温湿度数值以及控制单片机模块的继电器开关。单片机模块的主要功能是采集温湿度并实时在显示屏上显示，单片机模块主要由DHT11温湿度传感器、STC15F2K60S2单片机芯片、继电器、TFT LCD液晶显示屏等组成。4G开发平台的主要作用是实现数据在4G网络中的传送与接收，主要包括ARM开发模块、4G手机终端模块、7寸LCD显示屏三个部分。 关键词：智能浇灌；4G；单片机 Design and implementation of intelligent flower automatic irrigation system based on 4G mobile remote monitoring Abstract：Present society , the country's economy is developing rapidly , people live and work in peace . Living standards gradually improve , Every family has become even more of their own living environment. At home, it has become the mainstream of the people's living environment. In order to facilitate people to breed the flowers in the home, this paper designs a kind of intelligent flower automatic irrigation system based on 4G mobile remote monitoring system, this system Function of remote monitoring temperature and humidity and automatic watering of control relay. The intelligent irrigation system designed in this paper mainly includes three parts. Including mobile terminal APP module, microcontroller module, 4G development platform module The main function of the APP module of the mobile phone is to display the temperature and humidity data collected and the relay switch controlled by SCM. The main function of the single chip microcomputer module is to collect temperature and humidity and display in real time on the display screen, SCM module mainly by the DHT11 temperature and humidity sensor, STC15F2K60S2 microcontroller chip, relay, LCD TFT LCD screen, etc. The main role of 4G development platform is to achieve data transmission and reception in the 4G network, including ARM development module, 4G mobile terminal module, 7 inch LCD display three parts. Keywords: intelligent watering; 4G; Microcontrollers; 第一章 绪论 1.1 选题的背景和意义 在现代，因为社会的进步，再加上大家的生活质量也正变得越来越高。这些让很多人越来越乐于在家里种植一些花花草草，这样它能够美化家庭环境和净化空气的同时，也可以丰富家庭生活。由于鲜花经过光合作用的过程能够吸收空气中的二氧化碳，净化室内空气，因而空气特别新鲜，有许多花和树木还可以吸收空气中的有害气体，所以如今很多人喜爱在自家的阳台上种植一些花卉植物。 但是花卉植物是否能生长良好，主要取决于人们是否可以根据不同花卉生长的习惯在适量的水。但是现在人们的工作繁忙，生活节奏快，缺乏种植经验，往往忽略了照顾家庭的花卉。有时旅行时间较长或工作太忙，让人们对于花卉的照顾非常不方便，经常当人们回家的时候花卉已经凋谢殆尽了，这使得很多喜欢用鲜花装饰家里的人望而却步。虽然如今在市场上有销售自动浇水的设备，然而它们一般对做不到远距离给家里的花卉浇水，不适合那些经常在外面旅游或者每天忙于工作不能回家的人，而且大多的设备只能设定一个按时浇水的时间，很难盆栽适当和及时浇水。也有非常便宜的花卉智能浇水器，可以提示人们及时的给盆栽植物浇水。但这只能提示，浇水的工作还是需要自己去做。当没有人在家里，即使报警了，它也不会及时的浇水，所以，本文想通过设计一个远距离智能浇水系统包括土壤温度和湿度的检测、可以实现远距离智能浇水的花卉自动浇水系统来解决人们所遇到的问题。 1.2 本论文章节结构 本论文从现在很多人因为不能在较远的地方给自己家的花卉浇水的现状出发，设计了一种“基于4G手机远程监控的智能花卉自动浇灌系统”。本论文总共有五章内容，第一章着重介绍了一下选题的背景意义和对于整个论文架构的安排。第二章讲解了在设计中所运用的相关关键技术，包括C语言、KEIL软件等。第三章介绍了本系统的设计方案。第四章介绍了各个系统模块的实现过程，包括硬件环境的实现和本地控制模块的实现。第五章对整个系统的调试结果做了一个详细的分析。 第二章 相关关键技术 2.1 C语言简介 二十世纪七十年代初，C语言之父丹尼斯·里奇在贝尔实验室对B语言，取BCPL语言的第一个字母，做进一步的修改完善，开发出了C语言，取BCPL语言的第二个字母，一开始开发C语言的目的是为了能把UNIX系统很好的描述出来。C语言是一种面向过程的高级开发语言，从C语言诞生到迄今相继出现了很多种语言，比如，有面向对象的程序设计语言C++、可视化程序设计语言Visual C++、组件导向的程序设计语言C#，目前这些程序设计语言已成为程序设计的主流语言，但是它们还都是以C语言作为其基础的，所以，C语言的生命力是非常顽强的，直到现在这个百花齐放的大世界里仍然被许多用户和开发者所青睐。 C语言相比于其他面向过程的程序设计语言（BASIC、Pascal等）具有高效灵活、功能强、移植性好等特点，概括起来主要有以下几点： （1）简介、灵活、方便：C语言一共32个关键字，大部分是对于数据的描述。还有9种控制语句，是对程序流程控制，C语言的程序书写形式非常随意并且灵活。 （2）更多运算符、表达能力强：C拥有的45种运算符，它把很多对数据的操作都当作运算符解决。开发人员可灵活的使用所提供的运算符表达其他语言难以表达的表达式。 （3）以函数作为模块单位：使用C语言编写的程序是由许许多多的单独的函数的模块组成的，其中必有一个函数名为main（）的主函数，C语言的输入和输出是通过调用函数实现的，而与其他语言是通过语句来实现的有很大不同，从而实现了程序设计模块化。 （4）生成目标代码好：用C语言编译系统生成的目标代码仅仅比汇编语言生成代码的效率低10%~20%。 （5）可以访问物理地址：汇编语言的很多功能都可以使用C语言来实现