产品简介

产品概述

智慧农业实验箱，其功能特点是采集农业环境中光照、气压、PM2.5、CO2、土壤温湿度和空气温湿度的数据，通过ZigBee无线组网技术将采集到的数据传输将所有的数据传输到上位机。用户通过上位机界面实现与硬件系统的交互，实验箱提供两种控制方式，自动控制和手动控制。另外，实验箱有多种数据显示的方式，ZigBee终端通过OLED显示各个采集终端的数据，单片机STM32通过串口屏显示所有的采集数据和联动装置的状态，同时，在上位机端，除了常规的数字数据显示外，还提供曲线图显示数据，清晰直观。另外，实验箱还提供LoRa通信的相关课程。

教学方向应用

智慧农业实验箱其目的是监测农业环境中的各项指标，更加科学直观的观侧这些数据，同时，通过联动装置在调节环境中相关的指标参数，使得整个实验箱系统更加完备。该设备作为物联网智慧农业教学设备，主要用于教学、开发、实验，为物联网专业相关教程提供良好的教学，实验环境，方便展示教学。

功能特性

产品特点

• 实验箱设备，包括数据采集、数据的无线传输、云平台管理等三个主要的方面，小巧精致，功能完备。主要的技术特点如下：

• 实验箱采集模块功能丰富，包括气压、光照、PM2.5、CO2、土壤温湿度、空气温湿度数据的采集

• 使用低功耗的ZigBee无线组网技术

• 多种显示数据的方式，包括OLED、串口屏、上位机软件三种

• 根据采集到的数据可以控制联动系统（风扇、滴灌、补光、卷帘）的状态，控制方式可以选择自动控制和手动控制方式

• 提供LoRa节点，可以学习基于LoRa节点的点对点通信

• 该实验箱主要应用在教学领域，基于本实验箱，我公司提供了STM32篇章和ZigBee篇以及LoRa的相关课程，集多个技术于一体，功能丰富。

总体架构

智慧农业实验箱的系统由数据采集、无线传输、云管理平台三个主要的模块构成。数据采集包括两个端，在 ZigBee终端，采集空气温湿度、光照、气压、PM2.5的数据，各个终端的数据显示在OLED上，并通过ZigBee将数据传到协调器，再转发到单片机；在单片机端直接采集土壤温湿度和CO2的浓度两个数据，并将所有数据显示在串口屏上。ZigBee无线传输技术将各个终端的数据汇集到协调器，协调器通过串口和单片机STM32相连，把所有数据集中到单片机。云管理平台以服务器为中心管理各项数据，结合数据可设置阈值或者手动模式下调控联动系统（滴灌、风扇、补光、卷帘）的状态，各个联动装置的当前状态显示在串口屏和云平台界面上。

硬件功能

数据采集端：

基于ZigBee无线组网技术，ZigBee终端采集空气温湿度、光照、气压、PM2.5的数据，各终端采集到的数据通过OLED直接显示，再通过组网技术传输到Zigbee协调器，协调器通过串口和数据处理中心单片机STM32通信，将收集到的数据集中到单片机。同时，单片机直接采集CO2和土壤温湿度的数据，CO2传感器通过串口和单片机通信，土壤温湿度传感器通过RS485同单片机通信。

联动装置和本地数据显示：

以单片机STM32为数据处理中心，串口屏通过串口连接到了单片机，串口屏将集中显示采集到的气压、光照、CO2、PM2.5、土壤和空气温湿度数据，同时，也会显示联动装置（滴灌、风扇、补光）的当前状态（打开或者关闭）。为了能实时调节农业环境中的相关参数，提供更好的农业环境，实验箱中提供了滴灌、风扇、补光、卷帘的联动装置，用户可以通过上位机来管理这些装置。

上位机和单片机通信：

单片机通过网口连接到上位机服务器，从而实现单片机和上位机两端数据和指令的上下行传输。在上位机界面，实时显示当前各传感器采集到的数据，用户通过是上位机来实现与硬件系统的交互。

LoRa模块：

智慧农业实验箱硬件还提供了两个LoRa节点，可实现基于LoRa节点的点对点通信。

软件功能

服务端主要由数据接收处理模块，控制模块，数据库（DB），主服务模块，数据推送模块组成。上位机与下位机之间进行通信有2种模式，第一种是数据收集模式，通过监听端口的形式来实时获取下位机传输过来的农业感知信息，然后通过数据预处理模块进行数据处理，然后提供给主服务模块进行业务逻辑处理；第二种是远程控制模式，通过主服务模块获取到控制指令，然后通过对应指令集，向下位机发送对应的指令，然后接受到下位机反馈信息后返回给主服务模块。

软件端重要功能有：查看实时数据、查看历史数据、手动控制和设定自动控制等功能。

产品主要设备参数

CC2530模块：

1.E18-MS1-PCB采用美国德州仪器（TI）公司原装进口

2.射频芯片CC2530

3.芯片内部集成了8051单片机及无线收发器

4.适用于ZigBee设计及2.4GHz IEEE 802.15.4协议

LoRa模块：

1.支持半双工通信，

2.具有超强抗干扰性和高接收灵敏度

3.ISM多频段，多种传输速率可选择

4.支持智能复位、低电压检测、定时唤醒、低功耗模式、休眠模式

5.具有超远传输距离，空旷最远可达五千米

配套课程

智慧农业实验箱课程体系如表3所示，实验箱课程主要分为STM32篇、ZigBee篇、LoRa篇以及联动系统简介，STM32单片机是当下性价比最高的单片机，在课程中介绍了学习该单片机开发的基本环境搭建、驱动传感器等课程，在这些课程当中还介绍了基本的协议和库函数的使用，以及编程，可以帮助初学者顺利入门。ZigBee篇介绍了开发环境IAR的搭建、协议栈、点对点通信、组网等内容，这是实验箱的主要课程，利用我公司提供的硬件系统可以完成终端数据采集、组网通过协调器转发数据给单片机STM32等实验；LoRa篇介绍了基于LoRa节点的点对点通信；最后是联动系统简介，介绍了实验箱的联动系统：风扇、滴灌、卷帘、补光装置，并详细讲解了MOS管开关电路的驱动原理以及步进电机的相关知识。