基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)

保定理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章緒論1.1研究目的及意義隨著全球AI技術(shù)的不斷突破，AI的應(yīng)用范圍越來(lái)越大，也可以成為農(nóng)業(yè)上的好幫手。中國(guó)因?yàn)榈乩砦恢?、人口原因以及我?guó)的基本國(guó)情，造就了我國(guó)農(nóng)業(yè)大國(guó)的地位，不僅坐擁18億畝基本農(nóng)田，還是世界上最大的農(nóng)機(jī)大國(guó)之一REF_Ref10166\r\h[12]。在我國(guó)，農(nóng)業(yè)植保作業(yè)的負(fù)擔(dān)因?yàn)檗r(nóng)村土地流轉(zhuǎn)政策與集約化管理程度的加快，變得日益繁重，而隨著城市建設(shè)的日益完善，農(nóng)村勞動(dòng)力開(kāi)始逐步地向城市進(jìn)行轉(zhuǎn)移，因此農(nóng)村勞動(dòng)力正逐漸減少。在國(guó)家號(hào)召和基本國(guó)情的雙重作用下，莊稼的保護(hù)已經(jīng)成為中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)。采用AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)，要比傳統(tǒng)植保作業(yè)效率更高，該系統(tǒng)可以在無(wú)人管理的情況下，保護(hù)莊稼不被鳥類、蟲類侵蝕。此外，基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)在解放勞動(dòng)力的同時(shí)，極大地增加了作業(yè)效率，為農(nóng)戶節(jié)省了大量看守莊稼的時(shí)間和人力。隨著全球人口的不斷增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性變得日益突出。然而，莊稼的生長(zhǎng)和發(fā)展過(guò)程中面臨著許多挑戰(zhàn)，如害蟲、病害、草害、營(yíng)養(yǎng)不良等。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，從而對(duì)全球糧食安全產(chǎn)生了威脅。為了解決這些問(wèn)題，研究人員開(kāi)始利用人工智能（AI）和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)開(kāi)發(fā)基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)。全球糧食安全挑戰(zhàn)：全球糧食需求不斷增長(zhǎng)，而農(nóng)田面積卻有限，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著巨大的壓力。莊稼保護(hù)是確保農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)方法的局限性：傳統(tǒng)的莊稼保護(hù)方法主要依賴于人工巡視和經(jīng)驗(yàn)判斷，效率低下且易受主觀因素影響，無(wú)法滿足大規(guī)模農(nóng)田的需求。AI和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的發(fā)展：近年來(lái)，AI和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)取得了巨大進(jìn)展，包括圖像識(shí)別、目標(biāo)檢測(cè)、圖像分割等領(lǐng)域。這為基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的研發(fā)提供了機(jī)會(huì)。提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量：基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)可以通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別害蟲、病害、草害等問(wèn)題，及時(shí)采取措施進(jìn)行防治，從而減少莊稼受損的程度，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。減少農(nóng)藥使用量：傳統(tǒng)的莊稼保護(hù)方法通常依賴于農(nóng)藥的大量使用，這不僅增加了生產(chǎn)成本，還對(duì)環(huán)境和人類健康造成了潛在威脅?；贏I視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)可以精確檢測(cè)莊稼的健康狀況，避免不必要的農(nóng)藥使用，從而減少對(duì)環(huán)境的污染。降低勞動(dòng)力成本：基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)和防治，減少對(duì)人工巡視的需求，降低勞動(dòng)力成本。農(nóng)民可以更好地利用時(shí)間和資源，提高農(nóng)田的管理效率。推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化：基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，不僅可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，還有助于推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。這將有助于改善農(nóng)民的生活質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的研究背景和意義是在全球糧食安全挑戰(zhàn)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)方法的局限性和AI技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上進(jìn)行的。該系統(tǒng)具有提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量、減少農(nóng)藥使用量、降低勞動(dòng)力成本和推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化等重要意義。綜上可知，利用基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行定點(diǎn)拍攝作物葉面圖像，是解決大面積農(nóng)作物病害抽檢的有效方法，然而因?yàn)閿z像機(jī)監(jiān)控終會(huì)受到天氣、季節(jié)等復(fù)雜環(huán)境條件影響，從而對(duì)后續(xù)的圖像處理、分割及特征提取等帶來(lái)極大的困難?，F(xiàn)階段對(duì)這樣的冬像進(jìn)行識(shí)別分類的方法大概可以分為兩種:一種是冬像處理的方法，獲取圖像中的特征進(jìn)行分割識(shí)別；另一種是利用深度學(xué)習(xí)的方法，對(duì)冬像進(jìn)行智能識(shí)別與分類。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)是應(yīng)用人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)來(lái)檢測(cè)和識(shí)別農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中的害蟲、病害、草害等問(wèn)題，并及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行防治。該領(lǐng)域的研究在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛關(guān)注，以下將介紹國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。美國(guó)：美國(guó)的農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和公司積極開(kāi)展基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的研究。例如，一些公司利用高分辨率的無(wú)人機(jī)圖像結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)田中害蟲的自動(dòng)檢測(cè)和定位，為農(nóng)民提供精確的防治建議REF_Ref9753\r\h[8]。歐洲：歐洲的研究機(jī)構(gòu)和農(nóng)業(yè)企業(yè)也在該領(lǐng)域進(jìn)行了一系列的研究。例如，一些研究團(tuán)隊(duì)利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了可穿戴設(shè)備和機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了對(duì)莊稼的自動(dòng)檢測(cè)、分類和防治。中國(guó)：在中國(guó)，農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和高校也積極投入到基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的研究中REF_Ref9864\r\h[17]。例如，一些研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了農(nóng)田圖像數(shù)據(jù)的采集和處理工作，利用深度學(xué)習(xí)和圖像識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)作物病蟲害的自動(dòng)識(shí)別和預(yù)警。農(nóng)藥噴灑和疾病治療等服務(wù)。數(shù)據(jù)收集和標(biāo)注：莊稼保護(hù)系統(tǒng)需要大量的農(nóng)田圖像數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練和驗(yàn)證算法，但數(shù)據(jù)收集和標(biāo)注工作面臨困難，需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間。多樣性和復(fù)雜性：不同地區(qū)的農(nóng)作物類型和生長(zhǎng)環(huán)境各不相同，莊稼保護(hù)系統(tǒng)需要具備對(duì)多樣性和復(fù)雜性的適應(yīng)能力。實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性：莊稼保護(hù)系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和識(shí)別農(nóng)作物問(wèn)題，并提供及時(shí)的防治建議，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性提出了要求。國(guó)內(nèi)外在基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的研究中取得了一系列的成果，包括無(wú)人機(jī)圖像檢測(cè)、可穿戴設(shè)備、機(jī)器人等應(yīng)用REF_Ref9936\r\h[19]。然而，該領(lǐng)域仍面臨數(shù)據(jù)收集和標(biāo)注、多樣性和復(fù)雜性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性等挑戰(zhàn)REF_Ref20462\r\h[10]。未來(lái)，需要進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)際合作，加大對(duì)數(shù)據(jù)資源的投入，深化算法研究和系統(tǒng)應(yīng)用，以推動(dòng)基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展，為全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加智能、高效和可持續(xù)的解決方案國(guó)際上對(duì)基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)頗有成效。2018年，HinrichNeumann在《Farmtec/Monosem:AutomatischeLenkungschutztKulturpflanzen》中提到，增量調(diào)節(jié)使土壤膠囊均致分散，雨水可以更好地滲透到地面上并用于植物的培育。在相同的操作中，Dunner可以應(yīng)用于提供最佳時(shí)間的營(yíng)養(yǎng)植物REF_Ref22223\r\h[22]。此外，植物的生長(zhǎng)需要強(qiáng)大的根系。然而，使用不同的培養(yǎng)液需要儀器提供很高的動(dòng)效比，因此，驅(qū)動(dòng)速度通常非常低，這樣才可以避免植物的損傷。2017年，YarouBoniBarthelemy;SilviePierre;KomlanFrancoiseAssogba;MensahArmel;AlabiTaofic;VerheggenFrancois;FrancisFrederic在《PesticidalplantsandvegetablecropprotectioninWestAfrica.Areview》中，蔬菜作物在人類營(yíng)養(yǎng)中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，并對(duì)西非的家庭收入大大作出貢獻(xiàn)。然而，他們的生產(chǎn)受到害蟲的阻礙，這限制了它們的生產(chǎn)力。目前，我國(guó)在基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的研究已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。2018年，王克鑫在《基于機(jī)器視覺(jué)的智能植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)》中，提出的基于機(jī)器視覺(jué)的智能植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的植物培養(yǎng)箱、智能花盆、植物檢測(cè)器等技術(shù)相比，具有更高的智能性和實(shí)用性，整個(gè)工作流程無(wú)需人工參與，能夠同時(shí)對(duì)多盆植物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)REF_Ref10244\r\h[1]。與此同時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)機(jī)器視覺(jué)的手段實(shí)現(xiàn)植物的位置定位、植物生長(zhǎng)信息傳輸?shù)裙δ埽梢源蠓忍岣咧参镳B(yǎng)護(hù)的工作精度與適用廣度。此外，由于本文利用CMOS攝像頭作為視頻采集工具，對(duì)日后的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供了便利，可以將智能植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)與智能安防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，使其能夠融入智能家居綜合系統(tǒng)中去REF_Ref10244\r\h[1]。2021年，董錚，張華，孫彥招，鄭毅在《一種災(zāi)害情況下莊稼保護(hù)裝置》中，解決蝗蟲災(zāi)害下莊稼破壞的問(wèn)題，公開(kāi)了一種災(zāi)害情況下農(nóng)業(yè)莊稼保護(hù)裝置，通過(guò)第一物料泵和第二物料泵的設(shè)置，對(duì)農(nóng)作物枝葉的表面覆蓋泥漿物料，通過(guò)使用泥漿覆蓋的方式，用來(lái)避免農(nóng)作物的枝葉被蝗蟲破壞，從而方便對(duì)莊稼進(jìn)行保護(hù)。2020年，劉思佳在《基于視覺(jué)的農(nóng)作物病蟲害自主識(shí)別系統(tǒng)研究》中，深度學(xué)習(xí)雖然可以完成圖像識(shí)別的任務(wù)，但是這種過(guò)程屬于線下識(shí)別REF_Ref21698\r\h[3]。將來(lái)可以依靠FPGA等搭載訓(xùn)練模型數(shù)據(jù)，配合DSP實(shí)現(xiàn)線上識(shí)別REF_Ref21698\r\h[3]。1.3主要研究?jī)?nèi)容本課題研究的內(nèi)容是開(kāi)發(fā)出一套基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)，該套系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示攝像頭檢測(cè)到的畫面，設(shè)備還可以學(xué)習(xí)并識(shí)別鳥類和蟲類生物外觀。如果識(shí)別到鳥類侵?jǐn)_莊稼，設(shè)備就會(huì)自動(dòng)播放驅(qū)趕音樂(lè)；如果識(shí)別到蟲類侵?jǐn)_莊稼，設(shè)備就會(huì)自動(dòng)噴灑農(nóng)藥；設(shè)備還可以識(shí)別莊稼的成熟度，當(dāng)識(shí)別到莊稼成熟時(shí)，設(shè)備就會(huì)自動(dòng)發(fā)送短信提醒管理員收割莊稼，從而保護(hù)莊稼避免收到鳥類蟲類的侵蝕。實(shí)現(xiàn)的功能如下:1.純下位機(jī)，K210核心板；2.設(shè)備實(shí)時(shí)顯示攝像頭監(jiān)測(cè)到的畫面；3.設(shè)備可學(xué)習(xí)并識(shí)別鳥類和蟲類生物外觀；4.識(shí)別到鳥類侵?jǐn)_莊稼，自動(dòng)播放驅(qū)趕音樂(lè)；5.識(shí)別到蟲類侵?jǐn)_莊稼，自動(dòng)噴灑農(nóng)藥；6.設(shè)備可學(xué)習(xí)并識(shí)別莊稼的成熟度；7.識(shí)別到莊稼成熟，發(fā)送短信提醒管理員收莊稼。

第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)方案文獻(xiàn)研究法。通過(guò)查閱文獻(xiàn)來(lái)獲得研究基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的資料，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所涉及到的相關(guān)內(nèi)容有個(gè)完整的了解，初步構(gòu)想系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能及其運(yùn)用的技術(shù)并搜集相關(guān)資料，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的素材。功能分析法。功能分析法是社會(huì)科學(xué)用來(lái)分析社會(huì)現(xiàn)象的一種方法，是社會(huì)調(diào)查常用的分析方法之一。本系統(tǒng)通過(guò)功能分析法，對(duì)軟件的各項(xiàng)功能進(jìn)行具體分析，從而明確開(kāi)發(fā)目標(biāo)。定性分析法。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的研究，運(yùn)用歸納和演繹、分析與綜合以及抽象與概括等方法，深入了解軟件和硬件開(kāi)發(fā)的相關(guān)技術(shù)，從而熟悉系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊之間的關(guān)系，掌握系統(tǒng)的工作原理及其本質(zhì)，確定開(kāi)發(fā)流程。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法。希望通過(guò)已有的每一塊功能的結(jié)合進(jìn)行總結(jié)，設(shè)計(jì)出一套優(yōu)良的系統(tǒng)，并規(guī)范的編寫程序。2.2功能需求分析2.2.1技術(shù)路線（1）硬件部分需要使用單片機(jī)K210、顯示器、攝像頭、音樂(lè)播放器；（2）軟件平臺(tái)程序用keil5；（3）編程語(yǔ)言用C語(yǔ)言。2.2.2預(yù)期結(jié)果作品展示，完成一個(gè)整體的基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的功能如下：1.設(shè)備實(shí)時(shí)顯示攝像頭監(jiān)測(cè)到的畫面；2.設(shè)備可學(xué)習(xí)并識(shí)別鳥類和蟲類生物外觀；3.識(shí)別到鳥類侵?jǐn)_莊稼，自動(dòng)播放驅(qū)趕音樂(lè)；4.識(shí)別到蟲類侵?jǐn)_莊稼，自動(dòng)噴灑農(nóng)藥；5.設(shè)備可學(xué)習(xí)并識(shí)別莊稼的成熟度；6.識(shí)別到莊稼成熟，發(fā)送短信提醒管理員收莊稼。2.3總體方案設(shè)計(jì)第一：理論知識(shí)準(zhǔn)備階段，理解設(shè)計(jì)課題，認(rèn)真研究課題所涉及到的內(nèi)容，能夠較好的掌握有關(guān)題目的知識(shí)；第二：確定系統(tǒng)各個(gè)模塊，理清各個(gè)模塊之間的關(guān)系，收集相關(guān)得到軟硬件資料；第三：規(guī)劃課題，確定系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，勾畫出大體系統(tǒng)框架并在結(jié)構(gòu)框架的基礎(chǔ)上提出原理框圖；第四：利用軟件完成硬件電路部分設(shè)計(jì)并畫出各部分電路圖，將系統(tǒng)部件通過(guò)接口電路集合在一起，并畫出電路圖；第五：根據(jù)系統(tǒng)控制過(guò)程完成軟件設(shè)計(jì)部分，繪制出主流程圖；第六：進(jìn)行實(shí)物測(cè)試，檢查系統(tǒng)是否能夠按照要求實(shí)現(xiàn)控制功能，整理論文。2.4單片機(jī)型號(hào)選擇方案一：系統(tǒng)微處理器選擇STM32F103C8T6單片機(jī)。STM32F103C8T6單片機(jī)采用了先進(jìn)的Cortex－M3內(nèi)核結(jié)構(gòu)，主頻高達(dá)72MHz，具有128KB的閃存和20KB的RAM，具有豐富的片上外設(shè):包括16通道的12位A/D轉(zhuǎn)換器、7通道的DMA控制器、16位定時(shí)器、USART接口、CAN接口(2.0B)和USB2.0全速接口(12Mbps)等。STM32F103C8T6處理器擁有80個(gè)快速的多功能雙向5V兼容的I/O口，芯片內(nèi)所有的I/O口都可以映射到16個(gè)中斷上，芯片的每個(gè)I/O都是由C語(yǔ)言代碼控制輸出(推拉或開(kāi)路)、輸入(帶或不帶、上拉或下拉)，多數(shù)I/O管腳都與數(shù)字或模擬的外設(shè)共用，所有的I/O管腳都有大電流通過(guò)能力。和STC89C52單片機(jī)不一樣的是，STM32F103C8T6的GPIO有8種模式，其中包含上拉、下拉輸入模式，所以外接按鈕時(shí)可不設(shè)計(jì)上下拉電阻。根據(jù)他的原理圖顯示：按鍵KEY0一端接到3.3V的VCC，一端接到PA0引腳。發(fā)光二極管LED0一端也同樣經(jīng)1KΩ電阻接到3.3V的VCC，另一端則接到PC13上。因此，想要讓二極管發(fā)光的話需要讓PC13輸出低電平。STM32最大工作電壓3.6V，使用了LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）將輸入電壓VIN降到3.3v給微控制器供電。3.3V和GND之間的4個(gè)0.1uf的旁路電容（去除高頻交流信號(hào)）接到了芯片的4個(gè)VDD和4個(gè)VSS上。方案二：主控制芯片選擇STC89C52單片機(jī)，STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能8位微控制器。這種單片機(jī)其內(nèi)部有8KB的FlashROM和512B的RAM，并且可以通過(guò)串口進(jìn)行ISP程序下載，不需要反復(fù)插拔芯片，非常適合用于實(shí)驗(yàn)。采用此片作為硬件核心,搭配FlashROM，能以3V的超低電壓工作。且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。圖2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖2.5顯示模塊選擇方案一：LED顯示屏是一種利用有機(jī)電自發(fā)光原理制成的顯示屏，具有高對(duì)比度、薄型化、廣視角、快速響應(yīng)、可彎曲等多項(xiàng)優(yōu)異的特性。有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)是指將一種極薄的有機(jī)物質(zhì)覆蓋在玻璃表面，使其在帶電粒子經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)生自發(fā)發(fā)光。因?yàn)榘l(fā)光二極管之發(fā)光色彩與其所用之發(fā)光層材質(zhì)有關(guān)，故廠商可藉由調(diào)整發(fā)光層材質(zhì)而得到所需要之色彩。同時(shí)，有機(jī)發(fā)光技術(shù)的制造過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，因此LED顯示屏的市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)較為優(yōu)惠。在LED顯示屏中，有源陣列是一種常用的顯示技術(shù)，它可以為每個(gè)像素分配一個(gè)獨(dú)立的電路控制器，從而使得顯示屏更加精細(xì)。有源陣列在高端的LED顯示屏中比較常見(jiàn)，它能夠提高像素密度，增加圖像的清晰度和細(xì)膩程度。LED顯示屏的優(yōu)點(diǎn)不僅在于它的顯示效果，還在于它的設(shè)計(jì)方便性。由于LED顯示屏的構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，因此它可以用于各種形狀和曲度的面板設(shè)計(jì)，例如在汽車、公共場(chǎng)所、戶外廣告牌等場(chǎng)合。同時(shí)，由于LED顯示屏自帶光源，因此它的使用溫度范圍非常廣，可以在惡劣環(huán)境下工作?？傊?，LED顯示屏在視覺(jué)效果和設(shè)計(jì)方便性上都具有很大的優(yōu)勢(shì)。它不僅可以提供高品質(zhì)的視頻顯示效果，而且在各種應(yīng)用場(chǎng)合都能夠展現(xiàn)出它的優(yōu)越性，因此在未來(lái)的市場(chǎng)中將具有廣闊的應(yīng)用前景。方案二：LCD1602是一種以液晶顯示技術(shù)為基礎(chǔ)的顯示裝置，它由16列、2行、共32個(gè)字符構(gòu)成。LCD1602主要應(yīng)用于數(shù)字顯示、字符顯示、狀態(tài)指示等場(chǎng)合。LCD1602是一種以液晶為基體的顯示器件，利用外加電壓的作用，使液晶分子在液晶中的排列方式發(fā)生變化，達(dá)到文字、圖象的顯示效果。在LCD1602中，具有對(duì)顯示內(nèi)容進(jìn)行控制的液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片，同時(shí)也有一個(gè)控制芯片來(lái)接收外部的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD1602的控制和驅(qū)動(dòng)。LCD1602一般需要配合外部的驅(qū)動(dòng)電路使用，這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路通常是由微控制器或其他數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)向LCD1602發(fā)送特定的控制命令和數(shù)據(jù)，可以在LCD1602上顯示不同的字符和圖像，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)控制光標(biāo)的移動(dòng)和閃爍等特效。綜上所述，LCD顯示器比LED顯示器具有能夠顯示更多的信息、顯示效果更清晰、能夠?qū)崿F(xiàn)背光顯示、功耗更低等優(yōu)勢(shì)。所以選擇方案二

第3章系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)文獻(xiàn)研究法。通過(guò)查閱文獻(xiàn)來(lái)獲得研究基于AI視覺(jué)的莊稼保護(hù)系統(tǒng)的資料，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所涉及到的相關(guān)內(nèi)容有個(gè)完整的了解，初步構(gòu)想系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能及其運(yùn)用的技術(shù)并搜集相關(guān)資料，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的素材。功能分析法。功能分析法是社會(huì)科學(xué)用來(lái)分析社會(huì)現(xiàn)象的一種方法，是社會(huì)調(diào)查常用的分析方法之一。本系統(tǒng)通過(guò)功能分析法，對(duì)軟件的各項(xiàng)功能進(jìn)行具體分析，從而明確開(kāi)發(fā)目標(biāo)。定性分析法。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的研究，運(yùn)用歸納和演繹、分析與綜合以及抽象與概括等方法，深入了解軟件和硬件開(kāi)發(fā)的相關(guān)技術(shù)，從而熟悉系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊之間的關(guān)系，掌握系統(tǒng)的工作原理及其本質(zhì)，確定開(kāi)發(fā)流程。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法。希望通過(guò)已有的每一塊功能的結(jié)合進(jìn)行總結(jié)，設(shè)計(jì)出一套優(yōu)良的系統(tǒng)，并規(guī)范的編寫程序?？傮w原理圖如下所示：圖3.1總體原理圖3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計(jì)3.2.1攝像頭模塊設(shè)計(jì)GC0328是一款圖像傳感器，它通常被用作嵌入式系統(tǒng)中的攝像頭組件。以下是對(duì)GC0328攝像頭的一般介紹：像素和分辨率：GC0328采用了1/4英寸的CMOS圖像傳感器，具有300萬(wàn)像素（3Megapixels）的分辨率。這意味著它可以捕捉到相對(duì)較高的圖像細(xì)節(jié)。光敏性：GC0328具有良好的光敏性，能夠在光線較暗的環(huán)境下工作。這使得它在低光條件下仍能提供相對(duì)清晰的圖像。圖像質(zhì)量：GC0328具有出色的圖像質(zhì)量表現(xiàn)，能夠捕捉鮮艷、逼真的顏色。它還具有自動(dòng)曝光和自動(dòng)白平衡功能，以確保圖像在不同場(chǎng)景下的準(zhǔn)確還原。視頻和圖像捕捉：GC0328可以以實(shí)時(shí)視頻流或靜態(tài)圖像的形式捕捉圖像。它支持不同的視頻和圖像格式，包括JPEG、YUV和RGB等。接口和集成：GC0328攝像頭可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口（如I2C）與嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行通信。它通常與處理器、DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）或圖像處理單元（IPU）等組件集成在一起。應(yīng)用領(lǐng)域：GC0328廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)和消費(fèi)電子產(chǎn)品中，包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、安防攝像機(jī)、車載攝像頭和無(wú)人機(jī)等。需要注意的是，GC0328攝像頭是一個(gè)具體的產(chǎn)品型號(hào)，可能會(huì)有不同的變種和定制選項(xiàng)。上述介紹主要是對(duì)一般性能和特點(diǎn)的描述，具體的規(guī)格和功能可能因具體產(chǎn)品而異。如果您需要更詳細(xì)的信息，建議查閱GC0328攝像頭的產(chǎn)品文檔或聯(lián)系供應(yīng)商獲取更準(zhǔn)確的規(guī)格說(shuō)明。圖3.2攝像頭模塊原理圖3.2.2農(nóng)藥噴灑模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用繼電器來(lái)控制農(nóng)藥的噴灑作業(yè)，繼電器的輸入信號(hào)x從零連續(xù)增加達(dá)到銜鐵開(kāi)始吸合時(shí)的動(dòng)作值xx，繼電器的輸出信號(hào)立刻從y=0跳躍y=ym，即常開(kāi)觸點(diǎn)從斷到通。一旦觸點(diǎn)閉合，輸入量x繼續(xù)增大，輸出信號(hào)y將不再起變化。當(dāng)輸入量x從某一大于xx值下降到xf，繼電器開(kāi)始釋放，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)。我們把繼電器的這種特性叫做繼電特性，也叫繼電器的輸入-輸出特性。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。圖3.3繼電器模塊原理圖3.2.3短信收發(fā)模塊設(shè)計(jì)SIM800是一款成熟的GSM/GPRS模塊，專門設(shè)計(jì)用于無(wú)線通信和數(shù)據(jù)傳輸。以下是對(duì)SIM800短信模塊的介紹：GSM/GPRS功能：SIM800支持GSM（GlobalSystemforMobileCommunications）和GPRS（GeneralPacketRadioService）網(wǎng)絡(luò)。它可以在2G網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行語(yǔ)音通話、短信發(fā)送和接收，以及數(shù)據(jù)傳輸。短信功能：SIM800短信模塊提供了強(qiáng)大的短信功能。它可以發(fā)送和接收文本短信，并支持長(zhǎng)短信的拆分和重新組合。此外，它還支持短信的存儲(chǔ)和管理，包括收件箱、發(fā)件箱和草稿箱等。數(shù)據(jù)傳輸：除了短信功能，SIM800還具備數(shù)據(jù)傳輸能力。它支持GPRS數(shù)據(jù)傳輸，可以通過(guò)TCP/IP協(xié)議與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下載。接口和集成：SIM800模塊提供了多種接口，包括UART串口、SIM卡插槽、模擬音頻接口等。它可以與嵌入式系統(tǒng)或單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的集成。電源要求：SIM800模塊需要5V直流電源供應(yīng)，并具有低功耗設(shè)計(jì)，可以在待機(jī)模式下降低功耗。支持的頻段：SIM800覆蓋了多個(gè)頻段，以適應(yīng)不同地區(qū)和運(yùn)營(yíng)商的要求。它支持GSM850/900/1800/1900MHz和GPRSClass10數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用領(lǐng)域：SIM800短信模塊被廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、車載系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等領(lǐng)域。它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控，以及數(shù)據(jù)的傳輸和通信。需要注意的是，SIM800是一個(gè)具體的產(chǎn)品型號(hào)，可能會(huì)有不同的變種和定制選項(xiàng)。上述介紹主要是對(duì)一般功能和特點(diǎn)的描述，具體的規(guī)格和功能可能因具體產(chǎn)品而異。如果您需要更詳細(xì)的信息，建議查閱SIM800的產(chǎn)品文檔或聯(lián)系供應(yīng)商獲取準(zhǔn)確的規(guī)格說(shuō)明。圖3.4短信模塊原理圖3.2.4XC6206穩(wěn)壓模塊設(shè)計(jì)XC6206是一種低壓差線性穩(wěn)壓器，它被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)中。以下是對(duì)XC6206穩(wěn)壓模塊的一般介紹：低壓差穩(wěn)壓器：XC6206是一種低壓差穩(wěn)壓器，也被稱為L(zhǎng)DO（LowDropout）穩(wěn)壓器。它能夠在輸入電壓與輸出電壓之間保持較小的差值，這意味著它可以在輸入電壓下降到接近輸出電壓的水平時(shí)仍然正常工作。輸入電壓范圍：XC6206通常適用于較低的輸入電壓范圍，一般在2V到6V之間。這使得它可以與各種電源供應(yīng)或電池相連，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。輸出電壓范圍：XC6206提供了多種輸出電壓的選擇，常見(jiàn)的有3.3V、2.5V、1.8V等?？梢愿鶕?jù)具體需求選擇適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷?。輸出電流能力：XC6206具有一定的輸出電流能力，通常在幾十毫安（mA）到數(shù)百毫安（mA）之間。這使得它能夠?yàn)槎喾N電子設(shè)備提供所需的電流。低功耗和熱保護(hù)：XC6206具有較低的靜態(tài)工作電流，有助于減少系統(tǒng)的功耗。此外，它還具備熱保護(hù)功能，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)輸出以保護(hù)芯片和系統(tǒng)。封裝和引腳配置：XC6206穩(wěn)壓模塊提供多種封裝選項(xiàng)，例如SOT-23、SOT-89等。不同封裝具有不同的引腳配置，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。應(yīng)用領(lǐng)域：XC6206穩(wěn)壓模塊廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中，包括手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、無(wú)線通信模塊、電子玩具、嵌入式系統(tǒng)等。它可以提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)，確保設(shè)備的正常工作。需要注意的是，以上是對(duì)XC6206穩(wěn)壓模塊的一般描述，具體的規(guī)格和特性可能因具體型號(hào)和制造商而有所不同。如果您需要更詳細(xì)的信息，建議查閱XC6206的產(chǎn)品文檔或聯(lián)系供應(yīng)商獲取準(zhǔn)確的規(guī)格說(shuō)明。圖3.5穩(wěn)壓模塊原理圖3.2.5顯示模塊設(shè)計(jì)液晶顯示屏（LiquidCrystalDisplay，簡(jiǎn)稱LCD）是一種利用液晶材料作為光學(xué)傳感器的電子顯示器件，它可以將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)的圖像。LCD顯示屏通常由液晶層、玻璃基板、背光源、驅(qū)動(dòng)電路和外殼等組成。其中，液晶層是最關(guān)鍵的組成部分，液晶層是由液晶分子組成的，這些分子可以通過(guò)加電或去電改變排列狀態(tài)，從而改變光的透過(guò)性和偏振性，使得光通過(guò)液晶層時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同的色彩和亮度。在LCD顯示屏中，背光源通常采用LED燈或者冷陰極熒光燈等，用來(lái)提供背景光源，從而讓圖像變得更加清晰、明亮。驅(qū)動(dòng)電路則是控制LCD顯示屏的液晶分子狀態(tài)，將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)圖像的關(guān)鍵部分。LCD顯示屏具有低功耗、輕薄、高分辨率、低輻射、色彩鮮艷等特點(diǎn)，因此在電子產(chǎn)品領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如手機(jī)、電視、電腦顯示器、相機(jī)等設(shè)備都采用了LCD顯示屏。液晶結(jié)構(gòu)：液晶顯示模塊由液晶層、玻璃基板、電極和濾光片等組成。液晶層通常是由兩塊玻璃基板夾持，中間填充著液晶材料。玻璃基板上分布有透明導(dǎo)電電極，用于控制液晶分子的排列狀態(tài)。電場(chǎng)控制：液晶分子的排列方式受電場(chǎng)的控制。當(dāng)電場(chǎng)施加到液晶層時(shí)，液晶分子會(huì)發(fā)生扭曲或重新排列，從而改變光的透過(guò)程度。這是因?yàn)橐壕Х肿泳哂须p折射性質(zhì)，電場(chǎng)的作用可以調(diào)整液晶分子的折射率，進(jìn)而改變光的傳播方向。像素結(jié)構(gòu)：液晶顯示模塊中的每個(gè)像素由液晶層上的一個(gè)小區(qū)域組成。每個(gè)像素都有一對(duì)電極（通常為透明導(dǎo)電材料）控制液晶分子的排列狀態(tài)。色彩和亮度控制：為了顯示彩色圖像，液晶顯示模塊通常采用彩色濾光片。這些濾光片位于每個(gè)像素的上方，用于控制光的透過(guò)顏色。通過(guò)調(diào)整液晶分子的排列狀態(tài)和電場(chǎng)的強(qiáng)度，可以控制像素的亮度和顏色。后光源：液晶顯示模塊通常需要背光源來(lái)提供背光，以便觀察圖像。背光源通常是冷陰極管（CCFL）或LED背光。背光源位于液晶層背后，光通過(guò)液晶層的透明電極和液晶分子進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終通過(guò)前面的玻璃基板和濾光片顯示圖像。圖3.6顯示模塊原理圖第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖主程序流程圖如下：圖4.1主程序流程圖4.2攝像頭模塊設(shè)計(jì)本裝置最重要的組成部分就是攝像頭，當(dāng)裝置開(kāi)始運(yùn)行后，攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉并及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)就可以自動(dòng)將捕捉到的數(shù)據(jù)與事先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥、噴灑農(nóng)藥等功能。圖4.2攝像頭模塊流程圖4.3農(nóng)藥噴灑模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)由下位機(jī)構(gòu)成，把該裝置放置在農(nóng)田當(dāng)中，裝置開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，攝像頭開(kāi)始工作并實(shí)時(shí)捕捉現(xiàn)場(chǎng)畫面，當(dāng)捕捉的圖像與到我們之前儲(chǔ)存的蟲類數(shù)據(jù)相匹配時(shí)，系統(tǒng)判定出現(xiàn)蟲類，這時(shí)系統(tǒng)則控制用以噴灑農(nóng)藥的繼電器，進(jìn)而噴灑農(nóng)藥以達(dá)到驅(qū)蟲的效果。圖4.3農(nóng)藥噴灑模塊流程圖4.4短信模塊設(shè)計(jì)當(dāng)檢測(cè)到農(nóng)作物成熟的信息時(shí)候，下位機(jī)通過(guò)短信模塊對(duì)上位機(jī)發(fā)送作物成熟的消息。開(kāi)始：流程的起始點(diǎn)。輸入短信內(nèi)容：用戶輸入要發(fā)送的短信內(nèi)容。輸入接收方號(hào)碼：用戶輸入接收方的電話號(hào)碼。驗(yàn)證號(hào)碼：驗(yàn)證接收方號(hào)碼的有效性，確保格式正確并且是有效的電話號(hào)碼。檢查余額：檢查發(fā)送方賬戶的余額是否足夠支付短信費(fèi)用。發(fā)送短信：將短信內(nèi)容和接收方號(hào)碼發(fā)送到短信服務(wù)提供商的服務(wù)器。等待響應(yīng)：等待短信服務(wù)提供商的響應(yīng)，確認(rèn)短信是否成功發(fā)送。接收響應(yīng)：接收短信服務(wù)提供商的響應(yīng)，判斷短信是否成功發(fā)送。檢查狀態(tài)：檢查短信發(fā)送的狀態(tài)，確定是否成功發(fā)送。 圖4.4短信發(fā)送模塊時(shí)序圖4.5音樂(lè)播放模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)由下位機(jī)構(gòu)成，把該裝置放置在農(nóng)田當(dāng)中，裝置開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，攝像頭開(kāi)始工作并實(shí)時(shí)捕捉現(xiàn)場(chǎng)畫面，當(dāng)捕捉的圖像與到我們之前儲(chǔ)存的鳥類數(shù)據(jù)相匹配時(shí)，系統(tǒng)判定出現(xiàn)鳥類，這時(shí)系統(tǒng)則開(kāi)始播放驅(qū)鳥音樂(lè)進(jìn)行鳥類驅(qū)逐。圖4.5音樂(lè)播放模塊時(shí)序圖4.6顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊流程圖用于描述一個(gè)系統(tǒng)或程序中的顯示功能的操作流程。開(kāi)始：流程的起始點(diǎn)。準(zhǔn)備數(shù)據(jù)：準(zhǔn)備需要顯示的數(shù)據(jù)。選擇顯示方式：根據(jù)需要選擇合適的顯示方式，如文本、圖像、表格等。數(shù)據(jù)處理：對(duì)準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，以便在顯示中呈現(xiàn)。設(shè)置顯示參數(shù)：根據(jù)需求設(shè)置顯示的參數(shù)，如字體大小、顏色、布局等。顯示數(shù)據(jù)：使用所選擇的顯示方式將處理后的數(shù)據(jù)顯示在屏幕、顯示器或其他顯示設(shè)備上。結(jié)束：流程的結(jié)束點(diǎn)?？偝跏蓟鞒虉D如下：圖4.6顯示模塊流程圖第5章系統(tǒng)測(cè)試5.1系統(tǒng)實(shí)物圖圖5.1系統(tǒng)完整實(shí)物圖5.2測(cè)試原理 測(cè)試用例要包括欲測(cè)試的功能、應(yīng)輸入的數(shù)據(jù)和預(yù)期的輸出結(jié)果。測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)該選用少量、高效的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行盡可能完備的測(cè)試，基本目標(biāo)是：設(shè)計(jì)一組發(fā)現(xiàn)某個(gè)錯(cuò)誤或某類錯(cuò)誤的測(cè)試數(shù)據(jù)；測(cè)試用例應(yīng)覆蓋方面：輸入用戶實(shí)際數(shù)據(jù)以驗(yàn)證系統(tǒng)是滿足需求規(guī)格說(shuō)明書的要求；測(cè)試用例中的測(cè)試點(diǎn)應(yīng)首先保證要至少覆蓋需求規(guī)格說(shuō)明書中的各項(xiàng)功能，并且正常。5.3插卡功能測(cè)試本設(shè)計(jì)因需要向上位機(jī)發(fā)送提醒短信，所以需要提前進(jìn)行通訊功能測(cè)試。首先我們需要把移動(dòng)手機(jī)卡插入到通訊卡槽內(nèi)，指示燈閃爍時(shí)，則表示表示插卡成功，如若指示燈無(wú)反應(yīng)則可能是手機(jī)卡插反或手機(jī)卡損壞，這時(shí)則需要及時(shí)更換正常手機(jī)卡。圖5.2插卡模塊實(shí)物圖5.4攝像頭功能測(cè)試將鳥類、蟲類等相關(guān)測(cè)試信息通過(guò)攝像頭拍攝，多選擇幾個(gè)角度，進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，數(shù)據(jù)保存之后，當(dāng)檢測(cè)到鳥類的時(shí)候，將播放驅(qū)鳥音樂(lè)對(duì)鳥類進(jìn)行驅(qū)趕，當(dāng)檢測(cè)到蟲類的時(shí)候，農(nóng)藥噴灑繼電器打開(kāi)，進(jìn)行滅蟲措施。圖5.3攝像頭模塊實(shí)物圖圖5.4攝像頭模塊實(shí)物圖5.5滅蟲功能測(cè)試將攝像頭對(duì)準(zhǔn)測(cè)試圖像，系統(tǒng)自動(dòng)將攝像頭采集到的實(shí)時(shí)圖像與存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)AI算法自動(dòng)進(jìn)行判定，當(dāng)AI判定輸入數(shù)據(jù)為蟲類時(shí)，繼電器模塊的紅色燈亮起，代表正在進(jìn)行農(nóng)藥噴灑作業(yè)。圖5.5繼電器模塊實(shí)物圖5.6短信功能測(cè)試當(dāng)測(cè)試圖像為農(nóng)作物時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將攝像頭采集到的圖像畫面與存儲(chǔ)單元中的成熟農(nóng)作物的圖像特征進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)系統(tǒng)判定農(nóng)作物與成熟農(nóng)作物的特征相吻合時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)向上位機(jī)進(jìn)行短信發(fā)送，提醒客戶農(nóng)作物已成熟。圖5.6接收短信模塊實(shí)物圖

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)在焊接電路的過(guò)程中由于技術(shù)的不熟練，經(jīng)常不經(jīng)意間就造成了焊接的短路，兩個(gè)點(diǎn)焊接到了一起導(dǎo)致最后結(jié)果無(wú)法顯示。系統(tǒng)軟件的調(diào)試過(guò)程并不是一帆風(fēng)順，在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤。但在老師的輔導(dǎo)下，我總算發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，并糾正了設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不科學(xué)的地方。設(shè)計(jì)方案中的問(wèn)題和解決方法主要包含下面一些層面。(1)在測(cè)試工程中，不小心按到復(fù)位按鍵，會(huì)將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行清除，需要重新對(duì)我們已經(jīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)再進(jìn)行拍照保存。(2)應(yīng)用仿真軟件，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤代碼。然后調(diào)整，發(fā)現(xiàn)在啟用程序流程時(shí)，單片機(jī)沒(méi)有正常復(fù)位，在程序流程中添加復(fù)位程序流程后才獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。6.2展望隨著全球AI技術(shù)的不斷突破，AI的應(yīng)用范圍越來(lái)越大，也會(huì)成為農(nóng)業(yè)上的好幫手。中國(guó)因?yàn)榈乩砦恢煤腿丝谠蛞约拔覈?guó)的基本國(guó)情，造就了我國(guó)農(nóng)業(yè)大國(guó)的地位，不僅坐擁18億畝基本農(nóng)田，還是世界上最大的農(nóng)機(jī)大國(guó)之一REF_Ref10166\r\h[12]。所以，在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展始終是第一位的，如何大力發(fā)展農(nóng)業(yè)以及如何更好地保護(hù)莊稼，應(yīng)當(dāng)是未來(lái)我國(guó)科技發(fā)展的重點(diǎn)方向。我覺(jué)得在未來(lái)，必定可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物播撒-養(yǎng)護(hù)-收割完整的智能操作體系，從真正意義上實(shí)現(xiàn)人工的解放。

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附錄附錄A電路圖圖A.1電路圖附錄B源代碼importKPUaskpuimportsensorimportlcdfromMaiximportGPIOfromfpioa_managerimportfmimporttimeimportgcfrommicropythonimportconst#導(dǎo)入constfromboardimportboard_infofrommachineimportUARTfrommachineimportTimerimportSIM_800C_Drive_No_Print#短信importRELAY_Drive#噴藥importMP3_MODULE_Drive#MP3'''邏輯提要：RUN:識(shí)別環(huán)境：--識(shí)別鳥類：音樂(lè)識(shí)別蟲類：噴藥識(shí)別成熟：短信END:識(shí)別環(huán)境：--識(shí)別鳥類：--識(shí)別蟲類：--識(shí)別成熟：--'''############################My-config#######################SYS_Status='END'#系統(tǒng)狀態(tài)：狀態(tài)Operation_State=0#識(shí)別結(jié)果：0-環(huán)境、1-鳥類、2-蟲類、3-成熟Last_Operation_State=0Equipment=[0,0]#設(shè)備狀態(tài)：MP3,RELAY#############config#################################################class_num=4#類數(shù)量sample_num=20#樣本數(shù)量THRESHOLD=11#閾值class_names=['Surroundings','Bird','Insect','Harvesting']#類名稱：環(huán)境、鳥類、蟲類、成熟Identify_Results={'Identify_Situation':"",'Identify_Index':''}#識(shí)別結(jié)果cap_num=0#抓取訓(xùn)練數(shù)量train_status=0#訓(xùn)練狀態(tài)last_cap_time=0#上次訓(xùn)練抓取時(shí)間last_btn_status=1#上次按鍵狀態(tài)###############################GSM#################################Send_Message_To_Phone_Number=#短信接受方號(hào)碼（移動(dòng)）Send_Message_Text_1="Thecropsareripe."#短信內(nèi)容1#Send_Message_Text_2="MessageDrive2"#短信內(nèi)容2#映射串口引腳fm.register(board_info.PIN_GSM_RXD_MCU_TX,fm.fpioa.UART2_TX,force=True)#注冊(cè)MCU-TXfm.register(board_info.PIN_GSM_TXD_MCU_RX,fm.fpioa.UART2_RX,force=True)#注冊(cè)MCU-RXuart=UART(UART.UART2,9600,read_buf_len=4096)#構(gòu)建串口對(duì)象Message_01=SIM_800C_Drive_No_Print.SIM_800C(uart)#構(gòu)建短信對(duì)象SIM_800C_State=Message_01.SIM_800C_Init()#初始化短信模塊并獲取狀態(tài)time.sleep(5)#用法#SIM_800C_State=Message_01.Send_Message(Send_Message_To_Phone_Number,Send_Message_Text_1)#發(fā)送短信并獲取狀態(tài)####################RELAY（噴藥）############################噴藥--常開(kāi)接線（繼電器不工作狀態(tài)是開(kāi)路）fm.register(board_info.PIN_Relay_01,fm.fpioa.GPIO0)#注冊(cè)IO-Ctr_RELAY_01Ctr_RELAY_01=GPIO(GPIO.GPIO0,GPIO.OUT)Relay_01=RELAY_Drive.RELAY(Ctr_RELAY_01,1)#構(gòu)建對(duì)象:Relay_01，高電平控制Relay_01.Init()#初始化:Relay_01#Relay_01.ON()#繼電器打開(kāi)#Relay_01.OFF()#繼電器打開(kāi)############MP3_MODULE##########################################fm.register(board_info.PIN_MP3_01,fm.fpioa.GPIO1)#注冊(cè)IO-Ctr_RELAY_01Ctr_MP3_01=GPIO(GPIO.GPIO1,GPIO.OUT)MP3_01=MP3_MODULE_Drive.MP3_MODULE(Ctr_MP3_01,0)#構(gòu)建對(duì)象:MP3_01MP3_01.Init()#初始化:MP3_01#MP3_01.ON()#打開(kāi)：音樂(lè)1#MP3_01.OFF()#關(guān)閉：音樂(lè)1##########################KEY####################################KEY_BOOTfm.register(board_info.PIN_KEY_BOOT,fm.fpioa.GPIOHS0)KEY_BOOT=GPIO(GPIO.GPIOHS0,GPIO.PULL_UP)#KEY_SYSfm.register(board_info.PIN_KEY_SYS,fm.fpioa.GPIOHS1)#注冊(cè)IO-KEY_SYSKEY_SYS=GPIO(GPIO.GPIOHS1,GPIO.IN,GPIO.PULL_UP)#構(gòu)建KEY_SYS對(duì)象defexit_KEY_SYS_fun(KEY_SYS):#KEY_SYS中斷回調(diào)函數(shù)globalSYS_Status,train_statusglobalOperation_StateglobalLast_Operation_Stateiftrain_status!=0:#若：訓(xùn)練完成time.sleep_ms(10)#消除抖動(dòng)ifKEY_SYS.value()==0:#確認(rèn)按鍵被按下Operation_State=0Last_Operation_State=0ifSYS_Status=='END':SYS_Status='RUN'else:SYS_Status='END'KEY_SYS.irq(exit_KEY_SYS_fun,GPIO.IRQ_FALLING)#開(kāi)啟中斷，下降沿觸發(fā)#KEY1--#KEY2--#KEY3--#############文字顯示#########################################defdraw_string(img,x,y,text,color,scale,bg=None):ifbg:img.draw_rectangle(x-2,y-2,len(text)*8*scale+4,16*scale,fill=True,color=bg)img=img.draw_string(x,y,text,color=color,scale=scale)returnimg#####異常/正常################################################Operation(SYS_Status,Operation_State,Send_Message_To_Phone_Number,Send_Message_Text_1)defOperation(sys_status,operation_state,phone_number,message_text):globalLast_Operation_StateglobalMP3_01#音樂(lè)globalRelay_01#噴藥globalMessage_01#短信globalSIM_800C_State#短信模塊，狀態(tài)equipment=[0,0]mp3_01_flag=0#flag:mp3，初始默認(rèn)，不播放relay_01_flag=0#flag:噴藥，初始默認(rèn)，不噴藥message_flag=0#flag:短信，初始默認(rèn)，不發(fā)送短信ifsys_status=="RUN":#RUNifoperation_state==1:#鳥類mp3_01_flag=1#flag:音樂(lè)，置位elifoperation_state==2:#蟲類relay_01_flag=1#flag:噴藥，置位elifoperation_state==3:#成熟ifLast_Operation_State!=operation_state:message_flag=1#flag:短信，置位else:#其他passelse:#ENDpassLast_Operation_State=operation_state#執(zhí)行#MP3ifmp3_01_flag==1:MP3_01.ON()#音樂(lè)：開(kāi)啟else:MP3_01.OFF()#音樂(lè)：關(guān)閉#噴藥ifrelay_01_flag==1:Relay_01.ON()#噴藥：開(kāi)啟else:Relay_01.OFF()#噴藥：關(guān)閉#短信ifmessage_flag==1:SIM_800C_State=Message_01.Send_Message(phone_number,message_text)#發(fā)送短信并獲取狀態(tài)else:passequipment[0]=mp3_01_flagequipment[1]=relay_01_flagreturnequipment#####################################################################設(shè)置攝像頭sensor.reset()sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)sensor.set_framesize(sensor.QVGA)sensor.set_windowing((224,224))#初始化LCDlcd.init()#設(shè)置攝像頭水平與垂直鏡像sensor.set_vflip(True)sensor.set_hmirror(True)#再次運(yùn)行刪除模型try:delmodelexceptException:passtry:delclassifierexceptException:passgc.collect()model=kpu.load("/sd/sipeed_learn_model.smodel")#加載模型#model=kpu.load(0x300000)classifier=kpu.classifier(model,class_num,sample_num)#模型初始化while1:img=sensor.snapshot()#采集圖片#captureimgiftrain_status==0:#如果訓(xùn)練狀態(tài)：0（未訓(xùn)練）ifKEY_BOOT.value()==0:#如果按鍵值為：0（按下）time.sleep_ms(30)#延時(shí)30msifKEY_BOOT.value()==0and(last_btn_status==1)and(time.ticks_ms()-last_cap_time>500):#如果按鍵按下&&上次按鍵狀態(tài)==1&&時(shí)差大于500last_btn_status=0#上次按鍵狀態(tài)=1last_cap_time=time.ticks_ms()#更新上次抓取時(shí)間ifcap_num<class_num:#如果抓取數(shù)量<類數(shù)量index=classifier.add_class_img(img)#添加類圖片，并獲取當(dāng)前添加圖片的indexcap_num+=1#cap_num自增1print("addclassimg:",index)#打印當(dāng)前添加的類elifcap_num<class_num+sample_num:#如果：類數(shù)量<抓取數(shù)量<類數(shù)量+樣例數(shù)量index=classifier.add_sample_img(img)#添加樣例并獲取當(dāng)前添加樣例的indexcap_num+=1#cap_num自增1print("addsampleimg:",index)#打印當(dāng)前添加的樣例else:#如果：按鍵彈起img=draw_string(img,2,200,"releasebootkeyplease",color=lcd.RED,scale=1,bg=lcd.WHITE)#請(qǐng)松開(kāi)按鍵else:#如果未按下按鍵time.sleep_ms(30)#延時(shí)30msifKEY_BOOT.value()==1and(last_btn_status==0):#如果按鍵按下&&上次按鍵狀態(tài)==0last_btn_status=1#上次按鍵狀態(tài)=1ifcap_num<class_num:#如果抓取數(shù)量<類數(shù)量img=draw_string(img,0,200,"pressbootkeytocap"+class_names[cap_num],color=lcd.RED,scale=1,bg=lcd.WHITE)#顯示請(qǐng)按鍵抓取類xelifcap_num<class_num+sample_num:#如果類數(shù)量<抓取數(shù)量<類數(shù)量+樣例數(shù)量img=draw_string(img,0,200,"bootkeytocapsample{}".format(cap_num-class_num),color=lcd.RED,scale=1,bg=lcd.WHITE)#顯示請(qǐng)按鍵抓取樣例x#trainandpredictiftrain_status==0:#如果訓(xùn)練狀態(tài)：0（未訓(xùn)練）ifcap_num>=class_num+sample_num:#如果類數(shù)量+樣例數(shù)量<抓取數(shù)量print("starttrain")#print開(kāi)始訓(xùn)練img=draw_string(img,30,100,"training...",color=lcd.RED,scale=2,bg=lcd.WHITE)#顯示training...lcd.display(img)#顯示classifier.train()#訓(xùn)練print("trainend")tra