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分布式温室监测系统

专家
2014-03-13 11:02:23    评分

作者:湖北师范学院 李均鹏 杨宏伟

指导教师:梁赫西


  作品简介

  开发背景:

  近20年来我国的农业设施得到了较大的发展, 温室大棚作为新的农作物种植技术, 已突破了传统农作物种植受地域、自然环境、气候等诸多因素的限制, 对农业生产有重大意义。而温室大棚的检测控制系统是实现其生产自动化高效化的最关键最为重要的环节。本设计是针对温室环境进行监测的系统,具有实时,高效的特点。

  整体介绍:

  本系统由数据采集模块和主接收模块组成。

  数据采集模块采用STC89C52芯片作为控制芯片,DHT11负责采集环境温湿度,NRF24L01作为无限发射装置,将经单片机处理后的数据发送到主接收模块。

  主接收模块我们采用的是正点原子STM32开发系统,控制芯片为STM32F103RB,它是一款低功耗功能强大的arm芯片。STM32开发系统通过NRF24L01接收到数据,送入STM32F103RB芯片,经处理后将数据通过LCD液晶显示屏显示。我们通过液晶显示屏显示的环境数据,从而对温室环境进行相应的调控。

  作品特色:

  本设计可以实时监测温室大棚内的环境因素,并且将其显示于LCD上,便于管理者对温室环境的调控。且本设计具有更多的开发空间,数据采集模块可采用太阳能等其它可再生能源进行供电,主接收部分可增加控制模块,从而实现温室环境监测与控制的一体化。

  作品照片:

 

  平台选型说明

  正点原子STM32开发系统是一款功能强大的嵌入式开发系统,其采用的处理芯片STM32F103RB是基于Cortex-M3的arm芯片。针对温室环境监测所要处理的数据量,我们选择了这款平台,能够有效地减少系统功耗。

 

  设计说明

  系统原理:

  DHT11采集温室环境的温湿度信息,将数据传输到STC89C52芯片中,单片机将采集到的数据进行处理,通过SPI通信将数据送入NRF24L01的缓冲区内。NRF24L01通过无线通信将数据发送到主接收设备的NRF24L01接收缓冲区中,在STM32处理器的控制下,对接收到的数据进行处理,并实时显示在LCD液晶显示屏上,管理者通过观察液晶显示屏上的数据,对温室环境进行适量的调控,使农作物能够更好的生长。

  温湿度模块:

  DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件,并与一个高性能 8 位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。故本设计采用DHT11来采集温室环境温湿度。

  无线发射模块:

  本作品采用的是云佳科技生产的NRF24L01模块,nRF24L01是一款工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。NRF24L01与处理器通过SPI通信传送数据,抗干扰能力强,传输数据比较稳定,所以我们选择了这款芯片作为无线通信的核心。

  主接收模块:

  本作品中,主接收模块,我们采用的是正点原子STM32开发系统,其处理器是STM32F103RB。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。考虑到需要处理的数据量不多,我们选择了这款开发系统,320*240的液晶显示屏上可以实时显示温室环境情况,便于管理调控。丰富的外扩,我们可以添加更多的模块,从而形成一个完整的农业自动化系统。

  采集数据时:

  扩展以及期望:

  作品在匆忙中结束,我们仍留下许多遗憾,却希望能够有更多的时间来完善自己的作品。数据采集模块所预留的电源接口可接太阳能电池以及其他可再生能源。STM32开发系统可以添加控制装置,从而实现监测与控制一体化。但是比赛结束后,我们会更加努力去完善自己的作品,给自己的设计留下一个完美的句号。

此文档的相关视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13503




关键词: 太阳能     STM32     LCD    

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