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分布式温室环境监测与控制系统(A题)

专家
2014-03-10 21:12:29    评分

作者:苏州市职业大学 曹凯 吴思奎 秦俊银

指导教师:汪义旺 崔鸣


  作品简介


  开发背景:

  温室因其能够根据自己的需要而改变温室内的环境受到人们的青睐,尤其是在温室大棚种植,科学研究等方面得到广泛的应用。如何高效实时的监视与控制温室的环境成为一个较为热门的话题。我们设计的分布式温室环境监测与控制系统较传统的人工式而言实时性更高,数据分析能力更强,操作更加方便更加智能。

  结构说明:

  系统组成:电源模块(电网取电、电池供电、光伏发电)、数据采集存储模块、数据传输模块,中央控制和显示模块、执行机构组成。

  功能与使用说明:

  1. 系统上电控制中心和移动控制端、各数据采集端以及执行机构会自动进行wifi的连接,数据采集端会自动以0.5秒/次的频率进行温湿度数据的采集并保存于自带的SD卡中。

  2. 中央控制模块可以通过wifi对数据采集端采集的数据实时读取并显示,并可以对执行机构(以64个灯代替)进行相应的开关量操作。

  3. 移动控制单元可以发送指令给中央控制单元,再由中央控制单元控制执行单元工作。

  特色:

  1. 用微控制器来代替传统的人工式数据采集分析方式。

  2. 采用wifi数据传输,节省了电缆线以及省去了布线的困扰。

  3. SD卡用于数据存储,存储容量大,数据掉电不丢失。

  4. 数据采集模块可使用太阳能供电,节能环保。

  5.智能操控,实时高效,操作简单,节省了人力资源。


  平台选型说明

  STM32F103

  MSP430F169

  Freescale的NK10Dn512


  设计说明

   数据采集单元

  1. 原理框图

  2. 设计原理

  由单片机读取传感器数据并计算分析出当前环境参数,读取时钟芯片时间与环境参数一同存入存储单元中,读取存储器中的数据由通信模块发出,接收来自主控单元的升温降温加湿除湿指令(由四盏小灯表示)。

  3. 方案设计

   传感器:采用数字式温湿度传感器(SHT10)。因设计要求测土壤温湿度,普通传感器无法实现,加之其温度精度±5℃、湿度精度±4.5%RH达到设计要求。

   MCU:MSP430F169。设计要求外界掉电模式下可以使用电池继续工作,应用了其在功耗方面的优点

   存储器:使用SD卡。存储容量大,数据可掉电保存。

   时钟:DS1302。

   数据通信:wifi模块。数据传输速可达到到11Mbps以上,传输距离可达到100m以上。

   电源:电网取电(AC-DC电源),光伏发电,电池供电;保证24小时连续工作。

   中央主控制单元

  1. 原理图

  2. 设计原理

  这个单元用于读取数据采集单元的数据并显示,给执行机构的控制单元发送指令信号,模块间的通信的中继。

  3. 方案设计

   WinCE:控制单元核心。相当于一台微型电脑。

   数据通信:wifi模块。数据传输速可达到到11Mbps以上,传输距离可达到100m以上。

   移动控制单元

  1. 原理图

  2. 设计原理

  这部分是一个控制终端,通过wifi与主控连接,用来发送指令给主控单元控制执行控制单元工作。

  3. 方案设计

   MCU:Freescare的Nk10Dn512(比赛指定)。

   数据通信:wifi模块。数据传输速可达到到11Mbps以上,传输距离可达到100m以上。

   执行控制单元

  1. 原理图

  2. 设计原理

  这个模块直接用于控制执行机构。模块接收来自主控制模块的操作指令,分析并通过输出执行端执行相应的动作。端口扩展用于增加控制设备的数量。

  3. 方案设计

   MCU:STM32F103。

   数据通信:wifi模块。数据传输速可达到到11Mbps以上,传输距离可达到100m以上。

   扩展端口:RS485。

   输出执行端:灯。

   交流电采集单元

  1. 原理图

  2. 设计原理

  先用整流桥将交流电转换为直流电,光耦隔离后单片机进行过零检测,通过控制途中α的时间来控制导通之间从而控制灯的亮度,灯的亮度我们把它分为了100等分,键盘输入0~100控制灯的亮度。

  3. 方案设计

  MCU:STM32F103。

  扩展单元:RJ45。

  交流电转换:RMS转换。

  存储:EEPROM。





关键词: 环境监测     控制系统     单片机     传感器    

院士
2014-03-10 23:22:42    评分
2楼
是学院的参赛作品吗?学习一下。

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