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河南工程学院-分布式温室环境监测与控制系统

专家
2014-03-13 10:48:13    评分

作者:河南工程学院 王昊 赵恒 张朝丰

指导教师:肖海红 柏杏丽


  作品简介

  一.照片

  二.开发背景

  近年来,农业设施发展迅速,温室大棚作为新的农作物种植技术,已经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。分布式温室环境监测与控制系统,通过对温室大棚内空气、土壤温湿度的监测与智能控制,实现了农业生产自动化,提高效率。

  三.系统结构

  系统结构如图2所示,由4个ZigBee从节点(AT89S52、继电器模块、ZigBee模块)、1个ZigBee主节点(STM32、ZigBee模块)、GSM模块、电源模块和上位机组成。

  四.功能

  能够对温室大棚中多点的空气温湿度、土壤温湿度进行检测和记录,将记录结果发送给中央控制器,并且可以根据用户的设置进行温室内环境温湿度的调节。

  五.操作方法

  将温湿度传感器及外围控制模块放置在温室各角落,利用ZigBee无线通信模块通过串口与PC机进行通信,并将各监测点的温湿度数据在PC机界面显示,管理人员可在电脑中央控制处随时查看各监测点的当前和历史数据。

  六.作品特色

  1.先进性

  各监测点可以实时监测温湿度,并可通过ZigBee无线传输给PC机,PC机可将这些数据进行储存,储存速率可调。PC机还可将数据发送给管理员,管理员也可通过短信发送指令给PC机进行控制。

  2.实用性

  本系统设计成本低、性能优良,可以方便、远程控制温室里的温湿度,管理人员不必一直在温室里查看,可以不出家门即可掌握温室里的情况。

  3.创新性

  (1)采用stm32主控板和上位机设计,提高系统的稳定性,高效率,抗干扰能力。

  (2)采用ZigBee无线通信模块,可实现无线通信传输距离最高达到1.6km。

  (3)采用GSM短信收发模块,可实现远距离,全天候对温室里的温湿度进行掌握和控制。

  (4)采用上位机进行数据的储存和显示,储存容量可达10G,并可查阅各监测点的历史数据。

 

  平台选型说明

  STM32VBT6核心板和自制51单片机最小系统

 

  设计说明

  一.设计原理

  1.硬件部分

  从节点硬件包括温湿度传感器检测模块、AT89S52单片机模块、继电器控制带二极管模拟模块、ZigBee无线通信模块。

  主节点硬件包括GSM短信模块、ZigBee无线通信模块和STM32控制系统。

  上电后,ZigBee从节点的温湿度传感器将测得监测点的温湿度数据经过I/O口首先送给AT89S52单片机,然后由AT89S52通过串行口将数据传给ZigBee模块,以无线方式把温湿度数据送给ZigBee主节点,最后主节点通过RS232转USB接口将数据送至PC机进行显示并储存各监测点的温湿度。

  主节点通过GSM模块发送短信给管理员的手机,提醒管理员进行检查。管理员利用手机发送指令给主节点控制监测点的设备。

  2.软件部分

  温湿度传感器检测模块发送40位数据,无线通信模块将这40位数据传输给PC机,PC机将数据转化为十进制数据储存,并在界面端口进行显示。

  二.设计方案

  1.DHT11温湿度传感器模块

  DHT11温湿度传感器如图3所示,有4个端口,分别为VDD,GND,DATA和一个空位端。DATA端接一个上拉电阻来保证数据的准确度。DHT11测得温湿度后无需再进行AD转换,DATA端直接发送40位数据,分别为8位温度整数、8位温度小数、8位湿度整数、8位湿度小数和8位校验码。

  若8位温度整数+8位温度小数+8位湿度整数+8位湿度小数=8位湿度小数部分,则表示数据检测和传输正常。

  2.1DHT11温湿度传感器模块PCB

  3.ZigBee无线通信模块

  ZigBee模块选用成品模块,采用数据透明传输模式,分为一个主节点,4个从节点,主节点发送指令,各从节点都可接收,每个从节点可单独对主节点发送数据。

  4.继电器控制模块

  继电器模块如图6所示,当P10=0线圈得电,继电器常闭触点断开,常开触点闭合,控制外围设备动作。当P10=1线圈失电,继电器常闭触点闭合,常开触点断开,外围设备无动作。

  5.PC机

  PC机控制显示和控制界面如图7所示。PC机实时显示各监测点数据,并存储各监测点数据,点击“显示此次程序运行详细数据”可以查看监测点历史数据。

此文档的相关视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13505




关键词: ZigBee     控制系统     单片机    

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