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作者：唐山学院 邸治榕 谢兴明 陈威宇

指导教师：杨金泉

　　作品简介

　　作品完成图：

　　开发背景：近年随着实施农业的迅猛发展，尤其是温室大棚，无土栽培，节水灌溉，工厂化养殖等在生产上得到前所未有的大发展，实现了农业工厂化生产，企业化运作，但美中不足是智能化程度与智能化普及率过低。虽然也有不少单位或个人引进了一些国外的计算机智能控制系统，如温室环境控制系统，施肥灌溉控制系统，工厂化育苗智能系统等。也真正实现了数字化、智能化、自动化，但投资过大，系统故障维护不便，而且经济效益过低，许多农业高科技园区多存在这个制约瓶颈。实现农业智能化对于大部份农民来说还是可望而不可及。分布式温室环境监测与控制系统目前采用PC机与多台以单片机系统为核心的智能仪表组成分布式测控系统在当今的许多生产自动化领域已得到广泛应用，这种系统利用了单片机系统价格低、功能强、抗干扰能力好的特点组建适用于分布式现场的下位机，即智能仪表，同时也结合了PC丰富的软硬件资源，实现管理、控制功能强大，非常友好的用户界面。

　　结构说明：中央控制器采用32位的微处理器STM32系列，用于实现控制中央显示lcd模块单元，采用 sht10温湿度传感器检测空气及土壤温湿度，数据经c8051F330单片机处理并通过无线传感射频模块传送出的温湿度，中央处理单元接收数据。arm处理器模数转化单元，电路48位串口扩展模块单元，通过有线使上位机显示实时测量温湿度，并具有意外掉电保护电路，数据可保存在SD卡中，并具有可意外掉电48小时之内能够保持这些数据的功能。中央控制显示单元能够通过330模块控制不少于16台风扇，16个喷淋灌溉阀门和16个电动控制电动卷帘机构，以220V灯泡代表相应的执行机构

　　功能与使用说明：将四个数据采样模块分布在温室内并启动，lcd显示屏上会显示按一定频率传来的温湿度数据，一旦温湿度偏离了所要求的范围，便可以通过控制风扇、喷灌及卷帘来改变空气、土壤的温湿保持所需条件。

　　作品特色：本作品具有实时温度监测的能力,并且采用的是无线传输数据，节省资源和空间，便于安置采样点，能够直观地将温湿度数据显示在lcd显示屏上，及时的反馈给用户数据，同时中央控制单元通过控制风扇、喷淋灌溉阀门和卷帘机构可以方便及时的对空气及土壤的温湿度进行调整以保持要求的条件。同时采样点采用太阳能电池板给蓄电池充电为数据采样点供电，能源清洁易获取。电路具有断电保护功能，避免数据丢失。

　　平台选型说明

　　根据题目要求，显示屏至少需要640*480分辨率，能够连续显示记录至少1,000,000个数据采样点，题目对运算和存储的要求比较高，使用最常用的8位单片机实现起来比较困难。目前32位的微处理器越来越便宜，以STM32系列最为流行，性价比极高，还有较多的学习资料，为此我们选择STM32F103作为题目的主控。

　　设计说明

　　原理图

　　1. 主控原理图：

　　2. 外围控制电路：

       I/O口扩展电路

　　太阳能充电电路

　　3. 设计原理:主控stm32f103zet6，主控需要接入液晶屏，按照收据手册接入即可，液晶屏选择具有800*480分辨率和触屏接口的显示模组，以RA8875显示控制器。

　　外围控制电路按照题目要求设计，通过无线方式与中央控制显示单元进行通讯，无线通讯方式采用nrf24le1模块，可以实现实时采集数据，按一定频率反馈数据。并且采用可再生能源太阳能对数据采集模块系统供电，并能24小时连续工作。中央控制显示单元能够控制不少于16台风扇，16个喷淋灌溉阀门和16个电动控制电动卷帘机构，以220V灯泡代表相应的执行机构，电路采用I/O口扩展电路以I/O口控制六个继电器表示器件工作状况。

　　根据题目中央控制显示单元能够连续记录至少1,000,000个数据采样点，每个测量数据认为是一个数据采样点，数据采样点之间的最快采样间隔不得低于500ms，最慢采样间隔大于10分钟，所采样的数据可以通过有线或者无线的方式下载到计算机当中进行显示和简单的数据分析要求，作品采用labview实时显示数据并能对数据进行保存。

　　主控单元通过无线接收模块接收数据，将数据送到显示屏上显示，同时传到上位机上显示，实现实时监测温湿数据。