單片機在溫室大棚里的實驗與設計

葛正亞　唐普勝　孟浩雷　俞婷

摘 要：我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村人口多，農(nóng)產(chǎn)品類別也豐富，基于這個前提下，合理的采集作物生長數(shù)據(jù)，用來提高產(chǎn)量顯得尤為重要。因此，在這個前提下我們使用STM32作為主控，使用溫濕度傳感器進行數(shù)據(jù)采集，主控處理數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)異常，則進行報警，然后通過無線模塊NRF把數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮掌魃巷@示出來，方便農(nóng)戶判斷，我們還使用sx1278模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上。

關鍵詞：STM32;NRF; sx1278;報警

中國目前有七億人從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后，大部分地區(qū)還依靠農(nóng)民經(jīng)驗。因此我們推出了這款基于LORA的物聯(lián)網(wǎng)溫室大棚系統(tǒng)，本系統(tǒng)使用溫濕度傳感器進行數(shù)據(jù)采集，通過主控芯片STM32進行數(shù)據(jù)判斷，通過NRF24L01進行數(shù)據(jù)無線傳輸，我們把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到農(nóng)戶的接收設備上，如果數(shù)據(jù)異常還會報警提示。

1 系統(tǒng)總體設計

本設計的基本原理是利用多傳感器實現(xiàn)周圍環(huán)境進行采集，并利用特殊的智能化算法去實現(xiàn)各種情況的綜合判斷，然后通過無線模塊進行數(shù)據(jù)傳輸提醒農(nóng)戶。

本設計以STM32單片機最小系統(tǒng)為基礎，由 DHT11 模塊、蜂鳴器模塊、SX1278模塊、NRF24L01模塊、按鍵模塊、顯示模塊、電源 8部分組成。單片機是整個系統(tǒng)的核心部分。DHT11采集到信息;主控判斷信息是否異常;數(shù)據(jù)異常報警模塊進行報警提示，NRF24L01模塊把采集到的信息進行無線傳輸，同時通過顯示屏把數(shù)據(jù)顯示出來;最后我們?yōu)榱朔蠒r代發(fā)展，我們特地加了sx1278模塊，利用物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議LORA把數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上面顯示。

1.1主控單元

電路主控采用了STM32F407ZGT6作為中央控制芯片。在此硬件控制電路的設計中，采用了外部8MHz晶振作為單片機的時鐘輸入源通過內(nèi)部PLL（鎖相環(huán)）將時鐘倍頻至168MHz作為單片機系統(tǒng)時鐘。采用SWD模式進行程序的調(diào)試與下載。整個單片機最小系統(tǒng)采用3.3V供電。該ARM主頻高，功耗小，價格低，滿足設計要求。

1.2溫濕度采集

為了采集溫濕度信息，我們使用DHT11溫濕度模塊進行溫濕度探測。該模塊采用單總線方式進行數(shù)據(jù)讀取，只需要控制一個接口; 傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。

1.3無線模塊

采用NRF24L01模塊作進行無線傳輸，該模塊屬于半雙工模塊。使用SPI協(xié)議進行通信，該協(xié)議數(shù)據(jù)支持最大10M傳輸速度相比與普通的IIC協(xié)議速度更快，而且該模塊工作電壓低，功耗也很低，我們通過此模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機進行數(shù)據(jù)處理。

1.4顯示模塊

顯示模塊我們采用oled模塊進行顯示，該模塊可使用IIC或者SPI進行顯示數(shù)據(jù)，該模塊具有接口少，而且oled無藍光不傷眼，面板靈活輕薄可彎曲。

1.5執(zhí)行單元

我們得到了環(huán)境信息，假如濕度過高，通過單片機處理后，發(fā)送信號通過NRF進行數(shù)據(jù)傳輸，提示農(nóng)戶濕度過高，農(nóng)戶可以根據(jù)提示信息進行合理規(guī)劃，而且，如果系統(tǒng)判斷數(shù)據(jù)異常還會通過聲音報警進行提示。

1.6電源模塊

電池采用鋰離子電池作為電源，并設計出可充電接口和電源變換電路，以此來完成充電與其他模塊的供電功能。

2 結論

該系統(tǒng)利用多傳感器對周圍環(huán)境進行檢測發(fā)送到主控上進行處理計算，通過無線發(fā)送給農(nóng)戶觀察，具備高度的智能性和靈敏性，實用性很高。

參考文獻

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項目編號：201910379024