沙漠植物種植監(jiān)控系統(tǒng)

高曉立等

摘要：本設(shè)計研究目的在于通過對沙漠植物的遠(yuǎn)程監(jiān)控，采集當(dāng)前沙漠植物生長環(huán)境因子的相關(guān)數(shù)據(jù)，為了改善植物因缺少水分而死亡的狀況，同時，對荒漠化危害的緩解和治理也很的積極意義。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控；單片機(jī)；溫濕度

Abstract：The purpose of this design research is through the monitoring of desert plants， the current desert plant growth environment factors related data， improve the plant died for lack of water， at the same time， the desertification hazard mitigation and management is also very positive meaning.

Key words：Remote monitoring MCU Temperature and Humidity

引言

溫濕度是工業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的最基本參數(shù)，在生產(chǎn)過程中常常需要對生產(chǎn)設(shè)備和土壤環(huán)境的溫濕度進(jìn)行檢測和監(jiān)控。對沙漠植物溫濕度控制系統(tǒng)使用單片機(jī)STM32F103RBT6[1]作為核心控制，采用SI446X無線射頻通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與調(diào)控。

1.結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

系統(tǒng)總體框圖

系統(tǒng)核心處理器由ST公司生產(chǎn)的STM32F103RBT6單片機(jī)組成，沙漠土壤參數(shù)溫度、濕度的采集由數(shù)字采集傳感器完成，數(shù)據(jù)經(jīng)由I/O接口單元傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，單片機(jī)中的運算器、控制器將實時參數(shù)與系統(tǒng)閩值比較，處理和存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，然后單片機(jī)將處理的數(shù)據(jù)通過無線射頻模塊傳送給上位機(jī)，完成對沙漠植物生長土壤環(huán)境中溫、濕度的監(jiān)測，然后上位機(jī)將處理后的各種控制結(jié)果返回到單片機(jī)，單片機(jī)通過I/O接口和RS-232傳送控制結(jié)果到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的電機(jī)、繼電器以及電磁閥等實現(xiàn)對沙漠土壤濕度的調(diào)節(jié)。

2.硬件設(shè)計

本研究是通過溫濕度傳感器STH11[2]采集信息傳給單片機(jī)STM32F103RBT6，單片機(jī)處理完信息通過無線射頻通信模塊SI446X[3]進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸給上位機(jī)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控溫濕度。硬件系統(tǒng)主要包括與計算機(jī)串口通信的接口電路、傳感器采集電路、無線通信電路、電源電路、微控制器、電平轉(zhuǎn)換電路及報警電路等。

3.軟件設(shè)計

根據(jù)硬件系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，軟件總件要求主次分明，目標(biāo)明確，具有模塊化的結(jié)構(gòu)。軟件系統(tǒng)包括主程序模塊設(shè)計、顯示模塊子程序設(shè)計、通信模塊子程序設(shè)計、采集模塊子程序設(shè)計、看門狗子程序設(shè)計等。上位機(jī)軟件主要完成溫濕度數(shù)據(jù)的處理、控制、傳輸和通信參數(shù)設(shè)置，利用專用的Iocomp ActiveX 402SP1控件，便捷高效地實現(xiàn)上位機(jī)串行口與單片機(jī)及其它設(shè)備的輕松連接。上位機(jī)與單片機(jī)之間的串行通信主要實現(xiàn)下位機(jī)的溫濕度數(shù)據(jù)的采集、控制和傳輸。下位機(jī)程序用C語言或匯編編寫，燒錄在STM32F103RBT6單片機(jī)中。最后結(jié)合所有模塊實現(xiàn)整體軟件功能。

4.結(jié)論與展望

本系統(tǒng)性能良好，成本低，是一種遠(yuǎn)程實時控制溫濕度的新嘗試，只要適當(dāng)更新前端傳感器，不僅可以監(jiān)控溫濕度，還可以監(jiān)控庫房，智宇樓等建筑的其他方面。盡管該系統(tǒng)在實驗室測試己經(jīng)確實可行，系統(tǒng)具有可靠數(shù)據(jù)傳輸和較強(qiáng)的抗干擾能力。但是，設(shè)計系統(tǒng)功能完成的還不夠完善，還有較大的提高空間，比如，下位機(jī)不能脫機(jī)工作，軟件平臺和軟件開發(fā)系統(tǒng)略微簡單，在一些模塊可以添加視化設(shè)計等。希望能在將來得到不斷改進(jìn)，并盡量使其轉(zhuǎn)化產(chǎn)品，使其成為實際的生產(chǎn)力。

指導(dǎo)老師郭華

內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院創(chuàng)業(yè)基金項目

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉彥文.嵌入式系統(tǒng)原理及接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社.2011.03.