基于CC2530的智能大棚控制系統(tǒng)的構(gòu)建

楊玥 馮暖

摘 要：本文對智能大棚進行了研究，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能大棚控制系統(tǒng)的應(yīng)用；利用各種傳感器采集傳輸信息，將數(shù)據(jù)信息通過無線方式傳送到上位機，系統(tǒng)根據(jù)采集的信息與數(shù)據(jù)庫里的參數(shù)進行了比較；用戶可根據(jù)不同的作物在不同的季節(jié)所需不同的溫度濕度等進行智能控制，利用手機端程序控制執(zhí)行機構(gòu)進行灑水、補光、通風(fēng)等工作，達到植物生長的最佳環(huán)境。該大棚的優(yōu)點是可以節(jié)省人力，提高作物產(chǎn)量，具有實用價值。

關(guān)鍵詞：智能大棚；物聯(lián)網(wǎng)；CC2530；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TH16 文獻標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）07-0151-02

Abstract：This paper studies the intelligent greenhouses， puts forward the application of the intelligent greenhouse control system based on the Internet of things. The use of various sensors to collect and transmit the information， the data information is transmitted to the host computer wirelessly. According to the collected information and the database The user can be based on different crops in different seasons required for different temperature and humidity for intelligent control， the use of mobile phone program to control the implementation of sprinkler， fill light， ventilation and other work to achieve the best plant growth surroundings. The advantage of the greenhouse is that it can save manpower and improve crop yield， with practical value.

Key Words：intelligent greenhouses； Internet of things； CC2530； control system

物聯(lián)網(wǎng)是利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、遠程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它包括互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上所有的資源，兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)中所有的元素（所有的設(shè)備、資源及通信等）都是個性化和私有化。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的智能大棚控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)蔬菜大棚的科學(xué)化管理，增加農(nóng)產(chǎn)品的收成。這種類型的智能大棚采用傳感器等終端設(shè)備來獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，使用物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)來管理蔬菜大棚，使得大棚中的農(nóng)作物的養(yǎng)殖不依賴于專業(yè)技術(shù)人員，從而可以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的創(chuàng)收。

1智能大棚的硬件系統(tǒng)設(shè)計

智能大棚管理系統(tǒng)包括三個部分：主控芯（CC2530）、環(huán)境監(jiān)控部分（各種傳感器）和環(huán)境調(diào)節(jié)部分（各種外設(shè)）。本系統(tǒng)通過溫度傳感器ds18b20將環(huán)境中的溫度檢測出來傳送至主控中；通過光照強度傳感器BH1750FVI實時檢測環(huán)境中光照強度；通過濕度傳感器DHT11檢測空氣中的濕度；通過電腦系統(tǒng)和手機終端軟件可以控制大棚內(nèi)的熱循環(huán)、自動灌溉等子系統(tǒng)進行操作，便于控制大棚中的內(nèi)部環(huán)境，有利于農(nóng)作物的生長。

該智能大棚采用CC2530為主控制器，用來總體協(xié)調(diào)控制整個系統(tǒng)，對內(nèi)部A/D采集的數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)用戶需求可發(fā)出指令控制照明、熱循環(huán)、噴灌子系統(tǒng)，來改變大棚內(nèi)部的環(huán)境。同時，還可利用Android手機端APP程序，實時地顯示大棚內(nèi)外的各環(huán)境參數(shù)，并對各個子系統(tǒng)發(fā)出指令控制大棚。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

智能大棚控制系統(tǒng)采用CC2530開發(fā)，并對其進行程序的寫入，驅(qū)動電路部分通過CC2530的端口輸出高低電平來控制各水泵和風(fēng)扇的工作。硬件主要電路圖如圖2所示。

2 智能大棚的軟件系統(tǒng)設(shè)計

該智能大棚的軟件系統(tǒng)，通過主程序調(diào)用多種中斷子程序來實現(xiàn)，包括定時器中斷、A/D中斷和端口中斷。主程序主要負責(zé)系統(tǒng)時鐘、鍵盤中斷、內(nèi)部AD及各種參數(shù)設(shè)置的初始化。在主循環(huán)里，負責(zé)將采集來的溫度數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化。

在組建智能大棚系統(tǒng)時，利用QTcreater的工作環(huán)境搭建上位機的工作平臺，同時利用eclipse采用JAVA語言編寫手機終端數(shù)據(jù)采集和控制功能的實現(xiàn)。利用IAR8051的工作環(huán)境，對終端的CC2530進行程序的燒寫，組建zigbee局域網(wǎng)。利用局域網(wǎng)中傳送控制命令符，通過協(xié)調(diào)器，查看終端采集的數(shù)據(jù)和對用電器的工作狀態(tài)的控制。

本系統(tǒng)的上位機部分，采用QTcreater的工作環(huán)境搭建上位機工作平臺，實際運行界面如圖3所示。

在當(dāng)硬件連接完成之后，點擊串口設(shè)備打開，自動刷新開，就會顯示相應(yīng)的節(jié)點中傳輸過來的數(shù)據(jù)。正常時光強變化圖的顯示，如圖4所示。

PC機與手機在同一局域網(wǎng)內(nèi)，在手機端軟件中點擊“啟動服務(wù)器”，服務(wù)器狀態(tài)的燈就會顯示綠燈。手機APP連接PC機上網(wǎng)設(shè)備的IP地址，當(dāng)手機連接到PC機上的IP地址時連接狀態(tài)就會有進度條顯示，此時就可以用手機來監(jiān)控。手機端監(jiān)控界面如圖5所示。點擊“連接”按鈕顯示連接服務(wù)器IP地址，輸入與PC機顯示相應(yīng)的IP地址，可進行手機與PC機相連。

智能大棚控制系統(tǒng)主要分為監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中監(jiān)測系統(tǒng)里面包含的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以對溫室的溫度、濕度、光照、氣體等環(huán)境變量進行檢測。然后通過對檢測到的數(shù)據(jù)進行分析，通過我們的控制系統(tǒng)，其中包括供水控制系統(tǒng)、光照控制系統(tǒng)、空氣控制系統(tǒng)等分別對溫濕度、光照、氣體等變量進行控制。

3 結(jié)語

實證研究發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計合理，功能電路實現(xiàn)較好，系統(tǒng)工作、穩(wěn)定性能優(yōu)良，較好地達到了預(yù)期的各項指標(biāo)。設(shè)計的系統(tǒng)硬件安裝方便、價格低廉，設(shè)計的管理界面簡介友好、操作便利，能很好地監(jiān)控溫室大棚的溫度、濕度和光照。此外，目前設(shè)計的系統(tǒng)預(yù)留了無線擴充端口，未來可結(jié)合移動、聯(lián)通等無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商提供的短消息等服務(wù)。

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