【正文】 實現(xiàn)對溫室大棚內(nèi)的溫室度 、光照強(qiáng)度、 CO?濃度、煙霧濃度達(dá)到實時 監(jiān)測 。 適合 在普通農(nóng)民用戶中 進(jìn)行推廣，為我國普通農(nóng)民大眾帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益 。 167。 智 能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的概念 智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 是溫室大棚內(nèi)一套對內(nèi)部作物生長環(huán)境能夠?qū)崟r 監(jiān)測 ，并且實時控制的系統(tǒng)。這種方法不但耗時耗力，并且效率很低 ，很難達(dá)到實時 監(jiān)測 的要求。 軟 硬件關(guān)聯(lián)調(diào)試 .................................................................................... 32 167。 軟件流程分析 ................................................................................................ 27 167。 P35 屏引腳說明 ...................................................................................... 21 167。 S3C2440A 的主要功能介紹 ................................................................... 8 167。 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計概述 ......................................................................... 4 167。 整個系統(tǒng)具有簡單易用、成本低廉、智能化程度高、可靠性高等特點，非常適合普通農(nóng)民大眾使用。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） I 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測 系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 在科技高速發(fā)展 的今天，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已經(jīng)漸漸跟不上快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)需求。 關(guān)鍵詞 ： 溫室大棚、智能監(jiān)測 、嵌入式 、 傳感器 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II DESIGN OF INTELLIGENT AGRICULTURAL MONITORING SYSTEM ABSTRACT In today39。 功能要求 ................................................................................................... 4 167。 S3C2440A 的 PWM 定時器 .................................................................... 8 167。 P35 屏的控制與 配置 .............................................................................. 22 167。 各模塊程序設(shè)計 ............................................................................................ 27 167。 功能測試 ......................................................................................................... 32 結(jié) 論 ............................................................................................................................ 34 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 35 致 謝 ............................................................................................................................ 37 附 錄 ............................................................................................................................ 38 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 自從 改革開放以來 我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)生了巨大 變化，但農(nóng)業(yè)一直在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要 地位，可是隨著社會的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式已經(jīng)漸漸滿足不了現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。從而無法在最恰當(dāng)?shù)臅r刻及時做出對環(huán)境的調(diào)控，例如濕度低了需要澆水，溫度低了需要保暖，光照不足需要加強(qiáng)光照度，二氧化碳濃度過高需要通風(fēng)等。它是現(xiàn)代化溫室大棚農(nóng)業(yè)技術(shù)的核心，正是由于溫室大棚擁 有強(qiáng)大的 監(jiān)測系統(tǒng) ，它才能創(chuàng)造出最適宜作物生長的環(huán)境，提高作物 產(chǎn)量，使農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。 智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的主要特點 和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè) 監(jiān)測 相比，智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 具有以下幾個主要特點 ： （ 1） 靈敏度高，本 監(jiān)測系統(tǒng) 采用當(dāng)代行業(yè)內(nèi)流行的傳感器，傳感器技術(shù)成熟制作精良，溫室環(huán)境發(fā)生輕微變化，系統(tǒng)都能檢測到； （ 2） 能夠進(jìn)行連續(xù)實時 監(jiān)測 ，本 監(jiān)測系統(tǒng) 上電后不再需要人工控制，內(nèi)置主控芯片可以實時連續(xù)讀取 監(jiān)測 數(shù)據(jù)，并在極短時 間間隔內(nèi)處理數(shù)據(jù)做出相應(yīng)； （ 3） 測量精度高，本 監(jiān)測系統(tǒng) 各項 監(jiān)測 數(shù)據(jù)采用采集多組數(shù)據(jù)然后取平均值進(jìn)行分析，大大提高了測量精度； 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 （ 4） 具有自動控制能力，系統(tǒng)可以根據(jù)不同時期的不同預(yù)設(shè)值與溫室內(nèi)采集到的值進(jìn)行對比，進(jìn)而做出相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)； （ 5） 系統(tǒng)穩(wěn)定性高； （ 6） 能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制功能； （ 7） 具有遠(yuǎn)程控制功能，本 監(jiān)測系統(tǒng) 預(yù)留有 RS485 通信接口，可以與計算機(jī)相連，從而實現(xiàn)讓你足不出戶就能實現(xiàn)對溫室大棚的遠(yuǎn)程控制。 167。 （ 2） 當(dāng)溫室內(nèi)某項環(huán)境指標(biāo)達(dá)到預(yù)設(shè)值時系統(tǒng)要發(fā)出相應(yīng)的反饋控制信息。 50ppm MQ2 可燃性氣體、煙霧 0～ 100％ LEL 177。 通常由 感應(yīng) 元件 和轉(zhuǎn)換元件組成 [2]。由軟件來實現(xiàn)硬件電路的運(yùn)行 ， 其中包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)碼顯示、環(huán)境調(diào)節(jié)、超 閾值 報警 等。 S3C2440A 簡介 S3C2440A 由三星公司生產(chǎn) ，以 ARM920T 為 核心， 采用 的 CMOS 存儲器單元 和標(biāo)準(zhǔn)宏單元 。S 總線音頻編碼器接口 ● AC’97 編解碼器接口 ● 支持 SD 主接口協(xié)議 版和 MMC 卡協(xié)議 兼容版 ● 2 個 USB 主機(jī) 通道 /1 個 USB 設(shè)備 通道 （ 版） ● 4 個 PWM 定時器 通道 和 1 個 內(nèi)部定時器 /看門狗定時器 通道 ● 8 個 10 位 ADC 通道 和觸摸屏接口 ● 具有日歷功能的 RTC ● 攝像頭接口（最大支持 40964096 像素輸入； 20482048 像素輸入支持縮放） ● 130 個通用 I/O 口和 24 通道外部中斷源 ● 具有普通，慢速，空閑和掉電模式 三種模式 ● 具有 PLL 片上時鐘發(fā)生器 167。 8 位預(yù)分頻器是可編程的，并且按 照 存儲在 TCFG0 和 TCFG1 寄存器中的加載值來分頻 PCLK。 167。 仲裁步驟由硬件優(yōu)先級邏輯決定 ，并且將 結(jié)果 寫入 到 發(fā)生 中斷 的中斷源的 掛起寄存器中。2%RH， 具有檢測精度高、性能穩(wěn)定可靠、響應(yīng)速度快、防水等特點。 雖然方案一具有測量精度高和測量范圍廣的優(yōu)勢 ，但考慮到組合的形式 ，會增加 系統(tǒng)復(fù)雜度進(jìn)而降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 并且方案一的濕度傳感器還需要單獨添加一個 AD 轉(zhuǎn)換模塊，從而進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。 4. 煙霧傳感器 為了給本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 增加火災(zāi)預(yù)警功能，本系統(tǒng)選擇 MQ2 氣體傳感器作為煙霧檢測模塊，它獨特的氣敏特性使它處在可燃性氣體環(huán)境中時，電導(dǎo)率 可以 隨 著空氣中可燃性氣體濃度的增加而增大 。 1%RH/年 實物如圖 34 所示 ： 圖 34 DHT11 模塊 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 DHT11 內(nèi)部不含有電阻式感濕元件和 NTC 測溫元件。 100ppm SPAN＜177。 表 34 MQ2 技術(shù)參數(shù) Vc 回路電壓 ≤ 15V (AC or DC) Vh 加熱電壓 177。 當(dāng) MCU 發(fā)送一個開始信號后， DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號結(jié)束后， DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。C 總線的時鐘信號 線 。 TSL2561 的 4 號引腳接 S3C2440A 的 GPE14， 6號引腳接 GPE15。 引腳 4： 串口發(fā)送引腳 TXD。 MQ2 與主控連接如圖 316 所示 ： 圖 316 MQ2 模塊連接 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 167。 485 通信接口設(shè)計 本 監(jiān)測系統(tǒng) 預(yù)留一 RS485 通信協(xié)議的串口接口，該接口使用 SN75LBC184接口芯片將 RS232 協(xié)議轉(zhuǎn)換為 RS485 協(xié)議。 報警 與復(fù)位電路設(shè)計 本智能農(nóng) 業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 火災(zāi)報警電路為蜂鳴器報警電路。如果說硬件是 “ 身體 ” 的話，那么軟件就是 “ 靈魂 ” 。 軟件流程分析 主 程序 流程圖： 否開 始否參 數(shù) 初 始 化延 時各 傳 感 器 A D 采 集 并傳 回 數(shù) 據(jù)判 斷 溫 室 環(huán) 境是 否 超 標(biāo)判 斷 是 否 發(fā) 生火 災(zāi)報 警復(fù) 位環(huán) 境 調(diào) 控是數(shù) 碼 顯 示是 圖 42 程序主流程圖 主程序 是 一個 while(1)循環(huán)，其主要流程是：系統(tǒng)上電 首先 對主控 各個IO 口進(jìn)行配置 ，設(shè)置各個環(huán)境變量，并對環(huán)境變量閾值進(jìn)行賦值，以及調(diào)用各個模塊的初始化函數(shù)，然后在 while(1)循環(huán)中調(diào)用各個模塊的數(shù)據(jù)采集函數(shù)， LCD 屏顯示函數(shù)，然后對各環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，看是否觸發(fā)中斷進(jìn)行調(diào)控，或者進(jìn)行火災(zāi)報警。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 TSL2561 的程序設(shè)計主要是先往器件內(nèi)輸入光照強(qiáng)度 下線閾值，然后再根據(jù)I178。 167。 167。 167。若需要更精確的檢測數(shù)據(jù)需要更換更優(yōu)良的傳感器。其接口的預(yù)留便于以后的功能拓展。上電對系統(tǒng)性能進(jìn)行測試。將各傳感器模塊接入 MINI2440 后，利用 Keil uvision4 對系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行編譯及調(diào)試。報警模塊也是根據(jù)煙霧濃度和可燃性氣體濃度是否超標(biāo)來決定是否報警，所以二者的程序設(shè)計主要是配置好相關(guān)控制寄存器，然后根據(jù)不同的數(shù)據(jù)判斷，做出不同響應(yīng) 的 控制。 3. MH410D5 模塊 MH410D5 模塊程序設(shè)計 流程如圖 45 所示 ： 開 始初 始 化CO?濃 度 采 集延 時 等 待 轉(zhuǎn) 換結(jié) 束讀 取 串 口 接 收端 數(shù) 據(jù)結(jié) 束 圖 45 MH410D5 模塊程序流程 MH410D5 傳感器具備標(biāo)準(zhǔn) UART 管腳 的 TXD、 RXD 引腳，并且能夠直接將模擬量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)量，所以該模塊的程序設(shè)計主要考慮串口相關(guān)寄存器配置，和串口 TXD 端的數(shù)據(jù)讀取。 各模塊 程序設(shè)計 167。 所以軟件的設(shè)計很大程度上決定了系統(tǒng)的性能。 AD 輸入電路如圖 321 所示 ： 圖 321 AD 輸入電路 報警電路如圖 322 所示 ： 圖 322 報警電路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 復(fù)位電路如圖 323 所示 ： 圖 323 復(fù)位電路 167。但 RS485是將信號準(zhǔn)換為差分 信號然后再進(jìn)行傳輸?shù)?，也就?RS485 中的 A、 B 引腳 。 167。 MH410D5 的 5 引腳為 UART 管腳可直接與儀表電路通訊， 本系統(tǒng)選擇S3C2440A 的 UART0 的 GPH3 和 GPH2 分別與 5 引腳相連， 它與主 控的連接方式如圖 314 所示 ： 圖 314 MH410D5 與主控連接 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 4. MQ2 MQ2 模塊共有 4 個引腳，其引腳分布如圖 315 所示 ： 圖 315 MQ2 模塊引腳分布 引腳 1：接 5V 電源正極。 本系統(tǒng)中 S3C2440A 做主機(jī)， TSL2561 為從機(jī)。當(dāng)光照強(qiáng)度超過用戶設(shè)置的 閾值時，器件會從該引腳輸出一個中斷信號。 2. TSL2561 TSL2561 的封裝形式為 6LEAD TMB，其引腳分布如圖 311 所示 ： 圖 311 TSL2561 封裝圖 各引腳功能