【正文】 .................................................................................................. 38 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(huì)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。 P35 屏的控制與 配置 .............................................................................. 22 167。 功能要求 ................................................................................................... 4 167。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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。 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 ......................................................................... 4 167。 P35 屏引腳說明 ...................................................................................... 21 167。 軟 硬件關(guān)聯(lián)調(diào)試 .................................................................................... 32 167。 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(shí) 監(jiān)測 ，并且實(shí)時(shí)控制的系統(tǒng)。 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 。 50Lx MH410D5 CO? 0～ 10000ppm 177。 智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的軟件設(shè)計(jì)方案 智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的硬件電 路確定以后， 軟件負(fù)責(zé)整個(gè) 系統(tǒng)的 主要功能實(shí)現(xiàn) 。C 總線接口（支持多主機(jī)） ● 1 個(gè) I178。 定時(shí)器不占用系統(tǒng)時(shí)間，從這 點(diǎn) 可以看出定時(shí)器是一個(gè)具有高效效率的組件。 5%RH， 響應(yīng)時(shí)間 ≤ 12s， 濕度漂移 (/年 ) 177。 而紅外 吸收 型 CO?傳感器具有寬范圍、靈敏度高、響應(yīng)速度 快、選 擇性能好、穩(wěn) 定性強(qiáng)等特點(diǎn)， 所以本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 采用紅外 吸收 型 CO?傳感器 MH410D5。其基本參數(shù)如表 33 所示 ： 表 33 MH410D5 技術(shù)參數(shù) 工作 電壓 ～ DC 工作電流 75～ 85mA 測量范圍 0～ 5%vol（ 0～ 100%vol 范圍可選 ） 輸出信號范圍 ～ 2V dc 輸出方式 UART 串行輸出 分辨率 1%FSD 預(yù)熱時(shí)間 90s 響應(yīng)時(shí)間 T90＜ 30s 重復(fù)性 零點(diǎn) ＜177。 數(shù)據(jù)傳輸正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“ 8 位 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8 位 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8位 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8 位 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) ”所得結(jié)果的末 8 位。該總線支持以字節(jié)方式發(fā)送和接受?？蓪⑤斎胄盘栟D(zhuǎn)化為 10 位二進(jìn)制數(shù)字編碼 ，最大轉(zhuǎn)換率為 500KSPS。 167。 程序 設(shè)計(jì)的基本框架 本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 運(yùn)行過程中主要包括 AD采集，數(shù)碼顯示，反饋控制，檢測報(bào)警四大模塊， 其 基本 框架如圖 41 所示： 開 始T S L 2 5 6 1光 照 強(qiáng) 度M H 4 1 0 D 5C O ? 濃 度M Q 2煙 霧 濃 度D H T 1 1溫 度P 3 5 屏 數(shù) 碼 顯 示判 斷 各 項(xiàng) 數(shù) 據(jù)是 否 超 標(biāo)判 斷 是 否 發(fā) 生火 災(zāi)環(huán) 境 調(diào) 節(jié)報(bào) 警 復(fù) 位否是是否圖 41 程序設(shè)計(jì) 框架 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 167。配置好相關(guān)寄存器后，需要顯示的數(shù)據(jù)便可以賦值給相應(yīng)字符串，然后顯示出來。點(diǎn)擊屏幕虛擬按鍵，看相應(yīng) LED 是否 正常點(diǎn)亮（調(diào)試手動(dòng)控制環(huán)節(jié)）。 介于本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免還有其他不足之處，在此敬請大家見諒。根據(jù)編譯結(jié)果，修改相關(guān)錯(cuò)誤提示。 4. MQ2 模塊 MQ2 模塊程序設(shè)計(jì)流程如圖 46 所示 ： 開 始初 始 化采 集 煙 霧 信 號延 時(shí)接 收 煙 霧 信 號信 號 A D 轉(zhuǎn) 換延 時(shí)延 時(shí)結(jié) 束 圖 46 MQ2 模塊程序流程 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 MQ2 傳感器的模擬電壓輸出端與 S3C2440A 的 AIN0 端口相連，S3C2440A 的自帶 10 位 CMOS ADC（模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 ），可將采集過來的煙霧模擬量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)數(shù)字量，所以該模塊程序設(shè)計(jì)主要考慮， AD 信號發(fā)送與 AD信號轉(zhuǎn)換。本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 是 在 Keil uvision4 環(huán)境下，利用 C 語言編寫和調(diào)試的。RS232 是全雙工通信，可 同時(shí)進(jìn)行 收發(fā)操作，但 RS485 是半雙工，收發(fā) 操作不能同時(shí)進(jìn)行。 引腳 2：為 TTL 到底電平輸出。 引腳 6： I178。 傳感器引腳說明 及數(shù)據(jù)傳輸 1. DHT11 DHT11 主要有四個(gè)引腳，各個(gè)功能如下： Pin1： VCC 供電 ～ 5V DC； Pin2： 串行數(shù)據(jù)單總線； Pin3： N/A 為空腳，懸空； Pin4： GND 接地。 2. TSL2561 TSL2561 是 TAOS 公司推出的一款高速 度、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光照強(qiáng)度數(shù)字傳感器 。它具有高速度 、低功耗、寬量程、可編程靈活配置等優(yōu)點(diǎn)，并且它集光照強(qiáng)度采集與積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器于一體，可將光敏電流直接轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)字輸出，采用 I178。 傳感器的對比與選擇 1. 溫濕度傳感器 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 在本系統(tǒng)開發(fā)之初，對溫濕度傳感器的選擇有兩種方案，一種是使用DS18B20 和 CHR01 濕敏電阻 兩種傳感器組合 ，對于該組合來說，其中的DS18B20 作為一線連接數(shù)字溫度傳感器擁有十分突出的優(yōu)點(diǎn)。 每個(gè)定時(shí)器都有自己獨(dú)立的 16 位遞減計(jì)數(shù)器用于定時(shí)。 實(shí)現(xiàn)了 MMU 與 AMBA 總線以及哈佛結(jié)構(gòu)的高速緩沖體系，具備獨(dú)特 16Kb 的高速指令緩存和數(shù)據(jù)緩存，使得它的性能非常出眾 [4]。本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 所選的 顯示模塊為 P35 觸摸屏，它不但負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)顯示的任務(wù)同時(shí)還承擔(dān)著 “ 按鍵 ” 的責(zé)任，屏幕上會(huì)呈現(xiàn)四個(gè) “ 虛擬按鍵 ” 分別負(fù)責(zé)對溫度、濕度、 CO?濃度、光照強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。 167。但由于我 國在該領(lǐng)域的研究起步時(shí)間太晚 ， 缺乏配套的技術(shù)與設(shè)備 ，使得 我國在環(huán)境 監(jiān)測 領(lǐng)域能力低 ， 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)能力有限。 就技術(shù)層面而言本 系統(tǒng)主要包括環(huán)境監(jiān)測模塊 、數(shù)碼顯示模塊、 報(bào)警模塊 、數(shù)據(jù)傳輸電路 以及執(zhí)行調(diào)節(jié)電路 。 執(zhí)行模塊 及報(bào)警模塊 程序設(shè)計(jì) ........................................................... 30 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................................................................... 32 167。 傳感器的對比與選擇 ............................................................................ 10 167。 智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)的主要內(nèi)容 .................................................................... 2 167。本系統(tǒng)主要基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用 ARM920T 架構(gòu)的 S3C2440A 芯 片作為 主控芯片，用 DHT11(溫濕度 監(jiān)測 )、 MH410D5(二氧化碳傳感器 )、 MQ2(煙霧監(jiān)測傳感器 )、 TSL2561(光照強(qiáng)度傳感器 )等傳感器作為系統(tǒng)的環(huán)境 監(jiān)測 模塊，用 RS485 串口作為系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口，用 P35 觸摸屏作為系統(tǒng)人機(jī)交互窗口。 微處理器的選擇 .............................................................................................. 7 167。 報(bào)警與復(fù)位電路設(shè)計(jì) ............................................................................ 24 167。溫室大棚是最能代表現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技產(chǎn)物之一 。再配備 MQ2(煙霧監(jiān)測傳感器 )和報(bào)警電路使它還擔(dān)負(fù)起了大棚內(nèi)火災(zāi)預(yù)警功能增加了溫室大棚的安全系數(shù)。 21 世紀(jì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，很多技術(shù)都在向網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 也不例外，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)溫室大棚的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化管理，無線互聯(lián)網(wǎng)控制，在強(qiáng)大的“云服務(wù)”控制下創(chuàng)造出完全自動(dòng)化、無人化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地是智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 未來發(fā)展的趨勢之一 。 微 型 處 理 器（ S 3 C 2 4 4 0 A）液 晶 顯 示 模塊（ P 3 5 ）R S 4 8 5 通 信接 口執(zhí) 行 調(diào) 節(jié) 電路溫 濕 度 模 塊（ D H T 1 1 ）光 照 模 塊（ T S L 2 5 6 1）二 氧 化 碳 模塊 （ M H 4 1 0 D 5 ）串 行 輸 出I 178。再將程序流程圖中列舉的一系列操作用 C 語言編寫出來，然后通過 Keil uvision4 編譯 調(diào)試，調(diào)試完成后通過 JFlash ARM 下載到 系統(tǒng)的 NandFlash 內(nèi)， 至此軟件設(shè)計(jì)基本完成 。定時(shí)器 0 包含一個(gè)死區(qū)發(fā)生器，用于大電流驅(qū)動(dòng) [5]。 內(nèi)部中斷 包括 2 個(gè)看門狗中斷、 5 個(gè)定時(shí)器中斷、 9個(gè) UART 中斷、 4 個(gè) DMA 中斷、 2 個(gè) RTC 中斷、 2 個(gè) ADC 中斷、 1 個(gè) I178。 5%RH。 傳感器簡介 1. DHT11 DHT11 為一款免 校準(zhǔn)數(shù)字溫濕度復(fù)合傳感器 ，其基本參數(shù) 如表 31。該傳感器使用方便，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)場所的 CO?檢測 。根據(jù)該引腳電平 高低 不同，該器件有 3個(gè)不同的訪問地址可供選擇。其流程如下： 1. 主機(jī)發(fā)送其實(shí)信號 ； 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 2. 主機(jī)發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)（ 7 位地址，最后 1 位寫“ 0”執(zhí)行 R）； 3. 從機(jī)發(fā)送應(yīng) 答信號； 4. 從機(jī)向主機(jī)發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)； 5. 主機(jī)產(chǎn)生應(yīng)答信號； 6. 主機(jī)發(fā)送停止信號。 167。由于材料限制先用 LED 燈代表相應(yīng)的調(diào)控信息。 2. TSL2561 模塊 TSL2561 模塊程序設(shè)計(jì) 流程如圖 44 所示： 開 始初 始 化設(shè) 置 積 分 時(shí) 間設(shè) 置 中 斷 門 限值設(shè) 置 中 斷 寄 存器延 時(shí) 等 待 轉(zhuǎn) 換結(jié) 束讀 取 通 道 寄 存器 值計(jì) 算 光 照 強(qiáng) 度值結(jié) 束 圖 44 TSL2561 模塊程序流程 TSL2561 可以通過標(biāo)準(zhǔn) I178。 167。 系統(tǒng)測試過程中 認(rèn)為改變傳感器所處環(huán)境，查看顯示模塊數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)儀器測試結(jié)果進(jìn)行對比，并觀察檢測指標(biāo)超過閾值時(shí)看調(diào)控模塊是否正常運(yùn)行（相應(yīng) LED 燈是否正常點(diǎn)亮）。初步完成了環(huán)境指標(biāo)超過閾值自動(dòng)進(jìn)行調(diào)控，并且當(dāng)煙霧濃度及可燃性氣體濃度超過 20%LEL 時(shí)，蜂鳴器正常報(bào)警。 硬件調(diào)試 將各個(gè)傳感器模塊電路按照邏輯圖連接起來，根據(jù)器件規(guī)格和極性看連接是否有誤，然后利用萬用表逐個(gè)檢測調(diào)試，看是否有短路、斷路現(xiàn)象。當(dāng)主控往 TSL2561 內(nèi)部寫數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)送 起始信號、 器件地址，然后發(fā)送要寫的數(shù)據(jù)。 LED 熄滅代表停止調(diào)控。 MCU 外圍電路設(shè)計(jì) 167。 引腳 2： 模擬電壓輸出引腳 Vout。C 從器件訪問地址 GND 0101001 Float 0111001 VDD 1001001 引腳 3：信號地。 由于它的這種特性使 MQ2 成為一款可以檢測多種可燃性氣體，并且適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 2℃ 濕度測量精度 177。 1%/RH/年。在這 60 個(gè)中斷源中， UARTn 中斷、AC97 中斷、外部中斷對中斷控制器是 “ 或 ” 的關(guān)系。每個(gè)定時(shí)器都 包含一個(gè)時(shí)鐘分頻器， 可以生成 5 種不同 的 分頻河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 信號（ 1/ 1/ 1/ 1/16 和 TCLK）。 微處理器的選擇 本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 選擇的微處理器為三星公司生產(chǎn)的 S3C2440A。本智能農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 的硬件設(shè)備就相當(dāng)于一部微型計(jì)算機(jī)，其中“大腦”一職由三星公司生產(chǎn)的 S3C2440A 承擔(dān)。 智能 農(nóng)業(yè) 監(jiān)測系統(tǒng) 設(shè)計(jì)概述 167。系統(tǒng)還預(yù)留有 RS48