【正文】 105176。 包含 有 3 路 12 位 ADC、 4 個 16 位 通用定時(shí)器和 2 個 PWM 定時(shí)器，多達(dá) 2 個 I2C 接口、 3 個 SPI 接口、 2 個 I2S 接口、 1 個 SDIO 接口、 5 路 USART接口 、一路 USB 接口和一路 CAN 接口 [2]。內(nèi)置高速存儲器 ， 512K 字節(jié) 閃存和 64K 字節(jié) SRAM。使用高性能的 ARM174。為了保證快速的處理 速度 和 操作的靈活性 ， 本系統(tǒng)主機(jī)部分采 STM32F103 32 位微處理器 。 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 第三章 養(yǎng)殖場智能監(jiān)控硬件設(shè)計(jì) 主機(jī) MCU設(shè)計(jì) 主機(jī) MCU 在本系統(tǒng)中負(fù)責(zé) 接受監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，做出相應(yīng)的操作。一方面采用 無線傳感網(wǎng)絡(luò) 為系統(tǒng)構(gòu)架；另一方面在 STM32 上通過串口與上位機(jī)進(jìn)行通信， 實(shí)現(xiàn)與相關(guān)管理員全面人機(jī)交互，從而構(gòu)成一套互聯(lián)可視化的完美體系 。 系統(tǒng)框圖如下圖 所示。用戶端主要有用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，如計(jì)算機(jī)、手機(jī)等。主機(jī)使用 ARM 系列 32 位微處理器 STM32F103 作為中央處理器，外接 TFT 真彩液晶屏和7279 鍵盤，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互 ，外接的 GPRS 模塊可以方便的將主機(jī)接入要無線 Inter。監(jiān)測節(jié)點(diǎn)部分使用超低功耗微控制器 STM32L151 作為 CPU，外界溫濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等傳感器組成傳感網(wǎng)絡(luò)。故選擇方案二， 采用全觸屏 TFT彩屏液晶顯示。 方案比較：在本設(shè)計(jì)中，為了更加清晰、鮮明的顯示出各個環(huán)境因子，使整個界面更加人性化。 方案二：采用全觸屏 TFT 彩屏液晶顯示 TFT 真彩液晶屏每個像素點(diǎn)都有 一個半導(dǎo)體開關(guān)，每個像素 點(diǎn) 都 能夠 通過點(diǎn)脈沖直接 去 控制， 每個節(jié)點(diǎn)都 是 相對獨(dú)立 的 ， 可以 連續(xù)控制， 這 不僅 可以 提高顯示屏反應(yīng)速度，還 可以精確 的 控制顯示色階， 故 TFT 真彩液晶屏 色彩更真。 顯示模塊方案 方案一：采用 LCD 液晶顯示器顯示 采用 DM1286M 液晶顯示，其為 64128? 點(diǎn)陣 LCD 液晶顯示，其可視面尚可，畫面效果良好，而且其內(nèi)置中文漢字和字符信息，具有多種軟 件功能，使用方便簡單。 便于系統(tǒng)的安裝與攜帶，同時(shí)可以多點(diǎn)安置，且安置簡易，維修方便。 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 方案二：采用集成穩(wěn)壓電源模塊 該方案可以采用專用集成電源穩(wěn)壓模塊實(shí)現(xiàn)，如交流 220V 轉(zhuǎn)直流 5V；或者在網(wǎng)上購買直流穩(wěn)壓模塊，可選擇 DC918V 輸入， DC5V 輸出模塊。采用 100nF、 10uF 電容濾除電源中的高頻交流成分，再通過 7805 或其它穩(wěn)壓芯片來提供穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源。 為了保證系統(tǒng)的工作正常，正確可行的電源模塊 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的重點(diǎn) 。在本設(shè)計(jì)中，我們要求無線網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的傳輸距離和穿透力，且具有功耗小、使用靈活的特點(diǎn)，因此我們選擇方案一 ，使用 TI公司超低功耗 RF 芯片 CC1101。 方案比較： 433M 頻段和 頻段都為我過免費(fèi)的頻段，但是各具特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域也各不 相同。廣泛的應(yīng)用于 WIFI、藍(lán)牙 、 ZigBee、無線鼠標(biāo)、遙控模型、安防等領(lǐng)域。這個頻段里是國際規(guī)定的免費(fèi)頻段，不需要向國際相關(guān)組織繳納任何費(fèi)用 。常用的 433M 無線射頻芯片有 TI 公司的 CC1100/CC110 NODIC 公司的NRF905/NRF9E5 等。 遠(yuǎn)距離通信方案 方案一： 433M 無線技術(shù) 433MHz 是我們國家的免申請段發(fā)射接收頻 率，可直接使用不需要管理， 433 頻段抗干擾強(qiáng)，并支持各種點(diǎn)對點(diǎn)，一點(diǎn)對多點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)通訊方式，具有收發(fā)一體、安全隔離、安裝隔離、使用簡單、性價(jià) 比高、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn) 。 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 方案 二： SHT10 工業(yè)級數(shù)字溫濕度傳感器 ， 具有品 質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高、 外接電路少 等優(yōu)點(diǎn) ， 同時(shí) 還兼有露點(diǎn)測量。 本方案將溫濕度分開測量，所用元件價(jià)格便宜?？垢赡芰?qiáng)，在與外部 CC1101 模塊通信時(shí)能保證信號的完整；綜上所述本系統(tǒng)選用 STM32F103 做為核心控制器。由于需要與外部無線模塊節(jié)點(diǎn)通信，電路設(shè)計(jì)相對比較復(fù)雜。同時(shí)，方案擬采用 320*240 的 TFT 液晶作為監(jiān)控顯示界面，而 C8051 是 8 位的 51單片機(jī)核，其驅(qū)動高分辨率的 TFT 液晶顯得比較吃力。 同時(shí)用 MCU 做數(shù)據(jù)存儲及處理、人機(jī)交互等功能。 同時(shí)用 MCU 做數(shù)據(jù)存儲及處理、人機(jī)交互等功能。湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求論證 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 （ 1） 系統(tǒng)由檢測節(jié)點(diǎn)、主機(jī)和用戶端三個部分組成； （ 2） 構(gòu)建傳感網(wǎng)絡(luò)，檢測養(yǎng)殖場環(huán)境溫濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等； （ 3） 構(gòu)建無線通信網(wǎng)絡(luò)，檢測節(jié)點(diǎn)和主機(jī)之間通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù) ； （ 4） 具備監(jiān)測養(yǎng)殖場環(huán)境因子的功能 ； （ 5） 設(shè)定自動模式，實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖場環(huán)境的自動調(diào)節(jié) ； （ 6） 設(shè)定手動模式，實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖場環(huán)境的手動控制 ； （ 7） 具備短信遠(yuǎn)程控制功能 ； （ 8）設(shè)定防盜報(bào)警功能 ； （ 9）功耗低、使用靈活、操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定 ，電源自制 。其設(shè)計(jì)充分結(jié)合了養(yǎng)殖場的需求，通過 無線傳感網(wǎng)絡(luò) 、上位機(jī)等融合一體應(yīng)用于養(yǎng) 殖場智能監(jiān)控領(lǐng)域中， 其價(jià)格低廉、性能全面的特點(diǎn)也符合目前中國養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀， 有著十分廣闊的發(fā)展前景。 通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的集中管理，有利于系統(tǒng)的維護(hù) 和升級。 而基于 無線傳感網(wǎng)絡(luò) 的養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)是從 大面積、 多角度、智能化、人性化、低功耗等幾大方面出發(fā)設(shè)計(jì)出來的， 解決 了目前養(yǎng)殖場管理存在的大部分問題， 如一主多從，實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域中多角度、多因素、大面積的環(huán)境因素監(jiān)控 。 受技術(shù)水平和價(jià)格的限制，國內(nèi) 大部分 養(yǎng)殖場 采用傳統(tǒng)的人工管理，雖然些區(qū)域裝有攝像頭，但節(jié)點(diǎn)監(jiān)控的智能管理方案并沒有得到實(shí)現(xiàn)。 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 智能監(jiān)控的國內(nèi)現(xiàn)狀分析 目前，我國養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平和智能化程度與歐美等發(fā)達(dá)國家 相比還有一定的差距。而是基于環(huán)境模型上的監(jiān)督控制，以 及基于專家系統(tǒng)上的人工智能控制。 傳感器的檢測已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對各個環(huán)境因子的自動控制，如制動通風(fēng)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等。近來來，養(yǎng)殖場環(huán)境監(jiān)控 系統(tǒng)邁入了網(wǎng)絡(luò)化和智能化的階段，國外現(xiàn)代化的養(yǎng)殖場設(shè)備已經(jīng)發(fā)展到 比較完備的程度，并形成了自己的體系標(biāo)準(zhǔn)。 隨著二十世紀(jì) 70 年代電子技術(shù)的飛速發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn) ，使養(yǎng)殖場環(huán)境監(jiān)控技術(shù)產(chǎn)生 了 革命性的變化 。 養(yǎng)殖場監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷程 養(yǎng)殖場監(jiān)控技術(shù)起源于西方發(fā)到國家， 20 世紀(jì) 50 年代，專業(yè)型的高級養(yǎng)殖場便開始 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生，養(yǎng)殖設(shè)備也開始廣泛的應(yīng)用于水產(chǎn)業(yè)和畜牧業(yè)。 基于上述背景，本系統(tǒng)首次提出設(shè)計(jì)利用 無線傳感網(wǎng)絡(luò) 的多區(qū)域、多層次、低成本、遠(yuǎn)距離功能實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖場的實(shí)時(shí)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控， 采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程智能控制相結(jié)合的方式 。目前，個體養(yǎng)殖企業(yè)為了使其經(jīng)濟(jì)收益上升， 已經(jīng)開始采購和使用網(wǎng)上存有的監(jiān)控系統(tǒng)，以節(jié)省其大量 人力物力資源。 其不正當(dāng)?shù)墓芾矸桨负图夹g(shù) 的缺乏導(dǎo)致他們的經(jīng)濟(jì)收益下降，很多管理者都放棄了原本的家族企業(yè)。intelligent monitoring湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 目 錄 .......................................................................................................................................... 1 第一章 緒 論 ...................................................................................................................... 1 養(yǎng)殖場智能監(jiān)控的意義 .................................................................................................... 1 養(yǎng)殖場監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展歷程 ............................................................................................. 1 智能監(jiān)控的國內(nèi)現(xiàn)狀分析 ................................................................................................ 2 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求論證 .................................................................................................... 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 .................................................................................................................. 3 系統(tǒng)方案論證 .................................................................................................................. 3 核心處理器選擇 ..................................................................................................... 3 溫濕度傳感器選擇方案 .......................................................................................... 3 遠(yuǎn)距離通信方案 ..................................................................................................... 4 供電方案 ............................................................................................................... 4 顯示模塊方案 ........................................................................................................ 5 系統(tǒng)框圖 ......................................................................................................................... 5 本章小結(jié) ......................................................................................................................... 6 第三章 養(yǎng)殖場智能監(jiān)控硬件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 7 主機(jī) MCU 設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 7 STM32F103ZET6 功能簡介 ..................................................................................... 7 STM32F103ZET6 電路設(shè)計(jì) ..................................................................................... 9 監(jiān)測節(jié)點(diǎn) MCU 設(shè)計(jì) .........................