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畢業(yè)設計-智能農業(yè)監(jiān)測系統設計-閱讀頁

2024-12-23 18:44本頁面
  

【正文】 l( 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 預熱時間 90s 響應時間 T90< 30s 重復性 零點 <177。 500ppm 長期漂移 零點 <177。 500ppm/月 溫度范圍 20~ 50℃ 濕度范圍 0~ 95%RH 壽命 > 5 年 注: 1%vol = 10000ppm 實物如圖 37 圖 37 MH410D5 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 15 MH410D5 內置溫度傳感器,可進行溫度補償;該傳感器是將成熟的紅外吸收氣體檢測技術與微型機械加工 技術 、精良電路設計 技術 緊密結 合,制作出的小型紅外二氧化碳 氣體 傳感器。 4. MQ2 MQ2 氣體傳感器是使用氣敏材料二氧化錫( SnO?)制成,二氧化錫在潔凈的空氣中電導率較低,但其所處環(huán)境中存在如:液化氣、丙烷、氫氣、可燃蒸汽、天然氣等可燃性氣體時,它的電導率會隨著這些可燃性氣體在空氣中的濃度的增加而增大。 其基本參數如表 34。 (AC or DC) Rl 負載電阻 可調 Rh 加熱電阻 31Ω 177。 傳感器引腳說明 及數據傳輸 1. DHT11 DHT11 主要有四個引腳,各個功能如下: Pin1: VCC 供電 ~ 5V DC; Pin2: 串行數據單總線; Pin3: N/A 為空腳,懸空; Pin4: GND 接地。操作流程如下: 一次完整的數據傳輸為 5 字節(jié)數據 ,高位先輸出。 數據傳輸正確時校驗和數據等于“ 8 位 濕度整數數據 +8 位 濕度小數數據 +8位 溫度整數數據 +8 位 溫度小數數據 ”所得結果的末 8 位。從模式下 DHT11 接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 ,如果沒有收到主機發(fā)送開始信號, DHT11 不會主動進行溫濕度采集,采集數據后轉化到低速模式 。 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 18 引腳 2:器件訪問地址選擇引腳。訪問地址與電平的 對應關系如表 35 所示 : 表 35 器件訪問地址與引腳 2 電平對應關系 ADDR SEL 電平 I178。 引腳 4: I178。 引腳 5:中斷信號輸出引腳。 引腳 6: I178。 TSL2561 是一款數字傳感器,輸出信號復合標準 I178。該總線支持以字節(jié)方式發(fā)送和接受。 其與主控連接方式如圖 312 所示 : 圖 312 TSL2561 連接圖 數據 發(fā)送流程: 主機發(fā)送開始信號 ( SCL 為高, SDA 由高拉低 ) + 8 位數據( 前 7 位為地址,最后 1 位為 W/R(寫 /讀 ) ) + 接受從機應答信號 + 發(fā)送 8 位數據(全為數據) + 接受從機應答信號 + ?? + 停止信號。且為主機接受,從機發(fā)送模式。 3. MH410D5 MH410D5 有 5 個引腳 ,其引腳分布如圖 313 所示 : 圖 313 MH410D5 引腳分布 引腳 1:信號地。 引腳 3: 電源引腳,工作電壓 ~ DC。 引腳 5: 串口接受引腳 RXD。 引腳 2:為 TTL 到底電平輸出。 引腳 4:接地端??蓪⑤斎胄盘栟D化為 10 位二進制數字編碼 ,最大轉換率為 500KSPS。 觸屏顯示器 P35 本智能農業(yè) 監(jiān)測系統 選擇的 顯示模塊為 P35 觸摸屏, 它自身配備了觸摸轉換芯片 ADS7843 和 STC12LE4052 處理芯片, 使它能夠 集 LCD 屏觸摸屏于一身, 并且 采用一線觸控方式控制,操作簡單,使用方便。 P35 屏引腳說明 P35 觸摸屏的 LCD 屏 接口 引腳分布如圖 317 所示 : 圖 317 P35LCD 屏引腳分布 屏幕的管腳: VSYNC: 34( LCD 屏的管腳) 垂直同步信號, (幀同步信號)這個管腳檢測到一個脈沖 時 ,屏幕上刷一次屏; VSPW:同步信號的脈寬; VBPD:垂直同步信號的后肩; VFPD:垂直同步信號的前肩;(作用:讓屏幕做準備工作); LINEVAL:代表的是行的個數; 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 22 HSYNC: 35 水平同步信號, (行同步脈沖信號)這個管腳檢測到一個脈沖時, 屏幕上刷一行; HSPW:水平同步信號脈寬; HPBD:水平同步信號的后肩; HFPD:水平同步信號的前肩;(作用:讓屏幕做準備工作); HOZVAL:代表列的個數; VCLK: 36; VD[23~0]: 24 個管腳(數據管腳) ; VDEN: 33(數據使能管腳) ; LEND: 行結束信號 ; LCD_PWREN: 30( 電源引腳) 。 P35 屏 的 控制與配置 P35 屏的控制主要是寄存器的配置: 5 個控制寄存器 +3 個地址寄存器 LCDCON1: 關 LCD 選擇 16bpp 的 tft 模式 選擇 TFT 屏 設置 vclk LCDCON2: VBPD、 LINEVAL、 VFPD、 VSPW LCDCON3: HBPD、 HOZVAL、 HFPD LCDCON4: HSPW LCDCON5: HWSWP 半字要轉換 BSWP 不用轉換 ENLEND 要有行停止 PWREN 使能 PWREN 信號 所有的都要極性翻轉; 配置成上升沿 選擇 565 格式 BPP24BL 沒有 到不用管 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 23 167。 電源電路設計 本智能農業(yè) 監(jiān)測系統 采用 5V DC 電源供電,但市電為 220V AC 所以需要轉換電路轉換,其轉換過程如圖 318 所示: 圖 318 220V AC 轉 5V DC 由于 系統內部 其他個別部件 需要 供電,所以 需要 將 5V轉 , 其轉換過程如圖 319 所示 : 圖 319 5V 轉 167。 其接口連線如圖 320 所 示: 圖 320 485 接口連接 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 24 RS232 協議的是由 TXD、 RXD 兩條線完成數據的接收與發(fā)送的 。RS232 是全雙工通信,可 同時進行 收發(fā)操作,但 RS485 是半雙工,收發(fā) 操作不能同時進行。 SN75LBC184 芯片的 3 引腳是通信的使能腳,該兩腳為低電平時為收數據,高電平時為發(fā)數據。 167。當 S3C2440A 通過 AIN0 管腳輸入的模擬電壓超過預設閾值時,蜂鳴器就會報警。 執(zhí)行 控制電路設計 本智能農業(yè) 監(jiān)測系統 不但可以 監(jiān)測 溫室大棚內各項環(huán)境指標,還要做到環(huán)境調節(jié)功能。 LED1 代表增濕, LED2 代表升溫 /降溫(常量升溫,閃爍降溫) , LED3 代 表增加光照,LED4 代表增加 CO?濃度 。 其控制電路圖如圖 323所示 : 圖 323 控制電路 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 26 第 4章 智能農業(yè) 監(jiān)測系統 軟件設計 要做一款智能農業(yè) 監(jiān)測系統 ,單單只有硬件是不夠的。 計算機在進行信息處理時,都是在硬件平臺的支持下,由軟件控制完成的。本智能農業(yè) 監(jiān)測系統 是 在 Keil uvision4 環(huán)境下,利用 C 語言編寫和調試的。 C 語言不但具備高級語言的基本結構和語句,同時有擁有低級語言的實用性,是一款應用非常廣泛的編程語言。 程序 設計的基本框架 本智能農業(yè) 監(jiān)測系統 運行過程中主要包括 AD采集,數碼顯示,反饋控制,檢測報警四大模塊, 其 基本 框架如圖 41 所示: 開 始T S L 2 5 6 1光 照 強 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 碼 顯 示判 斷 各 項 數 據是 否 超 標判 斷 是 否 發(fā) 生火 災環(huán) 境 調 節(jié)報 警 復 位否是是否圖 41 程序設計 框架 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 27 167。 167。 數據采集 模塊程序設計 1. DHT11 模塊 DHT11 模塊程序設計 流程如圖 43 所示 : 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 28 初 始 化開 始溫 濕 度 采 集延 時 等 待 轉 換結 束讀 取 串 口 數 據并 計 算 溫 濕 度結 束 圖 43 DHT11 模塊程序流程 DHT11 能夠以數字的形式將溫濕度信號直接通過 單線串口 傳送出來 ,所以程序 的設計主要考慮相關寄存器的配置,本系統選擇 GPF0 與 DHT11 的DATA 引腳相連 。C 協議與主控進行通信。 讀數據亦然,同樣是主控現發(fā)送起始信號、器件地址,然后器件向主控發(fā)送數據。C 協議讀取 SDA 端口數據。 4. MQ2 模塊 MQ2 模塊程序設計流程如圖 46 所示 : 開 始初 始 化采 集 煙 霧 信 號延 時接 收 煙 霧 信 號信 號 A D 轉 換延 時延 時結 束 圖 46 MQ2 模塊程序流程 河南科技大學本科畢業(yè)設計(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 /數轉換器 ),可將采集過來的煙霧模擬量轉化為相應數字量,所以該模塊程序設計主要考慮, AD 信號發(fā)送與 AD信號轉換。 顯示模塊 程序設計 顯示模塊程序設計流程如圖 47 所示。配置好相關寄存器后,需要顯示的數據便可以賦值給相應字符串,然后顯示出來。 執(zhí)行模塊 及報警模塊 程序設計 執(zhí)行模塊和報警模塊主要是對 4 個 LED 燈和蜂鳴器進行初始化及控制,當本將控系統監(jiān)測到某項環(huán)境指標超標時,點亮相應 LED 代表做出相關調控。 執(zhí)行模塊 程序流程如圖 48 所示 : 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 31 否開 始L E D 初 始 化判 斷 是 否 需要 調 控點 亮 相 應 調 控L E D結 束熄 滅 正 常 指 標L E D是 圖 48 執(zhí)行模塊程序流程 報警模塊程序流程圖如圖 49 所示: 開 始初 始 化判 斷 煙 霧 濃度 是 否 超 標蜂 鳴 器 響結 束否是 圖 49 報警模塊程序流程 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 32 第 5章 系統調試 根據本智能農業(yè) 監(jiān)測系統 的方案設計要求,調試過程主要分為三大部分 :硬件調試、軟件調試 、軟硬件關聯調試。 軟硬件調試 167。 檢查過傳感器模塊后再檢測電源模塊有無短路現象,確保電源上電后輸出電壓為標準 5V 電壓 ,降壓電路能輸出 電壓。 軟件調試 本智能農業(yè) 監(jiān)測系統 以 S3C2440A 為主控芯片,首先在 MINI2440 平臺上運行調試。根據編譯結果,修改相關錯誤提示。 軟 硬件 關 聯調 試 當軟件編譯無誤后,利用 JLINK 將代碼燒進本系統的 SDRAM 中, 上電調試 MINI2440 開發(fā)板,查看各個模塊是否運行正常。點擊屏幕虛擬按鍵,看相應 LED 是否 正常點亮(調試手動控制環(huán)節(jié))。 功能測試 將所用調試工作完成后,利用 JFLASH 將代碼生成固件少入系統的Nandflash 中。 依據植物不同時期對環(huán)境因素的不同要求,本系統現將各環(huán)境指標閾值根據農作物結果期設定,其具體參數如表 51 所示: 河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 33 表 51 智能農業(yè) 監(jiān)測系統 環(huán)境閾值 環(huán)境檢測值 最低值 最高值 溫度 20℃ (白天 )/8℃ (夜晚 ) 25℃ (白天 )/15℃ (夜晚 ) 濕度 50%RH 70%RH 光照強度 10000Lx(白天 ) 白天自然光 CO?濃度 800ppm 1000ppm 注: 光照強度小于 10000Lx 是判斷為陰天,需要打開補光燈 本 智能農業(yè) 監(jiān)測系統 的火災檢測模塊閾值設為 20%LEL, 當可燃性氣體濃度達到 20%LEL 時,即判斷為存在火災危險,蜂鳴器拉響提示用戶檢查防范。河南科技大學本科畢業(yè)設計(論文) 34 結 論 本 設計從 選題、論證、查閱相關資料、確定設計方案到設計的實現前后共歷時近兩個月,并且基本實現了預期效果,能夠正常顯示監(jiān)測 環(huán)境中的溫度、濕度、光照強度、以及 CO?濃度。本設計還存在一些不足之處,首先檢測精度不能說很高,由于所選傳感器限制測量精度只能算普通水平,但對于普通的溫室大棚環(huán)境檢測已經足矣。其次本設計雖然添加有RS485 接口電路,但沒有實現遠程控制功能。 介于本人水平有限,設計中難免還有其他不足之處,在此敬請大家見諒。 Hennessy J L. Computer anization and design: The hardware/software interface. 2nd Edition, San Francisco: Man Kaufmann, 1994 [18] Clark D W.
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