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基于STM32的多点温湿度无线传输检测及控制

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
(基于单片机的蔬菜大棚温湿度智能控制系统)
前言(含研究目的及意义)
1、研究目的
随着信息技术的发展,美国,前言(含研究目的及意义)
1、研究目的
随着信息技术的发展,美国,加拿大等国又提出了精确农业的概念,它是一种适用于包括温室在内的以知识为基础的农业微观管理系统。它的全部概念建立在空间差异的数据采集与数据处理上,核心是根据当时当地测定的实际需要确定对作物的投入。应用精确农业技术可以在减少投入的情况下增加产量,提高农产品质量,降低成本,减少环境污染,节约资源和保护生态环境。

2、研究意义
随着大棚技术的普及,温室大棚数量不断增多,对于蔬菜大棚来说,最重要的一个管理因素是温湿度控制。温湿度太低,蔬菜就会被冻死或则停止生长,所以要将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计,工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅靠人工控制既耗人力,又容易发生差错。现在,随着农业产业规模的提高,对于数量较多的大棚,传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。为此,在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统,以控制蔬菜大棚温度,适应生产需要

二、研究工作的主要内容
(1)自制STM32最小系统应用,完成电路板设计与打板,焊接
(2)利用数字式温湿度传感器DHT22完成多点温度检测
(3)利用土壤湿度传感器检测了多点土壤湿度。
(4)基于STM32并利用NRE24L01无线数据传输。
(5)完成系统继电器控制风扇与水泵的设计
(6)利用语音模块完成了对实时数据声音提示。
(7)利用了OLED显示屏显示数据

本系统以STM32单片机最小系统为核心,其中数据采集、传输、显示、语音提示基于STM32的平台。数据采集通过DHT22读取数字量温度值,并通过NRF24L01模块无线传输至数据数据处理终端,同时终端也进行相应温度采集以实现多点温度检测的效果。同理,土壤湿度采集也是如此。
之后,在数据处理终端进行数据比较处理,一方面通过语音模块实时将数据读出,另一方面也将数据显示在OLED屏上。
根据数据处理终端处理后的数据,控制继电器开合与关断,实现对风扇降温,水泵灌溉的反馈处理,做到闭环控制。

三、理论创新成果
1.使用STM32实现对系控制理论构建。
2.利用SPI总线实现无线数据传输。
3.使用串口通信传输语音数据。
4.利用IIC总线传输显示内容。
5.使用ADC转换与单总线方式读取大棚数据

四、实践创新成果
1.制作数据采集端,数据处理端样机一套。
2.完成了数据在采集端与处理端的无线传输传输。
3.通过改变环境参数,响应机构可以动作执行。
4.完成PCB板从设计到打板再到焊接元器件的所有工作。
5.OLED可以完成大棚数据显示。
6.语音模块可以实时播报大棚数据


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gaonaiweng 2023-1-31 23:49 回复TA
———————————————— 版权声明:本文为CSDN博主「在梦里-119」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接:https://blog.csdn.net/m0_48885067/article/details/119713547 
gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:47 | 显示全部楼层
五、系统结构图

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图一:系统硬件结构图

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:48 | 显示全部楼层
系统流程图

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图二:系统程序流程图

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:48 | 显示全部楼层
硬件电路1.系统PCB板图

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图三:硬件PCB图

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:48 | 显示全部楼层
实物展示

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图四:据发送端端

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:48 | 显示全部楼层

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图五:数据处理端

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:49 | 显示全部楼层
研究内容
1.STM32F130C8T6
选取C8T6作为本系统的CPU,作为小容量的代表,一方面适合了本系统设计制作时IO口需求少,另一方面也满足大棚终端开发经济实惠的原则。STM32C8T6的内核:ARM 32位的Cortex™-M3 CPU,拥有最高72MHz工作频率和单周期乘法和硬件除。其存储器具有64K或128K字节的闪存程序存储器。此外,相比于开始构想的51单片机,它还具有低功耗、2个12位模数转换器、DMA、多达80个快速I/O端口、具有串行单线调试(SWD)和JTAG接口、多达7个定时器和多达9个通信接口优点,是51单片机无可比拟的。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:49 | 显示全部楼层
NRF24L01模块

NRF24L01是基于SPI通信的无线收发装置,工作在2.4GHZ-2.5GHZ的ISM频段。其具有每次最大传输32位数据、状态可检测、低功耗、较宽工作电压、小体积的优点。


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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:49 | 显示全部楼层
3.语音合成模块
语音合成模块采用XFS5152CE芯片,是一款高集成度的语音合成芯片,可现中文、英文语音合成;并集成了语音 编码、解码功能,可支持用户进行录音和播放;除此之外,还创新性地集成了轻量级的语音识别 功能,支持 30 个命令词的识别,并且支持用户的命令词定制需求。
它具有一下特点:
(1)支持任意中文文本、英文文本的合成,并且支持中英文混读
(2)支持语音编解码功能,用户可以使用芯片直接进行录音和播放
(3)支持语音识别功能
(4) 芯片内部集成 80 种常用提示音效
(5) 支持 UART、I2C 、SPI 三种通讯方式

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:49 | 显示全部楼层
DHT22温湿度检测模块
DHT22已校准的数字温湿度传感器,用于检测环境温湿度,采用DHT22(AM2302),标准单总线接口。相比DHT11,我拥有更高的精度和更大的量程。
参数指标:
温度 分辨率:0.1°C 精度±0.5°C 检测范围-40-80°C
湿度: 分辨率 0.1%RH 精度±2%RH(25°C) 检测范围0%RH ~ 99.9%RH】

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:50 | 显示全部楼层
土壤湿度传感器
土壤湿度传感器表面用镀镍处理,有加宽的感应面积,防止与土壤长期接触而生锈,此外,其可以宽范围控制土壤的湿度,通过调节电位器控制相应的阈值,湿度低于设定值时,DO输出高电平,反之输出低电平。内部采用LNM393芯片,工作稳定。本系统利用其检测土壤湿度,通过ADC采样电压进而判断土壤湿度。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:50 | 显示全部楼层
OLED显示屏
OLED(Organic Light-Emitting Diode):有机发光二极管,其具有自发光的特性,采用非常薄的有机材料图层和玻璃基板,因此其具有功耗低、对比度高、视角广,反应速度快的有点。本系统采用IIC通信
控制显示屏显示大棚数据。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:50 | 显示全部楼层
结语语
(1)自制STM32最小系统应用:杜绝了整体单片机的资源浪费。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:50 | 显示全部楼层
(2)温湿度空间多点实时检测:实现对温室大棚温湿度参数的实时采集,测量空间多点的温度和湿度。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:50 | 显示全部楼层
(3)采用无线数据传输:避免了有线数据对大棚种植的不便,使得使用更加方便。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:50 | 显示全部楼层
(4)采用了闭环控制系统:对大棚内温度,空气湿度,土壤湿度做到了更合理的控制。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:50 | 显示全部楼层
(5)播报数据实时性:利用语音模块播报每一次数据采集的平均值,使种植户更清楚了解农作物所处环境。】

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:50 | 显示全部楼层
(6)利用了OLED显示屏显示数据,相比与之前LCD显示屏显示,占用IO资源更少,功耗更少,更加经济方便。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:51 | 显示全部楼层
在如今信息化趋势的推动下,各行各业都在这滚滚的潮流中不断激流勇进,温室大棚种植也是如此。在温室大棚种植中,如何高效、方便的监控大棚种植所需的数据显得尤为重要。本项目,以STM32为研究平台,依托无线传输、多点检测、智能数据处理、闭环控制,做到对温室大棚内空气温度、空气湿度,土壤湿度的合理高效检测,方便种植户对种植环境的掌握,符合了信息化时代下温室大棚行业的发展方向。

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gaonaiweng|  楼主 | 2023-1-31 23:51 | 显示全部楼层
本项目,以STM32为研究平台,依托无线传输、多点检测、智能数据处理、闭环控制,做到对温室大棚内空气温度、空气湿度,土壤湿度的合理高效检测,方便种植户对种植环境的掌握,符合了信息化时代下温室大棚行业的发展方向。

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