大棚種植遠程監控系統設計，STM32F407單片機+51單片機構成的完整系統 很不錯，分享給51黑電子論壇的朋友們，希望大家能喜歡。
校園創新大賽
視頻觀看地址： http://v.youku.com/v_show/id_XNjE5ODY0NDY0.html
摘要該系統將自動控制技術與設施農業相結合，采集溫室的光照度、溫度和濕度，同時實現上位機的存儲和監控。該系統的應用可以節省大量的勞動力，提高蔬菜的品質，增加產量，節約水肥，形成生態友好型的棚膜經濟，不僅對我省乃至整個東北寒區的溫室蔬菜生產都具有重要的意義。 1. 引言近年來，溫室蔬菜種植的規模在我國北方發展十分迅速，成為城市居民菜籃的主要途徑，也是農戶增產創收的捷徑之一。然而溫室大棚普遍存在著自動化水平較低、人力消耗大以及水肥資源浪費嚴重等諸多問題。針對上述問題，本團隊設計了北方溫室蔬菜設施環境遠程監控系統。該系統采用STM32F407探索板作為主控制器，布置在大棚內部的傳感器可實時檢測室內溫度、濕度、光照強度，同時單片機還將通過光敏傳感器檢測室外光照強度以控制大棚外卷簾機卷起或放下保溫層，不僅如此，本系統中還加入了上位機控制系統，用戶足不出戶就能監視并控制大棚內部的情況，一定程度上的實現了農業生產的自動化，使農作物始終生長在適宜的環境中，不但解放了人力，節約了資源，同時還能提高作物的經濟效益，為農戶增產增收。 2. 系統方案本團隊的作品針對我國北方農村溫室大棚運行現狀，對目前的溫室大棚產品進行了深入的調查與研究，設計出一套切實可行的智能溫室遠程控制系統。本系統可以實現對溫室大棚室內部環境因素的實時監測，同時用戶還可以通過遠程群控系統實時監控多個溫室大棚內的情況，操作方便快捷。
圖1系統示意圖 3. 系統硬件設計本作品中，系統由五個單片機系統組成的，其中51系列的單片機四個，STM32F407單片機一個，各個子系統之間通過NRF24L01無線模塊進行通信，如下圖所示： 圖2系統硬件組成框圖
主控制板主要由STM32F407探索板、無線通信模塊以及USB轉串口模塊組成。主控制板負責對兩個大棚傳遞上來的信息進行處理，打包之后發送給上位機，同時還負責將上位機下達的指令傳遞給兩個大棚。
圖3主控制板硬件組成框圖 大棚控制板主要由STC12C5A60S2單片機、12864LCD顯示、光耦隔離、繼電器、無線通信模塊組成。大棚控制板負責控制大棚內部裝置以及轉發大棚采集板采集上來的數據，一旦收到主控制板發送的信號，大棚控制板將對相應的裝置進行控制。
圖4大棚控制板硬件組成框圖 大棚采集板主要由STC12C4052AD單片機、光照強度傳感器、土壤濕度傳感器、空氣溫濕度、無線通信模塊以及供電電池組成。大棚采集板負責采集大棚內部的各項數據，之后發送給大棚控制板。
圖5大棚采集板硬件組成框圖 4. 系統軟件設計系統軟件主要由四個部分組成，分別是上位機軟件、主控制板、大棚控制板和大棚采集板。 上位機軟件使用微軟公司的Visual Basic語言編寫。上位機界面通過USB轉串口模塊與主控制板進行通信，以獲取兩個大棚內部的環境數據和對大棚內部設施進行控制，同時上位機軟件還可以將環境數據保存到數據庫中，以便日后的查詢。
圖6上位機軟件界面
主控制板在Keil MDK環境下開發，所用語言為C語言。在程序中使用了ST的庫函數，使得開發思路更加的流暢。當主控制板接收到大棚控制板發送上來的信號時，首先通過讀取無線模塊內部寄存器的值判斷是哪個大棚發送上來的信號。 由于在無線通信模塊中，不同模塊之間是由通道地址來進行區分的，所以在要通過不同的接收通道地址來實現多通道接收，當接收到大棚控制板發送上來的數據時，主控制板讀取無線模塊中的通道標志位來判斷是哪個大棚發送的數據。同理當主控制板收到上位機發送下來的控制信號時，也先判斷是控制哪個大棚的信號，然后加載不同的發送地址，以發送給指定的大棚。
圖7主控制板程序流程圖
大棚控制板和大棚采集板也是在Keil開發環境下使用C語言進行編程的。 大棚采集板的程序比較簡單，只有重復采集傳感器參數和將數據發送出去這兩項工作。 在大棚控制板的程序中，包括液晶顯示、按鍵掃描、繼電器控制、數據接收以及數據發送。大棚控制板將采集板發送過來的數據，通過無線傳送到主控制器中，同時還接收主控制器發送下來的控制信號。 5. 系統創新系統的創新之處有以下幾個方面： - 系統使用無線通信模塊組成小型局域網，無需現場布線，安裝方便；
- 上位機軟件使用簡單、方便，實時性好；
- 數據可以保存在數據庫中，供日后的查詢和調用；
6. 評測與結論系統測試采取人工測試方式，主要包括：系統運行的可靠性測試、無線數據傳輸可靠性測試、大棚控制板繼電器開關測試、大棚采集板電池使用時間測試等。 測試結果如下表所示： | | | | | 傳輸距離<5米 傳輸正確率100% 傳輸距離<10米 傳輸正確率90% 傳輸距離<20米 傳輸正確率60% | | | | |
附錄
大棚采集板硬件圖 原理圖：
大鵬叢機下位機pcb圖：
大棚控制板硬件圖 原理圖：
控制板的pcb圖：
部分源碼預覽（主控制板源碼的主程序）：
- //**********************************************//
- //基于STM32F407VGT6芯片
- //DISCOVERY開發板
- //長春工程學院
- //基于STM32的設施農業遠程監控系統
- #include "main.h"
- u8 flag,j,ii,tf,temp;
- u8 TxBuf[13]={0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x0f,0x00,0xaa,0xaa,0xaa,0xaa,0xaa,0xaa,0xaa};
- u8 RxBuf0[13];
- u8 RxBuf1[13]={50,50,50,50,50,50,50,50,50,50,50,50,50};
- u8 RxBuf[26];
- u8 RX0_flag=0,RX1_flag=0;
- int main(void)
- {
-
- NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //中斷向量配置
- LED_Init(); //初始化LED
- COM3Init(9600); //串口3初始
- MY_SPI_Init();
- if(NRF24L01_Check())
- {
- GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_14);
- }
- else
- {
- GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_13);
- }
- NRF24L01_Init();
- NRF24L01_TxPacket(TxBuf);
- NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG_NRF+STATUS,0XFF);
-
- tf=0;
-
- while(1)
- {
- if(flag) //如果PC給它發了指令，則往下發送
- {
- USART_Cmd(USART3, DISABLE); //關串口
- NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG_NRF+CONFIG, 0x0e);//配置為發送
- for(ii=0;ii<7;ii++)
- {
- temp=(j&0x80);
- j=(j<<1);
- if(temp)TxBuf[ii]=0xf0;
- else TxBuf[ii]=0x0f;
- }
- NRF24L01_TX_Mode(TxBuf[5]);
- NRF24L01_TxPacket(TxBuf);
- NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG_NRF+STATUS,0XFF);
- delay_ms(10);
- NRF24L01_Init();//當發送完畢后，重新把通道0配置為1號大棚，通道1為2號大棚
- flag=0;
- USART_Cmd(USART3, ENABLE);
- }
-
- NRF24L01_Write_Reg(WRITE_REG_NRF+CONFIG, 0x0f);
- tf=NRF24L01_switch(); //判斷通道
- switch (tf)
- {
- case 0: NRF24L01_RxPacket(RxBuf0); //0通道為一號大棚
- RX0_flag=1;
- break;
-
- case 1: NRF24L01_RxPacket(RxBuf1); //1通道為二號大棚
- RX1_flag=1;
- break;
- }
- if(RX0_flag|RX1_flag)
- {
- for(ii=0;ii<13;ii++)RxBuf[ii]=RxBuf0[ii];
- for(ii=13;ii<26;ii++)RxBuf[ii]=RxBuf1[ii-13];
- for(ii=0;ii<26;ii++)
- {
- USART_SendData(USART3,RxBuf[ii]);
- while(!USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC));
- USART_ClearFlag(USART3,USART_FLAG_TC);
- }
- RX0_flag=0;
- RX1_flag=0;
- }
- // GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_15);
- // delay_ms(300);
- // GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_15);
- // delay_ms(300);
- }
-
- }
大棚采集板源碼預覽：
- #include"display.h"
- uchar xdata data_txt[64]={"光照強度：12.3% 空氣濕度：78.9% 土壤濕度：45.6% 空氣溫度:+ab.c "};
- //漢字數組字符指示 0123456789abcdef0123456789abcdef0123456789abcdef0123456789abcdef
- uchar xdata set_txt[64]={"泵：關 風扇；關卷簾上：關 電磁閥：關 卷簾下：關 "};
- //漢字數組字符指示 0123456789abcdef0123456789abcdef0123456789abcdef0123456789abcdef
- uchar xdata txt_set3[4]={"開關"};
- void display_data(void) //顯示數據界面
- {
- uchar i;
- if(display_flag) //每次切換界面顯示一次界面
- {
- lcd_com(0x80);
- for(i=0;i<64;i++) lcd_dat(data_txt[i]);
- display_flag=0;
- }
- lcd_three_date(0x85,RX_CJ,0); //根據收到的數據顯示
- lcd_three_date(0x8d,RX_CJ,6);
- lcd_three_date(0x95,RX_CJ,3);
- lcd_com(0x9c);
- lcd_dat(':');
- lcd_dat(RX_CJ[9]);
- lcd_three_date(0x9d,RX_CJ,10);
- }
- void display_set(void) //顯示設置界面
- {
- uchar j;
- if(display_flag) //每次切換界面顯示一次界面
- {
- lcd_com(0x80);
- for(j=0;j<64;j++) lcd_dat(set_txt[j]);
- display_flag=0;
- }
- lcd_com(0x0c);
- display_flash(0x82,water_pump);
- display_flash(0x87,feng_shan);
- display_flash(0x94,water_button);
- display_flash(0x8c,!juan_up);
- display_flash(0x9c,!juan_down);
- if(s_flag)
- {
- // lcd_com(0x0e); //開光標
- set_home();
- delay_ms(100);
- if(ok_flag)
- {
- set_ok_key();
- ok_flag=0;
- }
- }
-
- }
- //*****************設置界面-開關量顯示子函數******************
- void display_boole(uchar b)
- {
- lcd_dat(txt_set3[b]);
- lcd_dat(txt_set3[b+1]);
- }
- void display_flash(uchar add,bit b)
- {
- lcd_com(add);
- if(b)
- {
- display_boole(2);
- }
- else
- {
-
- display_boole(0);
- }
- }
大棚主機板 一號叢機的部分源碼：
- #include"12864.h"///顯示物理量需要一個帶二維參數的函數，一維節點號，一維物理量序號
- /*需要讀取的數組是：iic-------iic_12_out[12]---讀取歷史數據用---由函數iic_read_ndate()得到
- ds13------get_ds13_date[7]-顯示時間用-------由函數get_ds13_time()得到
- 12864-----lcd_date[4][9]---3個節點36個物理量的倉庫
- */
- //********************大棚上電首頁************************
- uchar xdata txt_1[64]={"歡迎使用本系統：長春工程學院 版本號:401.5.1.1 401 工作室"};
- uchar xdata txt_2[64]={"大棚主機控制板 及開關量控制界面包括顯示界面 "};
- //漢字數組字符指示 0123456789abcdef0123456789abcdef0123456789abcdef0123456789abcdef
- //*********************************************************
- void lcd_com(uchar a)
- {
- rs=0;
- rw=0;
- en=0;
- P0=a;
- delay_ms(1);
- en=1;
- delay_ms(1);
- en=0;
- }
- void lcd_dat(uchar b)
- {
- rs=1;
- rw=0;
- en=0;
- P0=b;
- delay_ms(1);
- en=1;
- delay_ms(1);
- en=0;
- }
- void lcd_two_date(uchar add,uint date) //調節目標值和開關狀態用 顯示2個字符
- {
- lcd_com(add); //設定指針
- lcd_dat(0x30+date/10); //送十位
- lcd_dat(0x30+date%10); //送個位
- }
- void lcd_three_date(uchar add,uchar *date,uchar p) //顯示 xx.x
- {
- lcd_com(add);
- lcd_dat(date[p]);
- lcd_dat(date[p+1]);
- lcd_dat('.');
- lcd_dat(date[p+2]);
- }
- void lcd_init()
- {
- uchar i1;
- lcd_com(0x30);//8位界面基本指令集
- delay_ms(1);
- lcd_com(0x02);//地址歸位
- delay_ms(1);
- lcd_com(0x0c);//顯示打開，光標關，反白關lcd_com(0x0f);
- //光標閃爍0x0e只顯示光標不閃爍
- delay_ms(1);
- lcd_com(0x01); //清屏
- lcd_com(0x80); //寫 系統版本相關
- for(i1=0;i1<64;i1++) lcd_dat(txt_1[i1]);
- delay_ms(1000); //延時一段時間
- lcd_com(0x01); //清屏
- lcd_com(0x80); //寫 系統提示
- for(i1=0;i1<64;i1++) lcd_dat(txt_2[i1]);
- delay_ms(1000); //延時一段時間
-
- }
全部資料下載（ pcb 上下位機源碼 原理圖都有）：
大棚種植遠程監控系統設計.7z
(6.63 MB, 下載次數: 579)
2021-8-19 01:17 上傳
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