單片機在溫室大棚里的實驗與設計

2019-10-21 05:18:36葛正亞唐普勝孟浩雷俞婷

西部論叢 2019年29期

葛正亞　唐普勝　孟浩雷　俞婷

摘要：我國是農業大國，農村人口多，農產品類別也豐富，基于這個前提下，合理的采集作物生長數據，用來提高產量顯得尤為重要。因此，在這個前提下我們使用STM32作為主控，使用溫濕度傳感器進行數據采集，主控處理數據，如果數據異常，則進行報警，然后通過無線模塊NRF把數據傳輸到接收器上顯示出來，方便農戶判斷，我們還使用sx1278模塊把數據傳輸到電腦上。

關鍵詞：STM32;NRF; sx1278;報警

中國目前有七億人從事農業生產，但是農業生產方式落后，大部分地區還依靠農民經驗。因此我們推出了這款基于LORA的物聯網溫室大棚系統，本系統使用溫濕度傳感器進行數據采集，通過主控芯片STM32進行數據判斷，通過NRF24L01進行數據無線傳輸，我們把采集到的數據發送到農戶的接收設備上，如果數據異常還會報警提示。

1 系統總體設計

本設計的基本原理是利用多傳感器實現周圍環境進行采集，并利用特殊的智能化算法去實現各種情況的綜合判斷，然后通過無線模塊進行數據傳輸提醒農戶。

本設計以STM32單片機最小系統為基礎，由 DHT11 模塊、蜂鳴器模塊、SX1278模塊、NRF24L01模塊、按鍵模塊、顯示模塊、電源 8部分組成。單片機是整個系統的核心部分。DHT11采集到信息;主控判斷信息是否異常;數據異常報警模塊進行報警提示，NRF24L01模塊把采集到的信息進行無線傳輸，同時通過顯示屏把數據顯示出來;最后我們為了符合時代發展，我們特地加了sx1278模塊，利用物聯網協議LORA把數據傳輸到電腦上面顯示。

1.1主控單元

電路主控采用了STM32F407ZGT6作為中央控制芯片。在此硬件控制電路的設計中，采用了外部8MHz晶振作為單片機的時鐘輸入源通過內部PLL（鎖相環）將時鐘倍頻至168MHz作為單片機系統時鐘。采用SWD模式進行程序的調試與下載。整個單片機最小系統采用3.3V供電。該ARM主頻高，功耗小，價格低，滿足設計要求。

1.2溫濕度采集

為了采集溫濕度信息，我們使用DHT11溫濕度模塊進行溫濕度探測。該模塊采用單總線方式進行數據讀取，只需要控制一個接口; 傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。

1.3無線模塊

采用NRF24L01模塊作進行無線傳輸，該模塊屬于半雙工模塊。使用SPI協議進行通信，該協議數據支持最大10M傳輸速度相比與普通的IIC協議速度更快，而且該模塊工作電壓低，功耗也很低，我們通過此模塊把數據發送到單片機進行數據處理。

1.4顯示模塊

顯示模塊我們采用oled模塊進行顯示，該模塊可使用IIC或者SPI進行顯示數據，該模塊具有接口少，而且oled無藍光不傷眼，面板靈活輕薄可彎曲。

1.5執行單元

我們得到了環境信息，假如濕度過高，通過單片機處理后，發送信號通過NRF進行數據傳輸，提示農戶濕度過高，農戶可以根據提示信息進行合理規劃，而且，如果系統判斷數據異常還會通過聲音報警進行提示。

1.6電源模塊

電池采用鋰離子電池作為電源，并設計出可充電接口和電源變換電路，以此來完成充電與其他模塊的供電功能。

2 結論

該系統利用多傳感器對周圍環境進行檢測發送到主控上進行處理計算，通過無線發送給農戶觀察，具備高度的智能性和靈敏性，實用性很高。