基于CC2530的智能大棚控制系統(tǒng)的構(gòu)建

楊玥 馮暖

摘 要：本文對(duì)智能大棚進(jìn)行了研究，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能大棚控制系統(tǒng)的應(yīng)用；利用各種傳感器采集傳輸信息，將數(shù)據(jù)信息通過(guò)無(wú)線方式傳送到上位機(jī)，系統(tǒng)根據(jù)采集的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)里的參數(shù)進(jìn)行了比較；用戶可根據(jù)不同的作物在不同的季節(jié)所需不同的溫度濕度等進(jìn)行智能控制，利用手機(jī)端程序控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行灑水、補(bǔ)光、通風(fēng)等工作，達(dá)到植物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境。該大棚的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省人力，提高作物產(chǎn)量，具有實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智能大棚；物聯(lián)網(wǎng)；CC2530；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）07-0151-02

Abstract：This paper studies the intelligent greenhouses， puts forward the application of the intelligent greenhouse control system based on the Internet of things. The use of various sensors to collect and transmit the information， the data information is transmitted to the host computer wirelessly. According to the collected information and the database The user can be based on different crops in different seasons required for different temperature and humidity for intelligent control， the use of mobile phone program to control the implementation of sprinkler， fill light， ventilation and other work to achieve the best plant growth surroundings. The advantage of the greenhouse is that it can save manpower and improve crop yield， with practical value.

Key Words：intelligent greenhouses； Internet of things； CC2530； control system

物聯(lián)網(wǎng)是利用局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過(guò)新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，它包括互聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)上所有的資源，兼容互聯(lián)網(wǎng)所有的應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)中所有的元素（所有的設(shè)備、資源及通信等）都是個(gè)性化和私有化。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的智能大棚控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)蔬菜大棚的科學(xué)化管理，增加農(nóng)產(chǎn)品的收成。這種類型的智能大棚采用傳感器等終端設(shè)備來(lái)獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，使用物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)來(lái)管理蔬菜大棚，使得大棚中的農(nóng)作物的養(yǎng)殖不依賴于專業(yè)技術(shù)人員，從而可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的創(chuàng)收。

1智能大棚的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能大棚管理系統(tǒng)包括三個(gè)部分：主控芯（CC2530）、環(huán)境監(jiān)控部分（各種傳感器）和環(huán)境調(diào)節(jié)部分（各種外設(shè)）。本系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器ds18b20將環(huán)境中的溫度檢測(cè)出來(lái)傳送至主控中；通過(guò)光照強(qiáng)度傳感器BH1750FVI實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境中光照強(qiáng)度；通過(guò)濕度傳感器DHT11檢測(cè)空氣中的濕度；通過(guò)電腦系統(tǒng)和手機(jī)終端軟件可以控制大棚內(nèi)的熱循環(huán)、自動(dòng)灌溉等子系統(tǒng)進(jìn)行操作，便于控制大棚中的內(nèi)部環(huán)境，有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

該智能大棚采用CC2530為主控制器，用來(lái)總體協(xié)調(diào)控制整個(gè)系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)部A/D采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)用戶需求可發(fā)出指令控制照明、熱循環(huán)、噴灌子系統(tǒng)，來(lái)改變大棚內(nèi)部的環(huán)境。同時(shí)，還可利用Android手機(jī)端APP程序，實(shí)時(shí)地顯示大棚內(nèi)外的各環(huán)境參數(shù)，并對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)發(fā)出指令控制大棚。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

智能大棚控制系統(tǒng)采用CC2530開發(fā)，并對(duì)其進(jìn)行程序的寫入，驅(qū)動(dòng)電路部分通過(guò)CC2530的端口輸出高低電平來(lái)控制各水泵和風(fēng)扇的工作。硬件主要電路圖如圖2所示。

2 智能大棚的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該智能大棚的軟件系統(tǒng)，通過(guò)主程序調(diào)用多種中斷子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括定時(shí)器中斷、A/D中斷和端口中斷。主程序主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)時(shí)鐘、鍵盤中斷、內(nèi)部AD及各種參數(shù)設(shè)置的初始化。在主循環(huán)里，負(fù)責(zé)將采集來(lái)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

在組建智能大棚系統(tǒng)時(shí)，利用QTcreater的工作環(huán)境搭建上位機(jī)的工作平臺(tái)，同時(shí)利用eclipse采用JAVA語(yǔ)言編寫手機(jī)終端數(shù)據(jù)采集和控制功能的實(shí)現(xiàn)。利用IAR8051的工作環(huán)境，對(duì)終端的CC2530進(jìn)行程序的燒寫，組建zigbee局域網(wǎng)。利用局域網(wǎng)中傳送控制命令符，通過(guò)協(xié)調(diào)器，查看終端采集的數(shù)據(jù)和對(duì)用電器的工作狀態(tài)的控制。

本系統(tǒng)的上位機(jī)部分，采用QTcreater的工作環(huán)境搭建上位機(jī)工作平臺(tái)，實(shí)際運(yùn)行界面如圖3所示。

在當(dāng)硬件連接完成之后，點(diǎn)擊串口設(shè)備打開，自動(dòng)刷新開，就會(huì)顯示相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)中傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。正常時(shí)光強(qiáng)變化圖的顯示，如圖4所示。

PC機(jī)與手機(jī)在同一局域網(wǎng)內(nèi)，在手機(jī)端軟件中點(diǎn)擊“啟動(dòng)服務(wù)器”，服務(wù)器狀態(tài)的燈就會(huì)顯示綠燈。手機(jī)APP連接PC機(jī)上網(wǎng)設(shè)備的IP地址，當(dāng)手機(jī)連接到PC機(jī)上的IP地址時(shí)連接狀態(tài)就會(huì)有進(jìn)度條顯示，此時(shí)就可以用手機(jī)來(lái)監(jiān)控。手機(jī)端監(jiān)控界面如圖5所示。點(diǎn)擊“連接”按鈕顯示連接服務(wù)器IP地址，輸入與PC機(jī)顯示相應(yīng)的IP地址，可進(jìn)行手機(jī)與PC機(jī)相連。

智能大棚控制系統(tǒng)主要分為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)里面包含的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)溫室的溫度、濕度、光照、氣體等環(huán)境變量進(jìn)行檢測(cè)。然后通過(guò)對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)我們的控制系統(tǒng)，其中包括供水控制系統(tǒng)、光照控制系統(tǒng)、空氣控制系統(tǒng)等分別對(duì)溫濕度、光照、氣體等變量進(jìn)行控制。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)合理，功能電路實(shí)現(xiàn)較好，系統(tǒng)工作、穩(wěn)定性能優(yōu)良，較好地達(dá)到了預(yù)期的各項(xiàng)指標(biāo)。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件安裝方便、價(jià)格低廉，設(shè)計(jì)的管理界面簡(jiǎn)介友好、操作便利，能很好地監(jiān)控溫室大棚的溫度、濕度和光照。此外，目前設(shè)計(jì)的系統(tǒng)預(yù)留了無(wú)線擴(kuò)充端口，未來(lái)可結(jié)合移動(dòng)、聯(lián)通等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商提供的短消息等服務(wù)。

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