农业小气候数据采集站的设计与实现

发布时间：2017-09-09 19:42

  本文关键词：农业小气候数据采集站的设计与实现

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【摘要】：随着信息化技术的不断发展和应用,以生态文明、高效管理、优质生产为标志的现代农业已成为当前农业发展的趋势。其中,农业小气候远程数据采集作为现代农业发展的一个重要支撑,具有重要的研究意义和实用价值。本文结合嵌入式技术、检测技术和无线通信技术,设计了一个农业小气候数据采集站。它利用太阳能电源系统供电,利用空气温湿度、光照强度、土壤水分、土壤温度等各种相关传感器进行各农业小气候因子的检测;通过基于STM32微控制器嵌入μC/OS-Ⅱ实时操作系统设计的数据采集模块,实现各农业小气候因子的数据采集和数据采集站运行管理;本设计采用GPRS无线通信方式实现采集数据向后台服务器的远程实时上传。此外,本设计还使用蓝牙连接方式进行数据采集站与智能手机终端进行交互,方便和丰富了工作现场的维护操作。针对目前我国市场上的光照强度传感器存在的或价格高昂或性能不足的问题,本文还设计了一款低成本、性能可靠的光照强度传感器。该光照强度传感器能很好满足本文所设计的农业小气候数据采集站对光照采集的要求。本文所设计的农业小气候数据采集站经过实验室测试、现场实际安装和应用,证明了其具有功能丰富、稳定可靠、功耗低、实时性好、维护方便等特点,是一种具有较高实际应用价值的农业小气候数据采集站。
【关键词】：农业小气候 数据采集 STM32 μC/OS-II GPRS
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S162.4;TP274.2
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 研究背景与意义7
• 1.2 国内外研究现状7-9
• 1.2.1 国外研究现状8
• 1.2.2 国内研究现状8-9
• 1.3 本文研究内容9-10
• 1.4 本章小结10-11
• 第二章 数据采集站的总体设计11-28
• 2.1 设计功能要求11
• 2.2 系统设计思路及构成11-13
• 2.3 系统具体组成及设备选型13-25
• 2.3.1 数据采集模块13
• 2.3.2 传感器13-22
• 2.3.3 电源系统22-23
• 2.3.4 GPRS无线通信模块23-24
• 2.3.5 蓝牙通信模块24-25
• 2.4 通信协议25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 数据采集模块的硬件设计与实现28-40
• 3.1 MCU及其基本电路28-31
• 3.1.1 STM32F103ZET6芯片28-29
• 3.1.2 晶振电路及复位电路29-30
• 3.1.3 RTC电源电路30
• 3.1.4 调试接口电路30-31
• 3.2 电源及电量检测电路31-33
• 3.2.1 电源电路31-32
• 3.2.2 电量检测电路32-33
• 3.3 后台通信接口电路33-34
• 3.4 传感器接口设计34-36
• 3.4.1 RS485型传感器接口设计34-35
• 3.4.2 雨量传感器接口设计35
• 3.4.3 其他类型传感器接口设计35-36
• 3.5 数据存储备份设计36-37
• 3.6 节能控制电路37-38
• 3.7 保护电路设计38-39
• 3.8 本章小结39-40
• 第四章 数据采集模块的软件设计与实现40-56
• 4.1 开发环境40-41
• 4.2 μC/OS-Ⅱ操作系统简介41-42
• 4.3 μC/OS-Ⅱ内核分析42-46
• 4.3.1 任务管理和调度43-44
• 4.3.2 时间和中断管理44-45
• 4.3.3 任务间通讯45-46
• 4.3.4 内存管理46
• 4.4 μC/OS-Ⅱ系统移植46-48
• 4.5 应用程序设计48-55
• 4.5.1 任务划分49
• 4.5.2 初始化函数49-50
• 4.5.3 开始任务50
• 4.5.4 后台通信相关任务50-51
• 4.5.5 数据采集相关任务51-54
• 4.5.6 数据存储相关任务54-55
• 4.5.7 其他任务55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 光照强度传感器的设计与实现56-66
• 5.1 光照强度传感器设计方案56
• 5.2 BH1750FVI模块56-57
• 5.3 控制电路板硬件设计57-59
• 5.3.1 传感器MCU57
• 5.3.2 电源电路57-58
• 5.3.3 光照模块接口设计58
• 5.3.4 RS485通信电路设计58-59
• 5.4 传感器软件设计59-63
• 5.4.1 光照模块数据采集59-60
• 5.4.2 光照强度真实值计算60
• 5.4.3 数据采集命令及响应60-62
• 5.4.4 控制命令62-63
• 5.5 传感器校正和性能验证63-65
• 5.6 本章小结65-66
• 第六章 采集站功能展示及实地运行情况分析66-73
• 6.1 功能展示66-70
• 6.1.1 数据采集发送功能展示66-67
• 6.1.2 与后台服务器交互功能展示67-68
• 6.1.3 与智能手机终端交互功能展示68-69
• 6.1.4 存储卡数据备份功能展示69-70
• 6.2 实地运行情况分析70-72
• 6.3 本章小结72-73
• 第七章 总结与展望73-75
• 7.1 工作总结73-74
• 7.2 工作展望74-75
• 参考文献75-78
• 附录78-80
• 致谢80-81

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