基于Wi-Fi Direct的果园监控系统设计

发布时间：2017-08-10 17:19

  本文关键词：基于Wi-Fi Direct的果园监控系统设计

  更多相关文章： 果园监控 嵌入式系统 Wi-Fi Direct 433MHz通信 μC/OS-III TCP/IP

【摘要】：利用物联网技术对果园内的环境因子、果树生长情况及周边环境状况进行实时检测,并及时传送并处理相关数据和图像,控制田间农业设施自动工作并做到对果园无人看管是果园智能监控技术的发展方向,对提高果园的生产效率和经济效益具有重要意义。论文深入研究了国内外果园监控技术的现状和发展趋势,针对当前监控系统不能快速地传输图像和深山野外通信不稳定的问题,提出了基于Wi-Fi Direct的果园监控系统设计方案,将Wi-Fi Direct、433MHz通信、传感器技术与嵌入式系统结合,搭建出一套的果园监控系统,实现了果园图像和环境因子的监控。系统硬件设计分成两部分,以STC12LE5A16S2单片机为核心,结合433MHz通信模块SI4432、温湿度传感器和电磁阀组成了环境因子监控节点;以ARM微控制器STM32F103RET6为核心,结合Wi-Fi Direct模块MR09、OV2640摄像头模块组成图像监控节点。系统软件设计包括将μC/OS-III操作系统的移植、TCP/IP协议栈移植到ARM中,建立起多线程开发平台,设计了摄像头、Wi-Fi Direct模块的驱动程序和图像传输通信程序;在单片机系统中,设计了土壤温、湿度采集程序、433MHz通信模块的驱动程序以及数据传输和电磁阀控制程序,数据在节点路径传输过程中,采取后一节点数据连接在前一节点数据之后,形成一个数据链的传输方式,提高了通信效率。用C#语言开发了上位机监控界面和与下位机之间的通信程序。完成了对整个系统的硬件、软件调试,测试结果表明,本课题设计的果园监控系统运行基本稳定,数据通信效率高,达到了预定的设计目标。进一步的工作是将数据和图像传送至云平台,让果农使用更加方便和经济。
【关键词】：果园监控 嵌入式系统 Wi-Fi Direct 433MHz通信 μC/OS-III TCP/IP
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP277;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势11-18
• 1.2.1 智能果园的研究现状与发展趋势11-14
• 1.2.2 Wi-Fi Direct技术的研究现状与发展趋势14-17
• 1.2.3 433MHz通信技术的研究现状与发展趋势17-18
• 1.3 论文研究内容与创新点18
• 1.4 论文章节安排18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 Wi-Fi Direct技术与系统整体方案设计20-32
• 2.1 Wi-Fi Direct技术20
• 2.2 Wi-Fi Direct通信协议20-24
• 2.2.1 P2P网络拓扑结构21
• 2.2.2 设备发现21-22
• 2.2.3 设备组网22-24
• 2.2.4 网络通信与管理24
• 2.3 系统整体方案的设计24-31
• 2.3.1 需求分析24-25
• 2.3.2 功能与技术指标25-26
• 2.3.3 系统整体方案26-29
• 2.3.4 系统关键问题的研究29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 系统硬件设计32-47
• 3.1 系统硬件框架32-33
• 3.2 硬件电路设计33-46
• 3.2.1 Wi-Fi Direct模块33-36
• 3.2.2 433MHz模块36-38
• 3.2.3 摄像头模块38-40
• 3.2.4 串口电路的设计40-41
• 3.2.5 传感器模块41-42
• 3.2.6 控制电路的设计42-43
• 3.2.7 电源电路的设计43-45
• 3.2.8 系统PCB板的设计45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第四章 系统软件设计47-78
• 4.1 系统软件架构47-48
• 4.2 μC的编程48-54
• 4.2.1 μC的移植49-51
• 4.2.2 μC的文件修改51-53
• 4.2.3 多线程运行53-54
• 4.3 LWIP协议栈的编程54-58
• 4.3.1 LwIP协议栈的初始化56-57
• 4.3.2 LwIP协议栈的应用57-58
• 4.4 驱动程序58-66
• 4.4.1 MR09驱动程序58-61
• 4.4.2 SI4432驱动程序61-62
• 4.4.3 OV2640驱动程序62
• 4.4.4 SHT71驱动程序62-65
• 4.4.5 GY-302 驱动程序65-66
• 4.5 图像监控节点通信程序66-69
• 4.6 环境因子监控节点程序69-71
• 4.7 控制程序的设计71-72
• 4.8 上位机软件的设计72-77
• 4.8.1 上位机界面的设计72-73
• 4.8.2 上位机软件的设计73-77
• 4.9 本章小结77-78
• 第五章 系统测试78-89
• 5.1 测试方案78
• 5.2 系统的硬件测试78-81
• 5.3 系统的软件测试81-88
• 5.3.1 图像监控节点测试81-84
• 5.3.2 环境因子监控节点和控制程序测试84-85
• 5.3.3 系统通信软件测试85-88
• 5.4 本章小结88-89
• 第六章 总结与展望89-90
• 6.1 总结89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-93
• 致谢93-94
• 攻读硕士学位期间取得的成果94

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本文编号：651952