基于物联网的食用菌远程监控系统设计
发布时间：2021-11-07 04:59
针对人工栽培食用菌技术落后现状,利用物联网技术和现代控制技术设计一款食用菌远程监控系统。系统由数据采集节点、数据集中器和远程数据中心三大部分组成。数据采集节点由CC2530单片机、蓝牙通信模块、数据显示模块和工业级的传感器等电路组成;数据集中器由CC2530单片机、ARM控制器、LCD显示器和GPRS通信模块组成。通过移植TI公司的Zstack2007协议栈实现各节点组网。数据采集节点把采集数据通过无线方式发到数据集中器,数据集中器通过GPRS通信模块发到远程数据中心。测试结果表明,本系统工作稳定、满足设计要求。
【文章来源】：科技创新与应用. 2020,(20)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统总框图
图2为本系统的采集节点硬件设计原理框图，主要由工业级传感器（光照传感器、CO2传感器和温湿度传感器）、RS485接口、CC2530控制器、数码驱动芯片TM1650、数码管显示模块、电流驱动芯片ULN2003、继电器和蓝牙通信模块组成。在设计本系统时，为了提高可靠性，选用工业级别的光照、CO2和温湿度传感器。由于这些传感器均采用RS485 Modbus通信协议，为了实现CC2530控制器与传感器之间通信，要设计RS485接口电路，如图2所示，RS485接口芯片的1、4引脚为信号输出和输入脚，RS485接口芯片的2、3引脚数据传输方向控制引脚。数码管显示模块用于显示湿度、湿度、CO2深度和光照数据值。蓝牙通信模块为本系统的输入模块，用户可以通过手机的蓝牙模块与本模块通信，通过运行手机APP程序，可以方便的修改本系统的控制参数值。TM1650是一款数码管专用驱动芯片，其内置一个标准串行通信接口。继电器的正常工作时，需要几十毫安的驱动电流，而CC2530的I/O驱动能力非常有限，因此，在本系统中采用一片ULN2003大电流驱动芯片来驱动继电器工作。在CC2530单片机中运行采集节点协议栈，当成功加入网络之后，节点周期性的采集环境参数数据，并把数据发回数据采集器。2.2 数据集中器硬件电路设计
图3为本系统的数据集中器硬件设计框图，采用以ARM为控制器的设计结构。数据集中器主要由ARM控制器、SDRAM储存器、FLASH储存器、SD卡、USB通信接口、触摸屏显示器、UART接口、GPRS通信模块、CC2530单片等组成。ARM控制器选用了三星公司的S3C2440A处理器；SDRAM存储器采用HY57V561620存储芯片，其容量扩充到2MB;FLASH储存器采用K9F1208存储芯片，其容量大小为512M，其作用是，储存嵌入式系统中部分代码和数据。SD卡是数据集中器的外部存储设备，作为本地存储设备，其作用是，能把终端采集到的数据保存一段时间，方便用户查询。在S3C2440A芯片上有3个互相独立的异步UART口，一个分配给CC2530单片机，一个分配给GPRS通信模块，另一个分配给MAX232 PC机串口。GPRS通信模块采用安信可公司的A6 GPRS芯片，支持GPRS数据业务，最大下载数据速率高达85.6Kbps，上传数据速率高达42.8Kbps。在A6 GPRS芯片中还内置TCP/IP通信协议，并支持通过AT命令对GPRS模块进行配置。数据集中器的CC2530单片机运行协调器协议栈，负责网络的建立、维护和接收采集节点发回的数据。当CC2530单片机接收完所有节点数据后，把所有的数据以数据包形式通过串行通信口发给ARM处理器。ARM处理器接收到数据之后，一方面把数据存储在本地的SD卡里，一方面把这些数据通过GPRS发到远程的数据监控中心，为用户提供远程的网络数据服务。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网的食用菌环境智能控制系统研究[J]. 严志雁,丁建,陈桂鹏,梁华. 江西农业学报. 2019(12)
[2]基于CC2530与CC3200的室内环境监测系统设计[J]. 蔡俊豪,曹广忠,彭业萍,周受钦. 现代电子技术. 2019(10)
[3]基于CC2530的温湿度无线数据采集[J]. 葛华,汤晓燕. 沙洲职业工学院学报. 2019(01)
[4]基于物联网木耳栽培控制系统[J]. 李建军,姜永成,孟庆祥,单琪凯,王岩,华秀萍. 中国农机化学报. 2018(08)
[5]大功率太阳能LED路灯恒流驱动电源设计[J]. 杨秀增,杨仁桓. 现代电子技术. 2017(06)
[6]基于CC2530和嵌入式Web服务器的智能灌溉系统[J]. 张庆辉,祝志远,齐仁龙. 中国农机化学报. 2016(07)
[7]基于物联网的温室大棚环境监控系统设计方法[J]. 廖建尚. 农业工程学报. 2016(11)
[8]基于物联网的温室智能监控系统设计[J]. 秦琳琳,陆林箭,石春,吴刚,王云龙. 农业机械学报. 2015(03)
[9]基于Android手机的农业环境信息采集系统设计与实现[J]. 陈桂鹏,严志雁,瞿华香,苏小波,宋晓,丁建. 广东农业科学. 2014(13)
[10]基于CC2530的无线传感器网络网关节点的设计[J]. 陈克涛,张海辉,张永猛,张杰,吴婷婷. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2014(05)
本文编号：3481210
【文章来源】：科技创新与应用. 2020,(20)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
系统总框图
图2为本系统的采集节点硬件设计原理框图，主要由工业级传感器（光照传感器、CO2传感器和温湿度传感器）、RS485接口、CC2530控制器、数码驱动芯片TM1650、数码管显示模块、电流驱动芯片ULN2003、继电器和蓝牙通信模块组成。在设计本系统时，为了提高可靠性，选用工业级别的光照、CO2和温湿度传感器。由于这些传感器均采用RS485 Modbus通信协议，为了实现CC2530控制器与传感器之间通信，要设计RS485接口电路，如图2所示，RS485接口芯片的1、4引脚为信号输出和输入脚，RS485接口芯片的2、3引脚数据传输方向控制引脚。数码管显示模块用于显示湿度、湿度、CO2深度和光照数据值。蓝牙通信模块为本系统的输入模块，用户可以通过手机的蓝牙模块与本模块通信，通过运行手机APP程序，可以方便的修改本系统的控制参数值。TM1650是一款数码管专用驱动芯片，其内置一个标准串行通信接口。继电器的正常工作时，需要几十毫安的驱动电流，而CC2530的I/O驱动能力非常有限，因此，在本系统中采用一片ULN2003大电流驱动芯片来驱动继电器工作。在CC2530单片机中运行采集节点协议栈，当成功加入网络之后，节点周期性的采集环境参数数据，并把数据发回数据采集器。2.2 数据集中器硬件电路设计
图3为本系统的数据集中器硬件设计框图，采用以ARM为控制器的设计结构。数据集中器主要由ARM控制器、SDRAM储存器、FLASH储存器、SD卡、USB通信接口、触摸屏显示器、UART接口、GPRS通信模块、CC2530单片等组成。ARM控制器选用了三星公司的S3C2440A处理器；SDRAM存储器采用HY57V561620存储芯片，其容量扩充到2MB;FLASH储存器采用K9F1208存储芯片，其容量大小为512M，其作用是，储存嵌入式系统中部分代码和数据。SD卡是数据集中器的外部存储设备，作为本地存储设备，其作用是，能把终端采集到的数据保存一段时间，方便用户查询。在S3C2440A芯片上有3个互相独立的异步UART口，一个分配给CC2530单片机，一个分配给GPRS通信模块，另一个分配给MAX232 PC机串口。GPRS通信模块采用安信可公司的A6 GPRS芯片，支持GPRS数据业务，最大下载数据速率高达85.6Kbps，上传数据速率高达42.8Kbps。在A6 GPRS芯片中还内置TCP/IP通信协议，并支持通过AT命令对GPRS模块进行配置。数据集中器的CC2530单片机运行协调器协议栈，负责网络的建立、维护和接收采集节点发回的数据。当CC2530单片机接收完所有节点数据后，把所有的数据以数据包形式通过串行通信口发给ARM处理器。ARM处理器接收到数据之后，一方面把数据存储在本地的SD卡里，一方面把这些数据通过GPRS发到远程的数据监控中心，为用户提供远程的网络数据服务。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网的食用菌环境智能控制系统研究[J]. 严志雁,丁建,陈桂鹏,梁华. 江西农业学报. 2019(12)
[2]基于CC2530与CC3200的室内环境监测系统设计[J]. 蔡俊豪,曹广忠,彭业萍,周受钦. 现代电子技术. 2019(10)
[3]基于CC2530的温湿度无线数据采集[J]. 葛华,汤晓燕. 沙洲职业工学院学报. 2019(01)
[4]基于物联网木耳栽培控制系统[J]. 李建军,姜永成,孟庆祥,单琪凯,王岩,华秀萍. 中国农机化学报. 2018(08)
[5]大功率太阳能LED路灯恒流驱动电源设计[J]. 杨秀增,杨仁桓. 现代电子技术. 2017(06)
[6]基于CC2530和嵌入式Web服务器的智能灌溉系统[J]. 张庆辉,祝志远,齐仁龙. 中国农机化学报. 2016(07)
[7]基于物联网的温室大棚环境监控系统设计方法[J]. 廖建尚. 农业工程学报. 2016(11)
[8]基于物联网的温室智能监控系统设计[J]. 秦琳琳,陆林箭,石春,吴刚,王云龙. 农业机械学报. 2015(03)
[9]基于Android手机的农业环境信息采集系统设计与实现[J]. 陈桂鹏,严志雁,瞿华香,苏小波,宋晓,丁建. 广东农业科学. 2014(13)
[10]基于CC2530的无线传感器网络网关节点的设计[J]. 陈克涛,张海辉,张永猛,张杰,吴婷婷. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2014(05)
本文编号：3481210
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