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范留伟. 基于STM32的猪舍环境自动监控系统的设计

范留伟. 基于STM32的猪舍环境自动监控系统的设计

作者: hurl | 来源:发表于2017-03-31 22:02 被阅读0次

    # 范留伟. 基于STM32的猪舍环境自动监控系统的设计

    ## 1.绪论

    - 1.影响因子

    - 温度

    - 适宜温度

    - 母猪

    - 15~19℃

    - 小猪

    - 30~32℃

    - 调节温度

    - 降温

    - 滴水降温系统

    - 应用于夏季分娩

    - 集中细雾降温法

    - 针对保育舍

    - 局部环境射流蒸发降温法

    - 针对南方开放型猪舍

    - 供暖

    - 智能电地暖供暖方式

    - 湿度

    - 通风

    - 光照

    - 有害气体

    ## 2.系统概述

    - 2.1.设计任务

    ```

    (1)设备环境要求:温度-10℃~50℃;相对湿度 30%~85%;

    (2)能检测猪场的温度、湿度、CO2 浓度、NH3 浓度、H2S 浓度、光照度等参数,并显示出来;

    (3)温度的误差为±1 度,湿度、CO2 浓度、NH 3 浓度、H 2 S 浓度、光照度的误差为±3~5%;

    (4)可以控制风机、通风小窗、卷帘、湿帘、灯光、加热等设备;

    (5)通过感应室内外温度,实现各风机开启与关闭,通过感应压力调节通风小窗系统开启与关闭;

    (6)可实现春夏秋冬不同季节,通风模式的转变。

    ```

    - 2.2. 总体构思

    - 监测指标

    - 温度

    - 湿度

    - 光照

    - 氨气

    - 硫化氢

    - 二氧化碳

    - 系统构成

    - 上位机子系统

    - 人机交互界面

    - 主机子系统

    - 接受并显示从机节点发来的测量数据

    - 从机子系统

    - 实时测量6个环境因子

    - 根据控制阈值得出的控制策略,驱动各个执行设备调控各环境参数

    - 2.3 控制器和通信总线的选择

    - 控制器

    - PLC

    - DCS

    - IPC

    - MCU

    - STM32

    - FCS

    - 通讯总线

    - 485总线

    - CAN总线

    - 工业以太网总线

    - ZigBee总线

    - 2.5系统构成

    - 主机STM32

    - CAN节点

    - 带有CAN控制器的STM32

    - CAN收发器TJA1050

    - 传感器模块

    - 继电器模块

    - 控制风机

    - 湿帘电机

    - 水泵电机

    - 遮阳帘电机

    - 供水电磁阀

    - 加热电磁阀

    - 按键模块

    - 电源模块

    - 5V

    - 3.2V

    - 报警模块

    - 调光模块

    - 2.6 控制策略

    - 温湿度指数

    - 有害气体浓度

    - 氨气

    - 18~25ppm

    - 34~45ppm

    - 50ppm

    - 硫化氢

    - 10ppm

    - 30ppm

    - 80ppm

    - 二氧化碳

    - 1000ppm

    - 2000ppm

    - 5000ppm

    - 光照强度

    - 发光体和遮阳帘协同调控

    ## 3. 硬件电路设计

    - 3.1 元器件选型

    - 主控芯片

    - STM32F103VET6

    - 闪存

    - 512k

    - SRAM

    - 64K

    - 定时器

    - 4个通用

    - 2个高级

    - 2个基本

    - 通信接口

    - SPI(I²S)

    - I²C

    - 2个

    - USART/UART

    - 5个

    - USB

    - 1 个(USB2.0 全速)

    - CAN

    - 1 个(CAN2.0B 主动)

    - SDIO

    - 1

    - GPIO端口

    - 80

    - 12 位 ADC 模块(通道数)

    - 3(16)

    - 12 位 DAC 模块(通道数)

    - 2(2)

    - 满足主频 72MHz

    - 传感器

    - 温湿度

    - SHT75插针型

    - 气体传感器

    - TGS826

    - TGS825

    - TGS4161

    - 光照

    - GY-30

    - 3.2 硬件电路

    - 组成

    - 7个按键

    - S1配置按键

    - S234功能选择按键

    - S5

    - 上/下限选择按键

    - 时/分选择按键

    - S67 +-1按键

    - 串口收发芯片

    - MAX3232

    - 与上位机连接

    - CAN收发芯片

    - TJA1050

    - 主机与从机相连

    - 从机子系统组成

    - 5个传感器

    - 6个继电器

    - MOC3021光耦芯片

    - 隔离弱电和强电

    - 控制发光体发光强弱

    - TJA1050

    - 最小系统设计

    - 电源设计

    - 按键设计

    - LCD接口电路设计

    - 15脚PSB的电平状态

    - 串行

    - 并行

    - 传感器电路设计

    - 数字传感器电路

    - 通过I²C与MCU相连

    - SCK、SDA

    - 气体传感器电路

    - 继电器驱动电路设计

    - 外电源单独供电

    - 蜂鸣器驱动电路设计

    - CAN通信电路设计

    - 串口通信电路设计

    - MAX202

    - 3.3 PCB印制电路板设计

    - Protel

    - 将各个部分单独设计成PCB板,拼成一个完成的系统

    ## 4. 系统软件设计

    - 4.2 主机子系统整体设计

    - GPIO口分配

    - 主机循环

    - 输入输出方案

    - 1.通过按键-LCD进行人机交互

    - 2. 通过串口实现上位机监控功能

    - 4.3 从机子系统整体设计

    - GPIO口分配

    - 从机循环

    - 1. 初始化

    - 2. 通过CAN总线接收数据

    - 3. 采集信号

    - 4. 判断数据是否超限,并决定是否驱动执行设备

    - 5. 采集信号值以及执行设备运行标志返回主机

    - 4.4 模块驱动设计

    - 按键

    - 串口

    - LCD

    - 传感器

    - 继电器

    - 调光

    - 蜂鸣器

    ## 5. 系统调试与模拟测试

    - 系统调试

    - 串口

    - 按键-LCD

    - 光照

    - 温湿度

    - 模拟电压测试

    - 继电器驱动

    - CAN通信

    - CAN配置

    - 1. GPIO口配置

    - 2. 模式配置

    - 3. 滤波器配置

    - 4. 中断优先级配置

    - 程序分析

    - 从机程序

    - 主机程序

    ## 6. 总结与展望

    - 展望

    - 将数据传到网上

    - 调光模块出现问题,交流信号非线性

    - 改进算法

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