# 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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