基于arm的农业智能温室控制系统设计

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1、基于ARM的农业智能温室控制系统设计摘要：为实现农业智能温室控制系统的智能控制。系统以ARM9嵌入式处理器为核心，将各类数字传感器收集的数据通过模糊控制算法进行处理，采用自动控制、GUl和远程监控等多种方式调整温室执行机构，在搭建的温室模型中取得稳定、可靠的运行效果。ARM系统比传统温室控制系统维护简单、功耗低、经济实用。较之同类设计。该系统开发了数字传感器驱动、图形化窗口、模糊控制程序、网络摄像头监控，实现了温室控制的智能化、网络化和可视化。关键词：ARM；嵌入式系统；智能温室控制系统；远程监控；模糊控制托普物联网了解到智能温室控制系统是近年来发展

2、起来的节约型设施农业技术，在充分利用自然资源的基础上，通过计算机综合控制，通过调节环境因子中的温度、湿度、光照强度等来获得作物生长的最佳条件，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。目前，荷兰、以色列等国的智能温室技术已经相当成熟，我国也曾多次引进其产品，但由于环境差异，荷兰采用的玻璃温室在国内的效果没有预期理想且造价过高，且关键技术对我国保密，于是国内多所大学及科研机构也进行过许多相关研究，设计方案包括单片机(MCU)控制、工业控制机(IPC)、PLC控制、分布式控制(DSC)等方法。传统的单片机控制系统运算能力较差，难以

3、完成复杂的控制算法；1PC控制系统布线复杂、维护困难；而PI。C控制系统造价高昂，应用不便[7]。针对这一问题，本设计采用基于ARM的嵌入式Linux控制系统。旨在提高温室系统网络支持、并发处理能力和系统稳定性，同时降低系统开发难度、成本和功耗，满足温室计算机控制系统13益复杂化的需要。而较之同类ARM控制系统，本系统开发了数字传感器驱动、图形化窗口、模糊控制程序、网络摄像头监控，实现了系统的智能化、网络化和可视化。1系统方案本设计基于ARM9平台开发平台，构建嵌入式开发环境，裁剪移植Linux操作系统。系统根据温度、湿度、光照强度传感器采集数据通过

4、控制程序调控，协调各执行机构对温室参数实施控制并对控制参数进行监测，从而为温室中的作物提供最佳的生长环境。系统具有多种运行模式。既可以根据农业专家给出的参数预设值实现无人值守的自动调控，也可以通过按键和触控屏进行手动控制以应对特殊情况；通过温室内的监控摄像头，可以在开发板的LCD上对温室进行现场监控，同时系统将摄像头通过ARM开发板连接到以太网，利用linux强大的网络功能，建立boa网络服务器。远程计算机作为客户机，只需登陆开发板的网址，就可以看到温室的录像并获得温室环境的数据。我们搭建了．一套温室模型用以检验温室控系统的性能，其构造和真实温室相同

5、，其中包括加热板、风扇、开窗电机等装置对应实际温室中的各种执行器件。考虑到实际的温室环境中会存在各类干扰信号，系统伞部采用新型的数字传感器，精度高，抗干扰能力强，使之可以在实际生产中有地得实现对温室的控制。2硬件系统设计系统的硬件结构如图1所示，图1整个系统包括ARM开发板、外围电路和温室模型三部分。农业智能温室控制系统原理构造图2．1ARM开发板开发板以三星公司的$3C2440A芯片为核心，$3C2440为ARM920T内核，采用5级流水线和哈佛结构，最高运行频率为400MHz，内置STN／CSTN／TFTI．CI)控制器，并提供了一套完整的通用外

6、围接口，从而免去了添加、配置附加外围接口的麻烦，有效地缩小了线路板的面积。外接64MBNand-Flash和64MBSDRAM，为系统开发提供了足够空间[8]。开发板的硬件资源主要包括：GPIO接口、RS232接口、以太网接口、USB接口、12C总线接口等，用以连接各类器件。开发板卜还带有一块触控屏，通过图形界面程序与用户进行交互，在直观展现温室环境状态的同时大大节省了IO端口，有利于扩展更多的传感器，扩大温室的控制范围。2．2传感器电路2．2．1温、湿度传感器本系统要求的温度控制范围为10～48℃，湿度控制范围为0．1％RH一100％RH，本系统选

7、用瑞士Scnsirion公司的SHTll数字温湿度传感器芯片。它高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、A／I)转换和加热器等功能集成到一个芯片上。测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测鼍值和高质量的露点计算功能。其测温精度为±0．4℃，测湿精度为±3．o％RH，符合系统要求[9]。SH7F11通过二线数字串行接口，硬件电路简单。其通信协议类似于12C总线，但时序有所不同。I)Aq、A数据线需要外接上拉电阻；时钟线SCK用于微处理器和SHTll之间通信同步，所以可以使用多个传感器公用一条时钟线，用以节省IO端口。2．2．2

8、光照传感器根据温室环境控制的要求，光照传感器的测量范围应在0"--12万lx，本系统选用的光照传感器为Int