试析基于arm+cpld的农业温室温度实时控制系统的研究

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1、华中农业大学硕士学位论文基于ARM+CPLD的农业温室温度实时控制系统的研究姓名：焦哲勇申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：程友联20080601摘要温室技术是我国实现农业信息化的重要环节，温度是温室中的重要环境参数。实时控制是指在规定的时间内，系统必须做出相应的响应，是现代温室控制发展的更高要求。随着精细农业的发展，传统的大棚已经不能满足现代高精度、快速采集及响应的要求，由于温度的滞后性和难调控性，温度实时控制一直是温室控制的一大难题。本课题整合了CPLD与ARM的优点，提出运用CPLD硬件来实现数据采集，移植实时操作系统到ARM来实现复杂算法控制，采用高精度数

2、字传感器DSl8820，并设计出混合PID模糊控制器来实现温室的变温管理，这对于现代温室的智能化控制有着十分重要的实际意义。较传统温室，优点在于(1)它改变以往依靠单片机软件来实现传感器周期性采集，改用CPLD硬件产生数字传感器所需的读写时序，这种“以硬代软”的方案实时性好，且大大避免了软件运行时的不稳定性、系统冗余等先天缺陷。(2)操作系统能实现多任务、多线程以及友好的人机界面。试验以华中农业大学的华北型机械通风式连栋塑料温室为试验模型，选择了ALTERA公司的EPM7128SLC84．15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片为目标板，以PC机为宿主机，设计了实时

3、温度控制平台。主要工作：(1)概述了温度实时测控的必要性并介绍了CPLD、ARM技术及嵌入式实时操作系统的发展。(2)介绍了温度采集模块及CPLD与ARM通讯接口模块的设计。(3)通过ARM存储模块、LCD显示模块、串口模块、Rtl8019AS网口模块、uClinux操作系统模块等系统完成了本试验平台。(4)介绍混合PID模糊控制算法并通过Simulink工具箱进行了仿真，得出混合PID模糊控制器较经典PID控制具有更快的动态响应、更小超调、抗干扰强的结论。(5)最后，通过试验数据验证了整套系统实时采集的稳定性及可靠性，指出了本课题的不足之处和待改善的问题。关键词：ARMCP

4、LD实时温度嵌入式系统模糊PIDABSTRACTGreenhousetechnologyisanimportantparttemperatureisamainenvironmentalparameterofournationalagricultureinformation，ofit．Real．timecontrolmeansthatonesystemmustresponseinaccuratetime，whichisthehighterdemandofmodemgreenhouse．Withthedevelopmentofthepreciseagriculture．theco

5、nventionalgreenhouseCan’tmeettherequirementsofhigll·precision，fastresponseandspeedyacquisitionofthemodemagriculture．Temperaturecontrolhasalwaysbeenadifficultproblemofthegreenhouse’Smanagement，becausetemperatureiSuncontrollableandbackward．InthisdissertationCPLDandARMbotharewellused，themethod

6、whichcollectingthedatabythehardwareofCPLDisputforward，Real—timeembeddedoperatingsystemistransplantedtoARMfordealingwiththecomplicatedarithmetic，thedigitalsensorDS18820iSchoosed，andamixfuzzy．PIDcontrollerisdesignedtoachievedynamictemperaturemanagementofgreenhouse．Itissignificantforintellectu

7、alizedcontrolofmodemgreenhouse．Comparedwithconventionalgreenhousecontrol，ithastwovirtues：(1)IttransformStheusualmothedwhichcollectingthedatafromsensorbysoftwareofsingle—chiptohardwareofCPLD，“hardwareinsteadofsoftware”iswellatreal．timeandavoidstheinnatede