基于ARM微處理器的溫室溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,各式各樣的溫室在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。溫室測(cè)控技術(shù)作為溫室生產(chǎn)中重要的組成部分也成為目前國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。隨著以ARM為核心的32位高性能微處理器的出現(xiàn)、控制技術(shù)的發(fā)展以及傳感器應(yīng)用技術(shù)的成熟,在這些技術(shù)背景下使得開(kāi)發(fā)一種新的溫室測(cè)控系統(tǒng)成為可能。
　　 本研究首先綜合分析了國(guó)內(nèi)外溫室技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和嵌入式技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,針對(duì)中小型溫室,采用由廣嵌公司研發(fā)生產(chǎn)的基于S3C2440A微處理器

2、的開(kāi)發(fā)板搭建了一個(gè)具有良好人機(jī)交互性能的溫室測(cè)控系統(tǒng),選擇溫室中溫度和濕度兩個(gè)主要環(huán)境因子作為控制對(duì)象,控制系統(tǒng)能夠根據(jù)作物在各個(gè)生長(zhǎng)階段對(duì)溫濕度的不同要求,自動(dòng)調(diào)節(jié)溫室中的溫濕度,從而達(dá)到作物最佳生長(zhǎng)環(huán)境的需求。下面將主要研究?jī)?nèi)容介紹如下:
　　 (1)在硬件方面,溫室測(cè)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)主要包括微處理器核心電路、環(huán)境因子數(shù)據(jù)采集電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路等。微處理器核心電路是溫室環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)的重要組成部分,由處理器S3C2440

3、A、系統(tǒng)復(fù)位電路、時(shí)鐘與電源電路、存儲(chǔ)系統(tǒng)電路等組成,該模塊的主要功能是運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)中各硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,處理實(shí)時(shí)采集到的環(huán)境因子數(shù)據(jù),根據(jù)多因子控制算法,對(duì)溫室環(huán)境中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；數(shù)據(jù)采集電路模塊主要功能是通過(guò)溫室環(huán)境中的溫濕度傳感器實(shí)時(shí)采集溫室環(huán)境因子信息,由于傳感器的輸出信號(hào)已經(jīng)是數(shù)字信號(hào),因此將采集到的環(huán)境因子信息直接傳輸?shù)轿⑻幚砥髦羞M(jìn)行相關(guān)處理；執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路模塊主要功能是根據(jù)溫室環(huán)境的變化,由微處理器發(fā)出信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行機(jī)

4、構(gòu),從而驅(qū)動(dòng)天窗系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境的調(diào)控。
　　 (2)在軟件方面,構(gòu)建嵌入式linux系統(tǒng)是進(jìn)行控制器應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和傳感器驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ),根據(jù)開(kāi)發(fā)板具體的硬件配置和參數(shù),成功移植了嵌入式linux操作系統(tǒng),主要包括u-boot移植、linux內(nèi)核的移植、根文件系統(tǒng)的制作三個(gè)方面,實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)的實(shí)時(shí)處理,使系統(tǒng)具備了良好的可靠性、穩(wěn)定性和可維護(hù)性,也為今后應(yīng)用程序的升級(jí)打下了基礎(chǔ)。在搭建好的linux系統(tǒng)基礎(chǔ)上

5、,編寫(xiě)了控制器應(yīng)用軟件,主要包括以下三個(gè)模塊:數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊、人機(jī)交互模塊。另外,針對(duì)本文中使用到的溫濕度傳感器也開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序,并成功加載到內(nèi)核中,從而實(shí)現(xiàn)了溫濕度傳感器的調(diào)用。
　　 (3)溫室環(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)多變量、非線性、時(shí)變、滯后的系統(tǒng),而且各變量之間存在很強(qiáng)的耦合關(guān)系,很難建立其準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。在綜合分析溫室溫濕度特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和FALCON網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的多因子控制算法。該算法