基于STM32单片机的作物生长环境监控系统设计

2017-11-07谷沛尚田芳明常永新赵欣宇郭德占赵琛那阳

科技创新与应用 2017年30期

谷沛尚+田芳明+常永新+赵欣宇+郭德占+赵琛+那阳

摘要：利用传感技术对作物生长环境进行监测已经成为农业信息化的重要内容。文章以STM32单片机作为控制器，结合温湿度、光照传感器、土壤水分传感器、网络摄像机等实现对农作物生长环境信息的快速采集、存储、数据上传、分析等功能，为农户及农技人员掌握作物生长情况并进行生产决策提提供科学依据。

关键词：STM32；传感器；网络传输

中图分类号：S5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0043-02

随着科学技术的发展，高新技术与农业相结合已然成为中国农业发展的一种趋势。利用信息技术对农田作物生长信息进行实时监测，农作物的生长信息可为农业结构调整和农事活动提供科学的指导，依据采集的数据制定农田生产计划，已经成为农业部门指导生产的重要方法。当前，对作物生长环境进行监控的方法有很多，但大多为示范类项目，存在后期维护困难，价额昂贵等缺点。本文设计一种基于STM32的作物生长环境监控系统，以农田作物为研究对象，依据不同的环境及种植的作物基础上，安装采集设备，可实现土壤水分、空气温湿度和光照的检测及数据实时上传，用户可实时了解作物生长环境和生长情况、土壤墒情信息等，为作物植保等提供数据支撑。

1 系统设计

基于STM32的农田信息采集系统主要实现农田作物生长信息的监测，将生长环境数据进行远程实时在线监测、存储、显示等功能。存储的数据可进行分析用户提供近期或者历年的农田墒情情况，为后期的种植提供科学的数据支撑。

系统整体设计：

基于STM32的农田信息采集系统主要由农田墒情采集模块、网络数据传输模块、供电系统、SD卡存储模块、液晶显示模块与上位机实时监测模块五部分组成，主要功能如图1所示。

农田信息采集系统实时将土壤湿度、空气温度、湿度信号、光照强度信号经传感器采集到STM32，采集回的数据与时间存储到SD卡，在OLED液晶屏进行实时显示；串口转网络模块与主板上的RS458相连接，STM32控制芯片将传感器采集的数据进行处理，然后通过串口转网络模块内部的TCP/IP协议接入Internet网络，传输到指定的服务器，在上位机上进行显示及存储。

2单元电路设计

2.1 控制系统设计

选用STM32F103RCT6 T6 这种一种高性能、低价格的处理芯片作为系统的主控芯片，功能强大，外部设备配置丰富，适合实时多通道数据采样与处理。本系统所用的STM32最小系统包括系统外部震荡器，JTAG接口电路，系统启动电路，电源电路，上电复位电路。

2.2 电源设计

系统需要电源为5V电源及3.3V电源，分别采用LM2576和TPS7333实现。具体电路如图2、图3所示。

2.3 存储模块

本系统的数据存储选择SD卡连接到SDIO接口，使用SDIO接口通讯。SDIO的信号传输模式有SPI、1-bit、4-bit三种。在SPI，8脚位被当成中断信号引脚，其它脚位的功能和通信协定与SD记忆卡的标准规范一样。

2.4 传感器及影像采集设备的选择

由于本系统微控制器与传感器之间采用485通信方式，故所有传感器必须具有485接口，选择温湿度、光照传感器一体传感器，土壤水分传感器选择防水效果好的水浸型，作物影像信息采集选择具有网络输出功能的网络摄像机实现。

3 系统软件设计

控制器控制传感器采集、处理、存储到SD卡、写入到OLED中并将其显示出来。图4为系统主程序流程图。

4 结束语