基于ARM的温室环境实时监测系统的设计与实现

杨博 蔡春晓 雷声健 黄梁 黄麟锋 陈俊锦

【摘 要】针对目前温室控制系统自动化程度不高的现状，系统采用嵌入式ARM处理器，能够对温室的温度和湿度进行实时的检测和异常报警。实现对温室环境的温度和湿度的检测与控制，为智能农业的发展做出有益的探讨。

【关键词】ARM处理器；温湿度检测；智能农业

中图分类号：TP273 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）18-0046-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.020

【Abstract】In view of the current situation of low automation of the greenhouse control system， the embedded ARM processor is used in the system to detect and alarm the temperature and humidity of the greenhouse in real time. To realize the detection and control of temperature and humidity in greenhouse environment， and to make a useful discussion for the development of intelligent agriculture.

【Key words】ARM Processor； Temperature and Humidity Detection； Intelligent Agriculture

当前，随着自动化、智能化等高新技术应用于塑料大棚以及温室大棚，加上与各类现代化、智能化技术的结合。温室大棚越来越多的应用在植物的培植中。植物的生长离不了温度以及湿度，对温室体系中的温度以及湿度的检测成为现今最热门话题。本文针对目前温室控制系统自动化程度不高的现状，设计了基于ARM的温室环境实时监测系统。

1 系统总体设计

系统以ARM处理器STM32单片机为核心，系统主要包括电源模块、温湿度采集模块、显示输出以及控制模块、键盘输入模块和其他的辅助电路等，如图1所示。

2 系统硬件設计

2.1 核心处理器

STM32F103C8T6是一种中等容量增强型，32位基于ARM核心的带有64或128k字节闪存的微控制器、USB、CAN、7个定时器、2个ADC、9个通信接口的芯片。内置的ARM 32位Cortex-M3/32CPU 最高可到达72MHZ的工作频率，主存储器的0等待周期访问可达1.25DMips/MHZ。从64k或128k字节的闪存程序存储器与高达20k字节的SRAM使得芯片高度运行。在时钟、复位和电源管理方面有2.0-3.6伏供电和I/O引脚以及各类振荡器。芯片还包含2个12位的ADC；3个通用16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道以及增量编码器输入；和一个用于电机控制的PWM控制定时器；包含标准和先进的通信接口；7通道的DMA控制器；转换范围在0到3.6V的两个12位模数转换器；多达80个的快速I/O口，还有睡眠、停机和待机模式使得芯片的功耗更低，从36脚至100脚的五种不同封装形式更能外设配置的需求。

2.2 温湿度采集电路设计

DHT11传感器是一种高精度的数字式温度传感器。它包含校准数字信号的输出，是一种既能检测温度又能检测湿度的传感器。内置数字采集和温湿度传感模块，保证产品本身具有很高的正确率和较强的稳定性，可以长期稳定的测量数据。该传感器含有检测环境湿度和环境温度的部件，可以与8进制位的单片机相连接，因此产品具有质量高、速度快、抗干扰能力强、价格便宜等优点。电路连接图如图2所示。

2.3 显示电路设计

采用LCD1602显示屏，LCD1602 显示器具备着使用率高的特点，并且价格低廉，有工业字符性意义的液晶显示屏，具有多点字符的功能。它的模块部分字模存储器CGROM（Character Generator ROM）中固有的192个字模是使用率较高的，其中集合了八个自定义的字符，它的存储器的英文代码叫做CGRAM它具备有背光驱动电路功能和数据控制总线的功能来控制它的核心系统，数据在液晶显示屏幕上的时间的控制可以在连接核心芯片基础上，并且可以在关闭开关下得以实现，其模块电路如图3所示。

2.4 按键模块设计

按键模块选择独立按键，独立按键通过I/0口线方式组成每个部分的按键电路，每一条I/0口线占据各一个独立按键，它的I/0口的线上的按键的工作情况影响不到另外的I/O口线的执行情况，每个端口接口都有着一个按键部分接入，通过各个的按键电路情况来判断接入的状况，当将电阻下拉时候，并且的它的按键会弹起来，它的接口有着高电平的状况，内部口线接上电阻外围的电路，这样就可以不适用拉口电路，读取独立按键的方法分别为查询和中断的方式，其设计电路如图4所示。

按键模块分有四个按键，方便输入温度以及湿度的上下限，它们都各自加入10K的电阻作为上拉的功能，分别接入STM32F103C8T6的PB12，PB13，PB14，PB15引脚。

3 系统软件设计

通过调用每个模块的子程序来完成程序功能运行，本系统实现目的是对传感器收集的温湿度数据读取，并且通过在LCD1602显示屏显示数据，按键模块设置温度与湿度的预置，若超过预置会发生警报声并采取相应的控制措施，从而达到设计的目的，流程如图5所示。

4 结论

该系统能对温室环境进行实时检测，根据检测到温湿度，运用算法完成了自动调整温湿度的数值，实现温室环境智能监测。系统采用嵌入式ARM处理器，增强系统的实时性、可靠性和安全性，为农业温室环境检测发展做有益的探讨。

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