基于ARM微处理器的温室温湿度控制系统设计

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温室控制技术是随着自动检测技术、过程控制技术、通信技术以及计算机技术的发展而发展起来的现代农业工程技术。它是农业科学与传感器技术、信号处理、控制理论以及计算机技术等多学科的综合。温室环境控制的目的是为动植物提供良好的生长环境,对控制系统有特殊的要求。一方面,对系统的稳定性、可靠性要求高,对系统成本非常敏感;另一方面,它的控制对象是一个非线性、分布参数、时变、大延时、多变量耦合的系统,无法用传统的控制理论对其进行控制。因此,温室环境控制是一项十分复杂的工程,尽管国内外已经在该领域做了大量的研究,依然有很多内容有待探索。本论文首先综合分析了国内外设施农业和温室控制技术的发展现状,针对单栋中小型温室,利用32位高性能的ARM微处理器搭建一个具有良好人机交互性能的温室温湿度控制系统。选择以S3C44B0X作为系统的MCU;以温室环境中的两个主要影响因子温度和湿度作为控制对象。控制系统能够根据动植物在各个生长时期对温湿度的不同要求,自动调节温室内的温湿度,达到动植物最优生长的目的。在硬件方面,完成了温室温湿度控制系统控制器硬件电路设计;包括ARM微处理器核心电路以及键盘输入、液晶显示、串口通信、存储系统等外围电路的设计。在软件方面,成功移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ;实现了多任务的实时处理,使系统具有更好可靠性、稳定性和可维护性;为后续应用程序升级奠定了基础。在此基础上,编写了控制器应用软件,包括以下三个模块:数据采集模块,实现对温室温湿度的实时采集处理;串口通信模块,制定了完整的串口通信协议,实现与上位机的通信;在人机交互模块中,通过键盘与LCD实现了良好人机操作界面,能够实时显示和查询温室温湿度状态。在综合研究温室温湿度特点的基础上,对温室温湿度模糊解藕控制算法进行了理论研究,建立了模糊控制查询表。本论文综合运用嵌入式计算机技术、控制理论等多学科知识,针对农村中小型温室,设计了一种系统稳定、可靠性高、操作简单方便的温室温湿度控制系统,为温室自动化技术做了有益的尝试。
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