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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）基于EasyARM1138的蔬菜大棚无线监控系统 ARM1138外围设备开发及数据综合处理摘 要随着蔬菜大棚智能技术的推广，如何利用通信技术以及自动监控技术控制大棚内部环境，提高大棚蔬菜产量，成为一个热门研究方向。本设计使用嵌入式微处理器EasyARM1138和无线通讯技术实现蔬菜大棚环境的检测和控制。通过数字式温度传感器DS18B20、湿度传感器以及CO2浓度传感器MS4100实现对蔬菜大棚内部温湿度、CO2浓度的检测，并将检测结果送到本地单片机AT89S52上，而AT89S52则通过无线收发模块将信号传输给远端的EasyARM1138，EasyARM
2、1138将信号处理显示后通过串口送到PC机上。上位机部分通过由LabVIEW开发的界面进行数据的显示、存储以及对历史数据的查询。LabVIEW是一种图形化的编程界面，实现对串口数据的显示和采集非常方便。在数据的传输方面，采用分时复用并添加标志的方法，实现对多种数据的区分传输。通过调试，本系统实现了对蔬菜大棚各环境参数的实时监控。关键词：EasyARM1138；数据检测；LabVIEW；无线通讯内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）Wireless monitoring system of greenhouse vegetables basing on EasyARM1138Periphera
3、ls development and date integrated treatment of EasyARM1138AbstractWith the development of vegetable greenhouse intelligent technology，how to make good use of communication technology and automated monitoring technology to control the internal environment of greenhouses and how to improve the produc
4、tion of greenhouse vegetable have become a hot research. In this design, embedded microprocessors EasyARM1138 and wireless communication technologies are used to detect and control the vegetable greenhouse environment.Detect the vegetables greenhouse internal temperature、humidity and CO2 density thr
5、ough the digital temperature sensor DS18B20, humidity sensor and CO2 density sensor MS4100,and send the test results to the local single-chip AT89S52.AT89S52 transmits signal to the remote EasyARM1138 through wireless transceiver module. EasyARM1138 signal processing will be displayed to the PC thro
6、ugh the serial port on board.In upper part, the interface which is developed by LabVIEW is used for data display, storage and query of historical data. LabVIEW is a graphical programming interface, which is used for the serial data display and collection. From the aspects of its data transmission, d
7、istinction transmission between a wide ranges of data is in the method of time-multiplexing and adding the logo.Through debugging, this system can monitor all the real-time environment of vegetables greenhouse.Key words: EasyARM1138; data detection; LabVIEW; wireless communication内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文
8、）目 录摘 要IAbstractII第一章 引言11.1 蔬菜大棚发展现状11.2 系统设计概述1第二章 系统总体设计32.1 硬件总体设计32.1.1 无线传输方式32.1.2 无线数据传输转接芯片32.1.3 PC机的数据接收方式52.2 软件总体设计5第三章 蔬菜大棚远程硬件设备开发73.1 EasyARM1138开发板简介73.2 无线电通讯简介93.3 串口通讯技术简介113.4 远端数据显示14第四章 EsayARM1138核心程序设计174.1 无线数据接收184.2 LCD数据实时显示184.3 串口数据发送18第五章 远程信息综合平台的构建215.1 虚拟仪器技术215.2
9、数据库技术225.3 具体应用程序的实现245.3.1 数据库访问程序255.3.2 账户登录程序285.3.3 账户管理程序295.3.4 串口数据采集程序325.3.5 数据存储及显示程序325.3.6 数据检索程序335.3.7 数据波形回放程序35第六章 系统整体调试366.1 蔬菜大棚远程设备调试366.1.1 LCD显示调试366.1.2 无线数据通讯调试366.2 远程数据管理调试37第七章 总结39参考文献40附录A42LCD显示程序42串口收发程序47主程序53致谢59内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 引言1.1 蔬菜大棚发展现状发展温室种植，是中国农业走现代化
10、道路的一种有效途径，对提高经济效益，改善农业生态环境具有十分重要的意义。随着人们对生活质量要求的提高，反季节蔬菜的市场显得捉襟见肘。在减少生产成本的基础上，如何实现大棚的智能化、提高温室蔬菜的产量，已成为亟待解决的问题。就我国而言，人们生活水平质量的提高使得对反季节蔬菜的需求激增，而我国的蔬菜大棚使用率还不是太高。温室生产以达到调节产期,促进生长发育, 提高质量和产量为目的。而温室设施的关键技术是环境控制调节温室内的湿度、温度、CO2浓度等环境因子，创造出植物生长的最佳环境。长期以来，我国大部分温室种植，仍是人工靠经验参数控制温室内的环境，人工控制工作效率低，工作强度大，并且环境的控制很难保证
11、做到最优。智能大棚的基本目标，就是为人们提供一个适宜、安全、方便和高效率的蔬菜培育环境，提供一种富有人性化的操作界面。本文设计的蔬菜大棚环境自动控制系统，是实现温室环境因子调节的自动控制和管理系统。1.2 系统设计概述本设计要完成一个远程数据采集系统，从其工作过程来看，首先是下位机的从机(8051单片机)通过传感器采集来温度、湿度、CO2浓度和光照强度信号并将数据通过无线传输模块发送到主机上，作为主机的LM3S1138接收到数据后通过串口将数据发送到上位机上，上位机利用LabVIEW建立的软件接收到数据后将数据存储到自建数据库中。在此过程中，从机可以根据采集到的数据发出控制信号，通过继电器起到
12、控制作用。本论文将着重介绍主机与上位机两方面。本设计所用到的技术主要有ARM芯片技术与虚拟仪器技术。LM3S1138采用为小封装应用方案而优化的 32位ARM Cortex-M3 v7M架构，是Luminary Micro公司 Stellaris所提供的首款基于ARMCortexTM-M3所提供的一系列微控制之一，它为对成本尤其敏感的嵌入式微控制器应用方案带来了高性能的32位运算能力。LM3S1138仅采用与Thumb兼容的Thumb-2指令集以获取更高的代码密度，集成嵌套向量中断控制器(NVIC)，使中断的处理更为简捷；精确的位操作(bit-banding)，不仅最大限度的利用了存储器空间而
13、且还改良了对外设的控制；4个通用定时器模块(GPTM)，每个提供2个16-位定时器，每个GPTM 可被独立配置进行操作，GPIO模块由8个物理GPIO模块组成，每个对应一个独立的GPIO端口(端口A，端口B，端口C，端口D，端口E，端口F，端口G和端口H)，每个GPIO端口都是同一物理块中的独立硬件的实例化(hardware instantiation)。LM3S1138 微控制器含有8个端口以及8个的这些物理GPIO模块，并可承受5V电压，具有2mA，4mA和8mA 引脚驱动能力。另外，LM3S1138有3个完全可编程的16C550-type UART，支持IrDA，并带有独立的16x8发送
14、(TX)以及16x12接收(RX)FIFO，可减轻CPU中断服务的负担，可编程设置FIFO长度，包括1字节深度的操作，以提供传统的双缓冲接口，具有标准异步通信位(开始位、停止位、奇偶位)，其USB接口提供虚拟UART的功能，不需要额外的接口电路，这为与PC机之间的串口通讯提供了有利条件。虚拟仪器技术，就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。同其他技术相比，虚拟仪器技术具有性能高、扩展性强、开发时间少、无缝集成四大优势。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。此
15、外，PC机可利用软件方法(LabVIEW)方便的管理外围设备，这为实现对串口的管理提供了方便。另外，LabVIEW可以利用LabSQL组件访问access数据库，这样就方便了数据的管理。第二章 系统总体设计2.1 硬件总体设计本系统的硬件包括数据采集模块、无线数据转接模块以及PC机部分。其中数据采集模块由单片机8052、AD0809以及传感器组成，这里不作过多介绍。下面就无线传输方式、无线数据传输转接芯片以及PC机数据接收方式三部分进行介绍。2.1.1 无线传输方式在远程数据信息方面，通讯方式的选择至关重要。就课题本身背景来说，蔬菜大棚环境较为偏僻，如果采用有线数据通讯方式，线路的铺设极不方便，而且成本较大，不利于整个系统的实际应用与推广，所以选择采用无线通讯的方式。对于无线通讯方式，有三种方案可供选择：无线电通讯、蓝牙通讯、GSM通讯。下面就三种无线通讯方式进行对比。表 2.1 无线通讯方式比较无线通讯方式最大传输距离最大传输速率开发成本开发难度无线电通讯510米9.67 kbps低低蓝牙通讯830米1Mbps较低较高GSM通讯3.5公里56Kbps高高由于本系统的应用场合是农业大棚，且数据传输速率要求不高，考虑到开发成
