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1、 学号14092200196 毕业设计(论文)题目: 养殖场智能监控系统的设计作 者 徐 伟 届 别 2013届 院 别 信息与通信工程学院 专 业 电子信息工程 指导教师 陈 松 职 称 讲 师 完成时间 2013年5月20日 湖南理工学院毕业设计(论文)摘 要本设计构建了一套养殖场智能监控系统，通过对养殖场环境温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度及其它环境影响因素的实时监控，解决了人工管理与查巡监控难的问题。本系统由监测节点、主机、用户端三个部分组成。监测节点使用各类传感器检测养殖场环境因素，并通过无线通信网络将信息发送给主机。主机接受监测节点发来的信息，依据系统设定对信息进行处理，并做出相
2、应的操作，如智能调节、报警、短信通知用户等。用户端可以实时的接收到主机发送过来的环境信息，并可以通过短信方式对养殖场环境进行远程的监控。在本系统中，使用TI公司超低功耗无线芯片CC1101构建433Mhz无线网络，控制器使用ST公司的微功耗控制器STM32L151和STM32F103，真彩TFT触摸屏实现人机交互。相比于传统的养殖场监控系统，具有监测点布置灵活、监控面积广、低功耗、低成本、更人性化等优点，同时还具备防盗报警等附加功能。经测试，本系统操作简单、界面美观、功能完善、运行稳定，达到了预期设计要求，符合了现代社会人性化及智能化的特点，具有广阔的市场前景。关键词：养殖场；无线通信；传感网
3、络；STM32F103处理器；智能监控AbstractThe design to build a set of farms intelligent monitoring system. Real-time monitoring of the impact of the farms ambient temperature & humidity & light intensity & carbon dioxide concentration and other environmental factors. To solve the difficult problem of labor manage
4、ment and investigation patrol monitoring. The system consists of three parts of the monitoring node & the host & the client. The monitoring node uses various types of sensors detecting farms environmental factors and sends the information to the host through a wireless communication network. Host ac
5、cepts the information sent by the monitoring node set in accordance with the system processes the information and make the appropriate action, such as smart regulation & alarm & SMS notification user. Client real-time receiver to the host sent from the environmental information and remote monitoring
6、 via SMS farms environment. In this system, the use of TI s ultra-low -power wireless chip CC1101 to build 433MHz wireless network. The controller uses STs micro-power the controller STM32L151 and the STM32F103. True color TFT touch screen human-computer interaction. Compared to conventional farms m
7、onitoring system with flexible arrangement of monitoring points & monitoring a wide area & low power & low cost & more humane & also has additional features such as burglar alarm. After testing, the system operation is simple beautiful interface & complete functions & stable operation to achieve the
8、 desired design requirements. In line with the characteristics of modern society humane and intelligent and has broad market prospects.Key words: Farms;wireless communication ;sensor networks;STM32F103 processor;intelligent monitoring2 目 录摘 要IAbstractII目 录1第一章 绪 论11.1 养殖场智能监控的意义11.2 养殖场监控技术的发展历程11.3
9、 智能监控的国内现状分析2第二章 系统设计要求论证32.1 系统设计要求32.2 系统方案论证32.2.1 核心处理器选择32.2.2 温湿度传感器选择方案32.2.3 远距离通信方案42.2.4 供电方案42.2.5 显示模块方案52.3 系统框图52.4 本章小结6第三章 养殖场智能监控硬件设计73.1 主机MCU设计73.1.1 STM32F103ZET6功能简介73.1.2 STM32F103ZET6电路设计93.2 监测节点MCU设计93.2.1 STM32L151功能简介93.2.2 STM32L151电路设计113.3无线模块设计113.3.1节点的硬件结构113.3.2 RF芯
10、片CC1101介绍113.3.3 CC1101无线模块电路设计123.4 传感网络电路设计133.4.1温湿度传感器电路设计133.4.2 气体传感器电路设计133.4.3 光照强度电路设计133.4.4 热释红外传感器电路设计143.5 TFT真彩液晶电路14第四章 软件设计164.1 软件设计平台164.2 系统软件设计174.2.1 上位机监控系统设计174.2.2 主控制器STM32L103的程序设计174.2.3 CC1101协调器程序设计184.2.4 CC1101监控节点程序设计184.3 通信协议分析194.3.1 握手类帧结构204.3.2 监测类帧结构204.3.3 控制类
11、类帧结构204.3.4 数据传输过程214.3 联机调试21第五章 数据测试以及分析225.1 测试仪器225.2 数据测试及结果分析225.2.1 RF模块测试225.2.2 环境因子测试235.2.3 自动控制测量24总 结25参考文献26致 谢27附录一 程序代码28湖南理工学院毕业设计(论文)第一章 绪 论1.1 养殖场智能监控的意义针对现有养殖场存在的管理不善和资源浪费的现象，很多养殖场已经开始改革其管理方式，并得到了政府的支持。但是由于养殖者缺乏良好的管理意识和一套完善的管理方案，养殖者仍旧采用原始的管理方法管理他们饲养的家禽。其不正当的管理方案和技术的缺乏导致他们的经济收益下降，
12、很多管理者都放弃了原本的家族企业。同时，管理的不善也导致了很多资源的浪费和家禽的无故死亡。目前，个体养殖企业为了使其经济收益上升，已经开始采购和使用网上存有的监控系统，以节省其大量人力物力资源。而目前市场上存在的监控系统功能并不完善，而其监控面积狭窄、不易安装等缺点，浪费了大量成本，且效率不高。基于上述背景，本系统首次提出设计利用无线传感网络的多区域、多层次、低成本、远距离功能实现对养殖场的实时环境进行监控，采用无线传感网络和远程智能控制相结合的方式。不仅可以让管理者实时的了解养殖场的情况，如温度、湿度、光照等其他环境因素，还可以通过用户的预先设定，实现对养殖场环境的智能调节，如实现恒温、恒湿
13、等，通过远程客户端还可以实现对养殖场环境的远程控制。1.2 养殖场监控技术的发展历程养殖场监控技术起源于西方发到国家，20世纪50年代，专业型的高级养殖场便开始应用于农业生，养殖设备也开始广泛的应用于水产业和畜牧业。随着智能控制理论的进步和计算机技术的发展，养殖大棚作为其中一个重要的组成部分，其自动控制和管理技术不断提高，在世界各地得到了很好的发展。随着二十世纪70年代电子技术的飞速发展和微型计算机的出现，使养殖场环境监控技术产生了革命性的变化。80年代，随着微计算机技术的发展和价格的下降，同时人们对养殖场控制提出了更高的要求，以微型计算机为核心的智能养殖场环境监控系统，在西方得到了很大的发展
14、。近来来，养殖场环境监控系统迈入了网络化和智能化的阶段，国外现代化的养殖场设备已经发展到比较完备的程度，并形成了自己的体系标准。养殖场内各个环境因子都由微型计算机统一控制，检测传感器也越来越全面，如温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等。传感器的检测已经实现对各个环境因子的自动控制，如制动通风系统、加热系统、制冷系统等。微型计算机对系统的控制不仅仅是简单的、独立的、静态的、直接的数字控制。而是基于环境模型上的监督控制，以及基于专家系统上的人工智能控制。在发达国家，智能养殖场监控系统向着无人化、全自动化方向发展。1.3 智能监控的国内现状分析目前，我国养殖场监控系统的技术水平和智能化程度与欧美等发达国家相比还有一定的差距。根据多方面市场调查分析，国内市面上的大部分养殖场监控设备具有系统庞大、价格昂贵等特点。受技术水平和价格的限制，国内大部分养殖场采用传统的人工管理，虽然些区域装有摄像头，但节点监控的智能管理方案并没有得到实现。传统管理方式的缺陷显而易见，具有管理不便、不能实现智能调节、摄像头安装不灵活、报警不及时等缺点，无法做到对养殖场环境的智能监控和调节。而基于无线传感网络的养殖场监控系统是从大面积、多角度、智能化、人性化、低功耗等几大方面出发设计出来的，解决了目前养殖场管理存在的大部分问题，如一主多从，实现了多领域中多角度、多因素、
