CN214376067U - 基于stm32实时嵌入式系统ucosiii的智能温室系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，包括主控模块、显示模块和电源模块，所述显示模块与所述主控模块电性相连，所述电源模块与所述主控模块信号相连，所述主控模块电性连接有温度传感模块、土壤湿度传感模块和光照强度传感模块，所述主控模块设置为STM32F103ZET6单片机。本方案，通过采用STM32F103ZET6单片机进行控制，内部集成了模数转换器，不需要在外部电路中加专用A/D转换器，整体的成本相较于直接通过电脑控制，成本更低。

Description

基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统

技术领域

本申请涉及温室控制技术领域，具体而言，涉及基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统。

背景技术

我国是农业大国，在农作物的种植中，育种占着非常重的地位，育种一般需要用到温室，如何对温室的工况进行控制，以达到良好的育种效果，对育种起到至关重要的作用。

目前，对于温室的控制，一般是设计一个专门的控制系统，配置各种各样的传感器，并通过电脑进行工况的控制和调节，这就导致系统整体的成本较高，无形中增加温室整体的建设成本，影响系统的建设和后续的推广使用。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，以改善相关技术中成本较高，难以推广使用的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，包括主控模块、显示模块和电源模块，所述显示模块与所述主控模块电性相连，所述电源模块与所述主控模块信号相连，所述主控模块电性连接有温度传感模块、土壤湿度传感模块和光照强度传感模块，所述主控模块设置为STM32F103ZET6单片机。

在本申请的实施例中，所述显示模块设置为LCD显示器，所述显示模块信号连接有遥控模块，所述遥控模块设置为红外遥控器。

在本申请的实施例中，所述温度传感模块设置为DS18B20温度传感器。

在本申请的实施例中，所述土壤湿度传感模块设置为抗腐蚀型土壤湿度传感器。

在本申请的实施例中，所述光照强度传感模块由PCF8591连接光敏电阻构成。

在本申请的实施例中，所述电源模块输出的电压为5V。

在本申请的实施例中，所述主控模块电性连接有三个继电器，三个所述继电器分别与温室的水泵、制冷器件和制热器件电性相连。

在本申请的实施例中，所述主控模块电性连接有PWM驱动器，所述PWM驱动器预温室的补光灯电性相连。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：通过上述设计的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，使用时，通过温度传感模块检测温室内的温度，通过土壤湿度传感模块检测温室内土壤的湿度，通过光照强度传感模块检测温室内的光照强度，然后分别将检测信息传输给主控模块，主控模块将信息通过显示模块进行显示，并通过主控模块控制温室中相应设备的运行，进而对温室的工况进行调整，通过将主控模块设置为STM32F103ZET6单片机，整体的成本相较于直接通过电脑控制，成本更低。

附图说明

图1为根据本申请实施例提供的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统的模块示意图；

图2为根据本申请实施例提供的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统的电路示意图；

图3为根据本申请实施例提供的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统的主控模块引脚示意图；

图4为根据本申请实施例提供的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统图2中半侧部分电路示意图；

图5为根据本申请实施例提供的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统图2中另半侧部分电路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

请参阅图1-图5，本申请提供了基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，包括主控模块、显示模块和电源模块，所述显示模块与所述主控模块电性相连，所述电源模块与所述主控模块信号相连，所述主控模块电性连接有温度传感模块、土壤湿度传感模块和光照强度传感模块，所述主控模块设置为STM32F103ZET6单片机。

需要说明的是，STM32F103ZET6单片机内部集成了模数转换器，不需要在外部电路中加专用A/D转换器，且它的I/O资源非常丰富。各模块间在软件编码UCOSIII系统下被分成一个个任务，通过移植的系统对各任务模块进行管理，实现任务间的协调；

且单片机上集成512KB的Flash存储器，单片机同时也有64KB的SRAM存储器，2.0V到3.5V的电源供电和2.0到3.5V的I/O接口的驱动电压。单片机上拥有掉电复位电路，上电复位电路和可编程的电压探测器，内嵌8MHz的RC振荡电路，16MHz的晶振，单片机内部的RC振荡电路（40kHZ），作为CPU时钟的内置的PLL，休眠、停止、待机模式是它的三种低功耗工作方式。

所述显示模块设置为LCD显示器，所述显示模块信号连接有遥控模块，所述遥控模块设置为红外遥控器，LCD显示器采用3.5寸TFTLCD彩屏，用来实现温室湿度，温度，光强的显示，用户可以通过红外遥控设置温室内各系数的阀值，TFTLCD的中文称谓叫做薄膜晶体管液晶显示器，TFTLCD 与 TNLCD和STNLCD 的矩阵有很大的区别，区别之处在于液晶显示屏上的每一个像素点都对应着一个薄膜晶体管，这种特别的设计结构削弱非选通时带来的串扰，这就造成了液晶显示屏的静态特性与扫描线数不相关，从而很大程度地增强了画面的质量；红外遥控器有着抗干扰能力强，成本较低，能够可靠传送信息的优点，功耗很低，易于实现等显著优点。

所述温度传感模块设置为DS18B20温度传感器，工作时电压需要控制在直流3.0-5.5V，因此可以直接连接单片机的供电系统，设计简单。单总线接口方式给器件连接带来了便利，因此温度传感器在与微处理器连接时，完成双向的通信只需要使用一根线。大大提高了系统的抗干扰性。此温度传感器的便利的优点就是不需要任何外围元件即可使用，它可以测得的温度范围是-55℃到+125℃，精度在±0．5℃，且能与单片机进行半双工的通信。

所述土壤湿度传感模块设置为抗腐蚀型土壤湿度传感器，抗腐蚀型土壤湿度传感器内部拥有稳压模块，支持3.3-5.5V的宽电压工作环境，意味着驱动湿度传感器不需要更多的器件去分压，输出电压在0-3.0V之间，这就可以直接连接在嵌入式单片机的A/D转换通道上进行湿度数据的处理。

所述光照强度传感模块由PCF8591连接光敏电阻构成，光照强度传感模块与单片机的信息交流依靠I2C协议。PCF8591是独立供电，功耗低，8-bitcmos数据获取转换的器件，其拥有4个模拟输入引脚，1个模拟输出引脚和1个串行的I2C的总线接口，其模块集成了光敏电阻，使用者可以采集环境光强通过它的A/D转换功能。

所述电源模块输出的电压为5V，单片机的额定电压在5V，本设计采用的电源模块就来源于220V到12V的变压器再经变压致5V，之所以选择12V变压是因为外部控制模块需要，这样对于本设计来说只需要再增加一个12V转5V的变压器就可以实现嵌入式单片机的供电。

所述主控模块电性连接有三个继电器，三个所述继电器分别与温室的水泵、制冷器件和制热器件电性相连，制冷器件采用半导体制冷片，外附加导热设备，单片机型号TEC1-12517，最大温差可达到62摄氏度，额定电压是12V，最大功率可达到142W，配合12V继电器可由嵌入式单片机引脚电平控制完成降温，同理升温也是由单片机配合12V继电器控制电热丝进行升温，以完成温室内温度的控制；制热器件采用电热片。

所述主控模块电性连接有PWM驱动器，所述PWM驱动器预温室的补光灯电性相连，补光灯利用了12只LED小灯泡串联1K欧姆的电阻一同并联在一起，单片机输出PWM驱动器控制L298N驱动模块输出高伏特PWM驱动器控制信号控制小灯泡的亮度，设计中通过控制不同的占空比设置了9个不同等级的补光强度。

需要说明的是，A/D转换器采用嵌入式单片机内部的A/D转换器。STM32F103ZET6最多支持18个A/D通道，最多可测量16个外部信号，它拥有有自动校准功能，是12位逐次逼近型的模拟数字转换器，最快转换速率1us，能提供精确和高效的A/D转换，给温室的湿度精确的测量，便于控制。

具体的，该基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统的工作原理：使用时，湿度传感器将采集的土壤湿度信息通过模拟量的形式传输到主控模块的A/D口，然后主控模块通过A/D转换分析处理得出了湿度，并在LCD显示器上显示。当采集的土壤湿度小于预先设定的湿度阀值时，主控模块通过控制继电器启动水泵对温室进行灌溉。

光照强度传感模块利用PCF8591AD转化光敏电阻电信号为数字信号，之后传递给主控模块光强参数，并在LCD显示器上显示。当采集的光照强度小于预先设定的光强时，主控模块输出PWM波通过驱动模块启动LED灯泡进行补光。

温度传感模块利用DS18B20温度传感器测量温度与主控模块交流并在LCD显示器上显示温度，当温度低于设置阀值时，主控模块通过继电器控制制热器件，进行制热，当温度高于设置阀值时，主控模块通过继电器控制制冷器件进行制冷。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，包括主控模块、显示模块和电源模块，其特征在于，所述显示模块与所述主控模块电性相连，所述电源模块与所述主控模块信号相连，所述主控模块电性连接有温度传感模块、土壤湿度传感模块和光照强度传感模块，所述主控模块设置为STM32F103ZET6单片机。

2.如权利要求1所述的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，其特征在于，所述显示模块设置为LCD显示器，所述显示模块信号连接有遥控模块，所述遥控模块设置为红外遥控器。

3.如权利要求1所述的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，其特征在于，所述温度传感模块设置为DS18B20温度传感器。

4.如权利要求1所述的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，其特征在于，所述土壤湿度传感模块设置为抗腐蚀型土壤湿度传感器。

5.如权利要求1所述的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，其特征在于，所述光照强度传感模块由PCF8591连接光敏电阻构成。

6.如权利要求1所述的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，其特征在于，所述电源模块输出的电压为5V。

7.如权利要求1所述的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，其特征在于，所述主控模块电性连接有三个继电器，三个所述继电器分别与温室的水泵、制冷器件和制热器件电性相连。

8.如权利要求1所述的基于STM32实时嵌入式系统UCOSIII的智能温室系统，其特征在于，所述主控模块电性连接有PWM驱动器，所述PWM驱动器预温室的补光灯电性相连。

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