基于STM32的植物生长因子无线远程监测系统技术方案

本实用新型专利技术属于农业科技应用技术，一种基于STM32的植物生长因子无线远程监测系统。分为两部分，一是采集发送部分，二是接收和显示部分。硬件系统由三部分构成，一是植物生长因子的数据信息采集终端，二是植物生长因子的数据信息显示终端，三是电源供电系统。电源供电系统采用USB线供电,可使用手机USB充电插头或移动电源提供，软件系统由两部分构成，一是数据采集终端软件设计，二是数据显示终端软件设计。具有小型化、便携，采用无线传输系统传输数据、测量因子包括土壤湿度、空气湿度、空气温度和光照强度、精度高所测温度可精确到小数点一位、价格合理、应用范围广，小到家庭花盆大到温室大棚、菜园、果园甚至农田、森林的检测。

Wireless remote monitoring system of plant growth factor based on STM32

The utility model belongs to the application technology of agricultural science and technology, and a wireless remote monitoring system for plant growth factor based on STM32. It is divided into two parts, one is to collect and transmit parts, and the other two is to receive and display parts. The hardware system is composed of three parts. One is the data acquisition terminal of plant growth factor, the other is the data display terminal of plant growth factor, and the three is the power supply system of two. The power supply line power supply system using USB, can use USB mobile phone charging plug or mobile power supply, the software system consists of two parts, one is the design of data acquisition terminal software, two terminal software design data. It is small and portable, the wireless transmission system to transmit data, measurement of factors including soil moisture, air humidity, air temperature and light intensity, high precision of measuring temperature can be accurate to the decimal point, a reasonable price, a wide range of applications, from the family to the greenhouse, flower garden, orchard and detection the farmland, forest.

【技术实现步骤摘要】
基于STM32的植物生长因子无线远程监测系统
本技术属于农业科技应用领域，涉及一种基于STM32的植物生长因子无线远程监测系统。
技术介绍
我国是一个农业大国，大部分地区的气候条件各有差异，特别是在一些环境恶劣山区，干旱少雨，土质贫瘠，这些劣势都严重制约了作物的产量，影响了农民的收入水平。另外社会在不断发展，从事农业生产的人也越来越少，而社会对农业产品的需求却越来越大，对农业技术进行升级改造，将日新月异的科学技术融入到实际的农业生产中迫在眉睫，为农业生产者创造切实可行的科技产品并应用到实践当中，把前沿的科技普遍化、推广化，才能为农业生产增收。目前世界各国都在大力发展温室技术，一些国家甚至实现了温室技术的自动化和无人化，我国在温室技术方面起步较晚，在相应的配套设施和技术设备上还比较匮乏，而在温室技术中的一个重要环节就是对植物生长因子中土壤湿度、空气温湿度和光照度的实时采集和监控。摸清植物的生长规律，知道植物的生长因子，根据植物的生长条件去改变外部生长环境那么在农业生产中就能达到产量最大化的效益了。针对我国的农业生产状况，如果能设计一种便携实用的关于植物生长因子的智能监测系统，那么在实际的农业生产中就可以对植物的生长条件达到实时检测其生长状况的目的了。本技术就是依据这么一个问题设计了这么一套系统，能够对土壤湿度、空气湿度、空气温度和光照强度实时采集和无线远程监测。该系统不受时空地域限制能够对植物生长因子进行实时监测，获得数据的精确度和效率都大大提高。虽然目前市场上有相似的产品，但价格不菲，对本来收入微薄的农民工兄弟来说是一个不小的开支。
技术实现思路
本技术的目的，是要在数据信息采集终端实时采集植物的生长状况因子包括光照强度、土壤湿度、空气湿度、空气温度，通过无线通信传输装置发送给数据信息显示终端来数字显示并保存数据，同时自动绘制一条近六个小时各因子的折线图方便用户查看变化趋势。为达到上述目的，本技术采用以下系统方案：本技术由硬件系统和软件系统组成。硬件系统由三大部分构成，其一是植物生长因子的数据信息采集终端，其二是植物生长因子的数据信息显示终端，其三是电源供电系统。数据信息采集终端主要包括各路传感器、STM32F103C6T6微控制器、无线数据发射装置、天线未插时的LED和蜂鸣器声光提醒电路和外接高速晶振电路等。数据信息显示终端主要包括液晶触摸显示器、STM32F103C8T6微控制器和无线数据接收装置等。电源供电系统采用USB线供电,可使用手机USB充电插头或移动电源提供5V电源，内部电压转换电路把5V电源转换成3.3V电压，为数据信息采集终端和数据信息显示终端供电。软件系统由两大部分构成，其一是数据采集终端软件设计，其二是数据显示终端软件设计。数据信息采集终端软件设计主要由五个模块程序组成。一是土壤湿度信号采集转换模块程序；二是空气湿度信号采集读取模块程序；三是空气温度信号采集读取模块程序。四是光照强度采集读取模块程序；五是数据发送模块程序。数据信息显示终端软件设计主要分为六大模块。一是数据接收模块程序；二是液晶主界面设置模块程序；三是时间显示模块程序；四是土壤湿度折线界面设置模块程序；五是空气湿度折线界面设置模块程序；六是空气温度折线界面设置模块程序；七是光照强度折线界面设置模块程序。本方法的用途与优越性：1、本技术应用范围广，小到可以用在家庭花盆的监测，菜园植物生长状况的监测，大到可以用在温室大棚和农田、森林对植物生长环境因子的监测。2、电源供电方便灵活，废弃手机的充电插头都可以给它供电，另外还可采用移动电源供电，便于用在没有电线的野外农田甚至森林。3、系统体积小，重量轻，耗电量低，信号无线传输，属于便携式设备。因此，既可定点测量，也可以车载或人员携带进行移动测量。4、系统响应快，数据采集间隔在500ms，数据显示随植物生长因子的变化间隔在1秒。所测精度高，范围广，湿度测量范围在10%～90%RH之间,温度测量范围在-55℃～125℃且可精确到小数点第一位，光照强度测量范围在1到65535LX之间且光源依赖性弱抗燥性能强。5、价格便宜，设备总成本在一百多元。6、该系统即可以独立使用，也可以与其它设备技术融合，形成更加全面的植物生长因子检测系统。附图说明：附图1是整个系统的发送接收模型图；附图2是数据信息采集终端结构框图；附图3是数据信息显示终端结构框图；附图4是数据信息采集终端软件程序流程图；附图5是数据信息显示终端软件程序流程图。其中：1、外部电源，采用手机USB充电插头或移动电源，2、普通USB数据线，3、AMS1117芯片5V输入接口，4、AMS1117芯片，5、AMS1117芯片3.3V输出接口，6、STM32F103C6T6最小系统，7、土壤湿度传感器模块Y-69，8、空气湿度传感器模块DHT11，9、空气温度传感器模块DS18B20，10、光照强度传感器模块BH1750，11、LED和蜂鸣器提示模块，12、nRF24L01核心模块，13、nRF24L01模块天线，14、STM32F103C8T6最小系统，15、液晶显示器显示控制芯片ILI9325和触摸控制芯片XPT2046的接口，16、液晶显示器显示屏。具体实施方式整个系统的发送接收模型图如图一所示。本技术的所需结构元件模块：1、外部电源，采用手机USB充电插头或移动电源2、普通USB数据线3、AMS1117芯片5V输入接口4、AMS1117芯片5、AMS1117芯片3.3V输出接口6、STM32F103C6T6最小系统7、土壤湿度传感器模块Y-698、空气湿度传感器模块DHT119、空气温度传感器模块DS18B2010、光照强度传感器模块BH175011、LED和蜂鸣器提示模块12、nRF24L01核心模块13、nRF24L01模块天线14、STM32F103C8T6最小系统15、液晶显示器显示控制芯片ILI9325和触摸控制芯片XPT2046的接口16、液晶显示器显示屏数据信息采集终端电源供电系统采用USB插口供电，外部电源为常用的输出五伏电压的电源设备，可采用智能手机的220V转5V的充电插头或者移动电源1，采用常规的普通USB数据线2把来自外部电源的5V电压通过接口电路接插在电压转换电路模块中AMS1117芯片4电路的输入端3把来自外部电源输出的5V电压转换成3.3V输出电压经输出接口5为系统中的其它模块提供电源。数据信息采集终端控制核心采用由意法半导体研发的基于ARM-Cortex-M3内核的STM32F103C6T6型号微控制器最小系统6进行数据的处理，发送端程序大小为近20K，至少13个IO口，至少带一个AD转换通道，而此芯片具有32K的flash，10K的RAM，36个IO口，1个IIC总线接口，1个SPI接口，完全满足发送端的要求，其最小系统外部高速时钟接口采用8M的外接晶振为微控制器提供主频为72MHZ的时钟系统。数据信息采集终端需要四路传感器，其一为土壤湿度传感器，采用YL-69土壤湿度传感器7，用它采集土壤湿度信号；其二为空气湿度传感器，选用DHT11空气温湿度传感器8，但鉴于它采集的湿度比较准确，温度不准确而且范围太小，固只用它采集湿度信号。其三为空气温度传感器，选用D本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于STM32的植物生长因子无线远程监测系统，其特征在于：包括信息采集终端、信息显示终端和电源电路供电系统，所述信息采集终端由信息采集传感器组、STM32F103C6T6微控制器最小系统、无线数据通信单元组成；所述信息显示终端由带有触摸功能的液晶显示器电路单元、STM32F103C8T6微控制器最小系统、无线数据通信单元组成；所述的电源电路供电系统由外部电源、内部电压转换电路、USB电源线组成，信息采集传感器组包含四路传感器分别为：土壤湿度传感器，它负责采集土壤湿度信息，空气湿度传感器，光照强度传感器，信息采集终端中的STM32F103C6T6最小系统包括外部高速时钟电路单元、STM32F103C6T6微控制器单元、复位电路单元,外部高速时钟电路外接8MHZ频率的晶振为系统提供稳定精确的时钟频率，信息采集终端中的无线通信单元采用通信频率为2.4GHZ的nRF24L01无线通信模块，并设定为发送模式；所述信息显示终端中的STM32F103C8T6最小系统包括外部高速时钟电路单元、外部低速时钟电路单元、RTC时钟供电电路单元和复位电路，外部高速时钟电路同样外接8MHZ的晶振为系统提供稳定精确的时钟频率，外部低速时钟电路外接32.768KHZ的晶振只为RTC时钟系统提供单一稳定的频率， RTC时钟供电电路单元采用3.3V纽扣电池供电；所述信息显示终端的液晶显示器的显示和触摸控制芯片分别为ILI9325和XPT2046。...

【技术特征摘要】
1.基于STM32的植物生长因子无线远程监测系统，其特征在于：包括信息采集终端、信息显示终端和电源电路供电系统，所述信息采集终端由信息采集传感器组、STM32F103C6T6微控制器最小系统、无线数据通信单元组成；所述信息显示终端由带有触摸功能的液晶显示器电路单元、STM32F103C8T6微控制器最小系统、无线数据通信单元组成；所述的电源电路供电系统由外部电源、内部电压转换电路、USB电源线组成，信息采集传感器组包含四路传感器分别为：土壤湿度传感器，它负责采集土壤湿度信息，空气湿度传感器，光照强度传感器，信息采集终端中的STM32F103C6T6最小系统包括外部高速时钟电路单元、STM32F103C6T6微控制器单元、复位电路单元,外部高速时钟电路外接8MHZ频率的晶振为系统提供稳定精确的时钟频率，信息采集终端中的无线通信单元采用通信频率为2.4GHZ的n...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴颜生，梁士利，王双维，王东芳，曹春雷，柴宗谦，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22