基于互聯(lián)網(wǎng) 智能噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究.pdf

87 ELECTRONICS WORLD 探索與觀察 度都會受到相應(yīng)的影響 從而出現(xiàn)速度遲緩的現(xiàn)象 因此 一般情況下來講這種方式僅僅適用一些相對來說較為簡單的 系統(tǒng) 但是相比之下 定時器的控制優(yōu)勢則充分地凸顯出 來 通過運(yùn)用定時器來對步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行定時中斷活動 以此 來促使換相子程序得到控制 這樣的方法顯然是更加有效 合理的 并且 定時器控制的方法對CPU的占用不高 完全 不影響步進(jìn)電機(jī)的整體運(yùn)行 在定時器進(jìn)行運(yùn)行的過程中 每到一個時間點(diǎn)定時器中斷時便自行對換相子程序進(jìn)行中斷 一次 一次來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)的速度 相比于軟件 延時法 這樣控制速度完全不占用CPU運(yùn)行時間 更加適合 運(yùn)用控制步進(jìn)電機(jī)的速度 3 對步進(jìn)電機(jī)加減速的控制 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行頻率我們可以清晰的發(fā)現(xiàn) 無 論是步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行還是停止都對頻率有著一定的要求 即 使是在電機(jī)停止工作的狀態(tài)時也應(yīng)該以較低的頻率停止 在 步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行的過程當(dāng)中 運(yùn)行速度要小于系統(tǒng)的運(yùn)行 頻率 這樣才能保證步進(jìn)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行 也便能在終點(diǎn)處即 刻停止運(yùn)行 從而呈現(xiàn)出一個恒速運(yùn)動的狀態(tài) 但是在一般 情況下 步進(jìn)電機(jī)在啟動時的頻率還是不如預(yù)期的高的 因 此 便需要運(yùn)用單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制 通過利 用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行加減速從而能夠有效的改變定時器裝載值的 數(shù)據(jù) 接著 再運(yùn)用勻加減速曲線程序來設(shè)計(jì)程序 在此過 程中 首先我們所要做的便是對恒速過程中所運(yùn)行的步數(shù)進(jìn)行控制 接 著再將所得到的數(shù)據(jù)都進(jìn)行存儲 隨后再運(yùn)用查表的方式來讀取步數(shù) 結(jié)合實(shí)際設(shè)定速度要求 在運(yùn)行的過程中取數(shù)值個數(shù)的不同 最終所走 的不同曲線按照不同的加減速曲線所運(yùn)行 3 2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備 在單片機(jī)控制的帶步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中 保證所設(shè)計(jì)的硬件的質(zhì)量有 著十分重要的意義 而具體則涉及著以下兩個板塊 分別是控制電路 和功率電路 近年來 我國在設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中的硬件部分時 都運(yùn)用交 直 交的變換方式 并且通過運(yùn)用功率板來將相電流信號 和轉(zhuǎn)子的位置信號傳送給電極控制電路當(dāng)中 而功率板的接口電路則 可以借由光電隔離電路將步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中的信號傳輸?shù)津?qū)動電 路中 4 結(jié)語 綜上所述 提出將單片機(jī)運(yùn)用到步進(jìn)電機(jī)控制當(dāng)中有著十分重要的 意義 對于步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的改造也要進(jìn)行深入地研究 結(jié)合當(dāng)前時 期社會對單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展需求 根據(jù)單片機(jī)控制系統(tǒng) 的特性以及特點(diǎn) 從而能夠全面 充分地分析步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的高效 設(shè)計(jì)方法 以便能促使相關(guān)的技術(shù)能夠得到長遠(yuǎn)發(fā)展 作者簡介 孫巧智 女 山東德州人 碩士研究生 助教 研究方 向 光伏發(fā)電 在國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)政策的引導(dǎo)和支持 下 國內(nèi)各界對智慧農(nóng)業(yè)進(jìn)行了內(nèi)涵豐 富 特色鮮明的有益探索 然而至今尚未 形成熟化水平較高 推廣范圍較大的示范 模式 與此同時 大數(shù)據(jù) 互聯(lián)網(wǎng) 等新 技術(shù) 新理念帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存 新 形勢下智慧農(nóng)業(yè)如何引領(lǐng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā) 展的大潮成為當(dāng)下亟需研究的課題 1 技術(shù)方案設(shè)計(jì) 本項(xiàng)目是基于51單片機(jī)控制的自 動草坪澆灌系統(tǒng) 主要由電源供應(yīng) 數(shù) 據(jù)處理 土壤檢測 屏幕顯示 噴頭 控制 蜂鳴器報(bào)警 物聯(lián)網(wǎng)控制這七個 部分組成 電源供應(yīng)采用跟蹤式太陽能 電池 數(shù)據(jù)處理采用STC8951單片機(jī) 其內(nèi)部程序采用C語言編程 該系統(tǒng)能 對土壤的濕度進(jìn)行監(jiān)測 并能對草坪進(jìn) 行適當(dāng)?shù)膰姽?土壤檢測的部分土壤濕 度檢測模塊 收集的土壤濕度數(shù)據(jù)通過 ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器 將土壤濕度的 模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳輸?shù)?1單 新余學(xué)院 吳普軍 劉渝龍 柯小雪 謝翔宇 基于互聯(lián)網(wǎng) 智能噴灌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 片機(jī)上 用單片機(jī)內(nèi)部程序控制將濕度數(shù)據(jù)精確度顯示在 LCD1602液晶顯示屏上 在噴頭控制部分采用單片機(jī)控制繼 電器 繼電器控制電磁閥的方式 當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值 時 蜂鳴器報(bào)警的同時單片機(jī)控制輸出I O口的繼電器閉合 從而控制噴頭的工作狀態(tài) 直到土壤濕度達(dá)到設(shè)定值時斷開 繼電器 物聯(lián)網(wǎng)模塊采用ESP8266模塊 土壤濕度數(shù)據(jù)以及 噴頭的工作狀態(tài)上傳到云端平臺進(jìn)行監(jiān)控和控制 2 噴灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 見圖1 圖1 噴灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 88 ELECTRONICS WORLD 探索與觀察 3 太陽能供電系統(tǒng) 系統(tǒng)電源供應(yīng)由太陽能電池供應(yīng) 太陽能電池片通過光生伏特效應(yīng) 將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并儲存在18650鋰電池里面 無需接入電網(wǎng) 通過 跟蹤方式的太陽能電池系統(tǒng)的電力供給 與以往的固定太陽能電池板相 比 發(fā)電效率提高了30 以上 用廉價(jià)的光敏元件和TDA2882M比較器 控制X軸Y軸電極的運(yùn)動方向從而實(shí)現(xiàn)太陽能電池對太陽的追蹤功能 感光電阻是利用半導(dǎo)體的光導(dǎo)效果制成的電阻 隨著光照強(qiáng)度的變化改 變阻值 從一般的感光電阻的光照特性曲線中發(fā)現(xiàn) 隨著光照強(qiáng)度的增 加 電阻值迅速下降 兩個光敏電阻配合TDA2882M比較器來改變一個 方向直流電機(jī)的電流方向 同理四個光敏電阻配合兩個TDA2882M比較 器控制X軸Y軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向 從而控制太陽能電池板始終處在光照最強(qiáng) 的一面 如圖2 圖2 蹤式太陽能電池系統(tǒng)原理圖 圖3 噴灌系統(tǒng)工作原理圖 4 噴灌系統(tǒng)工作原理 見圖3 本系統(tǒng)采用土壤濕度計(jì)檢測模塊收集土壤的濕度數(shù)據(jù)并形 成模擬信號 收集的土壤濕度數(shù)據(jù)通ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器 將 土壤濕度的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳輸?shù)?1單片機(jī)上并通過 LCD1602液晶顯示屏精確到顯示實(shí)時的濕度數(shù)值 51單片機(jī)內(nèi)部 的程序分析傳輸過來的土壤濕度數(shù)據(jù) 并與程序內(nèi)部的設(shè)定值作 比較 當(dāng)土壤濕度低于程序設(shè)定值時 單片機(jī)控制輸出端的繼電 器閉合 繼電器閉合使水用電磁閥內(nèi)部線圈上電打開閥門 進(jìn)而 使噴頭開始工作 由于單片機(jī)時刻監(jiān)控土壤濕度 當(dāng)濕度達(dá)到設(shè) 定值時輸出端的繼電器斷開 電磁閥斷開 噴頭停止工作 4 1 土壤濕度檢測與顯示 土壤濕度檢測模塊收集土壤濕度數(shù)據(jù) 將土壤濕度轉(zhuǎn)化 為模擬信號 再通過ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號轉(zhuǎn)化 為電信號 51單片機(jī)識別輸入的電信號 通過內(nèi)部的程序把 土壤的濕度數(shù)據(jù)顯示在LCD1602液晶顯示屏上面 圖4 圖4 LCD1602的顯示 4 2 硬件電路設(shè)計(jì) 見圖5 圖5 硬件電路設(shè)計(jì)圖 5 手機(jī)云端平臺 本系統(tǒng)使用ESP8266物聯(lián)網(wǎng)模塊 將土壤的濕度數(shù)據(jù)以 及各噴頭的工作狀態(tài)的情況上傳到云端平臺 可在云端平臺 上遠(yuǎn)程監(jiān)控及控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài) 云端平臺的控制極 大地方便了對草坪的集中管理 有效的節(jié)約了人工成本 結(jié)語 本方案具有智能 科學(xué) 環(huán)保 節(jié)能的特點(diǎn) 高 精度濕度傳感器采集土壤數(shù)據(jù) 單片機(jī)智能分析數(shù)據(jù) 控制 電磁閥工作 實(shí)現(xiàn)噴灌根據(jù)實(shí)際條件的自動工作 太陽能配 套設(shè)施供電 無需接入電網(wǎng) 手機(jī)在云端平臺可即時監(jiān)視系 統(tǒng)的土壤各種數(shù)據(jù) 是物互聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用的進(jìn)一步延伸 該系 統(tǒng)無需人工干預(yù) 充分融合太陽能 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對傳統(tǒng)噴灌 系統(tǒng)進(jìn)行升級 是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)噴灌設(shè)計(jì)研究的有益實(shí)踐 作者簡介 吳普軍 1998 男 江西鷹潭人 大學(xué) 本科