基于STM32 的智能測控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

黃 雪

（山東理工大學(xué)，淄博 255000）

1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要智能化

現(xiàn)代人類無論是日常生活還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，都離不開科學(xué)技術(shù)的支持，在此推動力下，我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)融入到各項生產(chǎn)生活中去。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著新的機(jī)遇，融入了先進(jìn)的生產(chǎn)要素，不再是簡單的小農(nóng)戶型，出現(xiàn)了以轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)為核心技術(shù)的分子農(nóng)業(yè)，將信息技術(shù)融入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，包含酶工程技術(shù)和發(fā)酵工程技術(shù)的白色農(nóng)業(yè)等。

但與發(fā)達(dá)國家相比，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化方面仍有著較大差距，雖然科技發(fā)展推動農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，但高科技技術(shù)并沒有得到普及，各類技術(shù)產(chǎn)品難以廣泛推廣，且價格高昂，目前大部分農(nóng)村生產(chǎn)裝備水平、信息技術(shù)水平以及農(nóng)民科學(xué)素質(zhì)偏低。在這種情況下，科學(xué)技術(shù)解決不了大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式很難有很大轉(zhuǎn)變。

影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率的因素復(fù)雜，需要結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各項信息，來研究制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能測控系統(tǒng)，控制農(nóng)作物生長環(huán)境因子，解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低的問題，推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)高水平發(fā)展。

2 智能測控系統(tǒng)概述及應(yīng)用

測控系統(tǒng)復(fù)雜綜合，但主要分為測量和控制兩大功能，借助測量設(shè)備、測量儀器得到測量結(jié)果供后續(xù)分析，而智能測控系統(tǒng)是一個自動化過程，相對于傳統(tǒng)測控系統(tǒng)有很大改變，具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化的特點。主要借助計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，以微型計算機(jī)為核心，通過機(jī)內(nèi)擴(kuò)展的I/O 接口與測量設(shè)備和測量儀器對現(xiàn)場所需數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，供相關(guān)人員進(jìn)行實時觀察檢測。

智能測控系統(tǒng)體現(xiàn)出的自動測量、數(shù)據(jù)處理、易操作等功能，使得它的實際應(yīng)用廣泛存在。例如在航空航天方面，可以追蹤檢測航天飛行器，實現(xiàn)航天行業(yè)數(shù)據(jù)精確的特點；在汽車行業(yè)，可以實現(xiàn)汽車遙測，提高汽車的安全性與可靠性；在機(jī)械制造業(yè)中，可以在高精度加工中保證實時的測量和控制。

3 智能測控系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個復(fù)雜的過程，在此過程中要充分考慮溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等因素，測控系統(tǒng)可以對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實時收集，分析后及時對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行預(yù)判或通過與有利于農(nóng)作物生長的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行對比，隨后報警，以便控制農(nóng)作物生長環(huán)境的特點。設(shè)計基于STM32的高性能的智能測控系統(tǒng)，為農(nóng)作物提供適宜生長的環(huán)境條件，主要分為以下幾個部分：STM32單片機(jī)、傳感器、LCD 顯示屏、按鍵以及相關(guān)外設(shè)。系統(tǒng)通過傳感器檢測環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置好的參數(shù)值進(jìn)行比較，發(fā)出或不發(fā)出警告，若發(fā)出警告，則切換至人工操作模式，利用相關(guān)外設(shè)與液晶顯示屏進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 主程序

系統(tǒng)啟動后，進(jìn)行初始化設(shè)定合適參數(shù)，單片機(jī)接收到傳感采集到的信息后，將數(shù)據(jù)與初始參數(shù)進(jìn)行比較，若在規(guī)定的范圍內(nèi)則結(jié)束本輪測試，若不在要求范圍內(nèi)，系統(tǒng)自動報警處理然后進(jìn)入人工操作模式，根據(jù)液晶顯示屏顯示的實時數(shù)據(jù)與連接的外設(shè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，若溫度偏高，利用排風(fēng)扇使溫度降到正常范圍，若溫度偏低，利用加熱帶使溫度升到正常范圍，若濕度偏低，利用水泵使?jié)穸壬秸７秶艄庹掌?，利用補(bǔ)光燈，使光照升到正常范圍。

4.2 檢測子程序

檢測模塊主要包括傳感器采集數(shù)據(jù)和液晶顯示屏顯示實時數(shù)據(jù)，傳感器將環(huán)境參數(shù)送到單片機(jī)，然后通過LCD 顯示檢測數(shù)據(jù)。

4.3 控制子程序

控制子程序主要完成系統(tǒng)自動控制、人工調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)接收比較處理、聲音報警等，主要任務(wù)是將接收到的數(shù)據(jù)與初始化參數(shù)進(jìn)行比較，結(jié)束本次測試或轉(zhuǎn)入人工控制，從而使農(nóng)作物環(huán)境具有適宜生長的條件。

5 系統(tǒng)硬件設(shè)計

數(shù)據(jù)采集模塊中的傳感器有DS1820溫度傳感器和濕度傳感器以及BH1750光強(qiáng)傳感器，溫度傳感器需要接一個上拉電阻以保持高電平，濕度傳感器的各引腳直接與單片機(jī)相連。液晶顯示屏采用LCD1602。外設(shè)包括12V 直流電源供電的排風(fēng)扇、220V交流電源供電的加熱帶、220V 交流電源供電的水泵和補(bǔ)光燈。而復(fù)位功能只需給引腳一個有效的低電平信號便可有效復(fù)位。

6 結(jié)束語

本文設(shè)計了基于STM32的智能測控系統(tǒng)，可以在農(nóng)業(yè)中實現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程。通過多種傳感器對農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控，來調(diào)節(jié)不適宜的數(shù)據(jù)，保持農(nóng)作物生長環(huán)境的溫度和濕度等參數(shù)的正常，提高生產(chǎn)率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。