基于MicroPython的大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)與模型設(shè)計(jì)

ID:130183 · 發(fā)表于 2019-2-26 10:51

智慧農(nóng)業(yè)就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中去，運(yùn)用傳感器和軟件通過移動(dòng)平臺(tái)或者電腦平臺(tái)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行控制，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更具有“智慧”。除了精準(zhǔn)感知、控制與決策管理外，從廣泛意義上講，智慧農(nóng)業(yè)還包括農(nóng)業(yè)電子商務(wù)、食品溯源防偽、農(nóng)業(yè)休閑旅游、農(nóng)業(yè)信息服務(wù)等方面的內(nèi)容。

智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級(jí)階段，是集新興的互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體，依托部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的各種傳感節(jié)點(diǎn)（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等）和無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能決策、智能分析、專家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理、智能化決策。

本次實(shí)驗(yàn)以大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)為目標(biāo)，使用TPYBoardv102開發(fā)板、各種傳感器、電機(jī)等，實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能大棚監(jiān)測控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)模型。

系統(tǒng)主要的技術(shù)特點(diǎn)：

監(jiān)控功能系統(tǒng)：根據(jù)各類傳感器來獲取植物生長的環(huán)境信息，如監(jiān)測土壤水分、空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度等參數(shù)（大家可根據(jù)自己的需求，增加其他參數(shù)，如二氧化塘、土壤溫度等）。

自動(dòng)控制系統(tǒng)：TPYBoardv102開發(fā)板作為主控模塊，負(fù)責(zé)各個(gè)環(huán)境信息的收集與匯總，并根據(jù)以上各類信息的反饋對農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)卷遮光罩等自動(dòng)控制。

所需器件

實(shí)物圖：（部分主要器件）

程序設(shè)計(jì)

完整源代碼獲取可關(guān)注“MicroPython玩家匯”V信工眾號(hào)，回復(fù)“畢設(shè)”即可

（1）獲取溫濕度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度高于閾值時(shí)，觸發(fā)繼電器，打開排風(fēng)扇，反之關(guān)閉；
（2）獲取土壤濕度數(shù)據(jù)，當(dāng)濕度低于土壤濕度檢測模塊的閾值時(shí)，土壤濕度檢測模塊的OUT引腳會(huì)輸出高電平，這時(shí)觸發(fā)繼電器，啟動(dòng)水泵進(jìn)行灌溉；
（3）獲取光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，當(dāng)光照強(qiáng)度高于閾值時(shí)，觸發(fā)步進(jìn)電機(jī)，卷起遮光罩，反之蓋上。

實(shí)物連接

先連接電源部分。電源部分主要涉及到降壓模塊和按鍵開關(guān)。先用萬用表，找出按鍵開關(guān)中哪兩個(gè)引腳是按下導(dǎo)通，彈起不導(dǎo)通的。這里，我們假設(shè)為引腳A和引腳B。

各類器件沒有固定，看起來有點(diǎn)亂。接下來，用熱熔膠把器件整齊的固定在洞洞板上。

本次我用步進(jìn)電機(jī)來模塊遮光罩的卷起和放開。為了能明顯的看到步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)效果，我在步進(jìn)電機(jī)上粘了一個(gè)塑料小風(fēng)扇。

還有一處地方，就是降壓模塊的OUT輸出電源要接到開發(fā)板上，用于給其供電。整體效果如下圖：

程序調(diào)試

完整源代碼獲取可關(guān)注“MicroPython玩家匯”V信工眾號(hào)，回復(fù)“畢設(shè)”即可

接線完畢后，就要將最重要的程序放到開發(fā)板上。首先，通過USB數(shù)據(jù)線將開發(fā)板接入電腦，電腦上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)類似U盤的可移動(dòng)設(shè)備，名稱為【TPYBFLASH】，把程序拷貝到里面即可。

注意：操作開發(fā)板磁盤時(shí)，板載的紅色LED會(huì)亮，說明開發(fā)板正在保存操作，需等待紅燈熄滅再進(jìn)行其他操作。

演示效果

程序調(diào)試完，拔掉USB數(shù)據(jù)線。放入18650電池，按下按鍵開關(guān)即可。不同的環(huán)境下，土壤濕度和光照模塊需要調(diào)節(jié)靈敏度（轉(zhuǎn)換模塊上的藍(lán)色按鈕）。

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