基于ARM的温室远程控制设计与研究

论文摘要

近年来,随着计算机、通信技术和Internet的发展,温室大棚、工厂化种植和设施栽培等生产技术的广泛应用,准确地对环境参数的收集和分析就成了现实。利用计算机技术对相应的环境参数进行采集,一方面可以及时了解作物生长的环境参数;另一方面也可以根据采集的数据与设定值相比较;以此来控制大棚的遮光板、淋灌器、加热器等设备进行环境调节,从而为农作物的生长提供适宜的生长环境。温室环境不适合PC机的工作。因此采用以太网实现数据的交互。温室内影响作物生长的环境因子很多,本文主要介绍包括温度、湿度、CO2浓度和光照强度等环境条件因子。提出了环境因子的控制特点和控制方法。介绍了温室环境检测的总体设计和温室环境设计的关键技术。提出了通过本系统的进行适合的环境因子控制。ARM平台是目前使用广泛的主流嵌入式处理器体系结构。本文采用使用S3C2410（ARM9内核）为CPU的硬件平台,S3C2410是韩国三星公司生产的基于ARM920T体系结构的高性能CPU,丰富的外设接口,203MHz的主频使它特别适合进行操作系统的移植和进行应用开发。本文设计了温度、湿度、CO2浓度和光强度传感器,传感器检测出来的信号通过I/V转换、多路模拟开关的选通、放大滤波和A/D转换后传输给S3C2410进行数据处理和设备控制。从而实现对环境因子的测量与控制。本文重点介绍了温室大棚环境监控系统的硬件设计和软件设计。硬件部分,介绍了系统总的设计思路和各部分的设计思想、原理电路图。在满足系统设计要求的前提下,尽可能选择价格低。功耗低的元器件,以达到减低成本的目的。软件部分,详细论述了嵌入式Linux操作系统开发流程以及移植到具体硬件需要完成工作,如U-BOOT的移植、Linux内核的编译与裁减、文件系统的制作。驱动程序的编写和应用程序的编写。由于温室自动控制系统是一个大空间、多参数、多目标,并具有强耦合、大滞后的非线性控制系统。大型温室环境中温度、湿度、光强度等被控对象之间存在着强烈的耦合关系。利用常规的控制算法得不到非常满意的控制效果,因此本文采用了多变量模糊控制算法实现对温室的智能控制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 我国温室研究的发展与亟待解决的问题
• 1.3 国外温室环境控制发展状况
• 1.4 嵌入式系统发展概述
• 1.5 嵌入式网络研究现状
• 1.6 课题研究内容
• 1.7 本章小结
• 第二章 温室环境监测系统的总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 温室计算机控制和管理的关键技术
• 2.3 温室环境控制
• 2.4 温室系统硬件的分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 温室环境系统硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 系统硬件电路总体结构设计
• 3.3 数据采集模块电路设计
• 3.4 电源与复位电路设计
• 3.5 时钟电路设计
• 3.6 SDRAM 存储器接口设计
• 3.7 FLASH 存储器接口电路设计
• 3.8 通信电路的设计
• 3.9 控制输出电路设计
• 3.10 本章小结
• 第四章 温室环境系统软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 交叉编译环境的建立
• 4.3 U-boot 移植
• 4.4 Linux 内核移植
• 4.5 嵌入式 Linux 下驱动程序功能与设计
• 4.6 A/D 数据采集程序设计
• 4.7 应用程序设计
• 4.8 本章小结
• 第五章 多变量模糊控制策略及算法设计仿真
• 5.1 引言
• 5.2 温室多变量模糊控制理论的研究
• 5.3 模糊控制器的结构设计
• 5.4 模糊控制器仿真曲线
• 5.5 模糊控制器软件编程设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 今后工作展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢