基于嵌入式ARM的孵化箱温湿度控制系统的研究

论文摘要

温度和湿度的测量与控制在农业生产中有着广泛的应用,尤其是在禽类养殖的领域中。温度和湿度直接影响着禽类的孵化与生长,其控制精度直接关系到养殖企业与养殖户的经济效益。而嵌入式技术是一门新的高技术学科,将嵌入式技术应用到养殖行业,必然对其经济效益产生重大影响。目前温湿度控制大部分都是利用PLC或者单片机完成,而嵌入式ARM设备具有主频较高的CPU,同时可以将操作系统移植到开发板内,能够更快的处理数据,更好的对实时环境情况进行分析,并采取相应的控制方法。在分析了国内外温湿度研究现状和养殖孵化业的温湿度控制要求的情况下,通过对嵌入式系统的特点和应用领域的研究,本文提出了利用ARM+Linux技术对孵化箱的温湿度进行控制。该嵌入式温湿度控制系统具有可扩展性、可移植性、响应速度快,体积小等特点。文章首先介绍了国内外养殖孵化业的发展现状以及嵌入式ARM处理器在工农业温湿度控制领域的应用,设计出整个控制系统的技术路线。然后通过分析养鸡孵化时的温湿度环境,制定出整个系统的温湿度控制目标。在比较市面上各种温湿度传感器的基础上,选择了DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器作为温湿度采集设备,并设计了相关的外围控制电路。软件部分利用ARM+Linux技术,通过构建交叉编译环境,对U-boot和Linux内核进行裁剪、配置并将其移植到S3C2410目标板上,并制作了根文件系统。最后利用ADS1.2设计了温湿度的检测程序,得出当前环境温湿度的值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 国内外孵化设备的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 国外孵化设备发展现状
• 1.2.2 国内孵化设备发展现状
• 1.2.3 孵化设备发展趋势
• 1.3 嵌入式系统概述及在温湿度控制中的应用
• 1.3.1 嵌入式系统概述
• 1.3.2 温湿度控制系统的应用
• 1.3.3 嵌入式ARM技术的在温湿度控制中的应用
• 1.4 课题的研究内容和技术路线
• 1.4.1 本课题的主要研究内容如下
• 1.4.2 课题研究的技术路线
• 第二章 孵化条件及系统设计目标
• 2.1 孵化定义和原理
• 2.2 孵化条件
• 2.2.1 孵化的温度条件
• 2.2.2 孵化湿度条件
• 2.3 系统温湿度控制目标
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 系统整体概述
• 3.2 系统的总体构架
• 3.2.1 硬件系统的设计原则
• 3.2.2 系统硬件的整体结构
• 3.3 ARM处理器及其特点
• 3.4 搭建系统的硬件开发环境
• 3.5 GEC2410简介
• 3.6 传感器信号检测电路设计
• 3.6.1 温度信号的采集
• 3.6.2 湿度信号的采集
• 3.7 控制部分电路的设计
• 第四章 嵌入式系统的搭建
• 4.1 系统软件的整体结构概述
• 4.2 主机Linux操作系统的安装
• 4.3 搭建交叉编译开发环境
• 4.4 Linux内核的移植
• 4.4.1 移植的概述
• 4.4.2 Linux内核在S3C2410平台上的移植
• 4.5 Bootloader的移植
• 4.5.1 bootloader概述
• 4.5.2 U-boot的概述
• 4.5.3 U-boot的启动流程
• 4.5.4 U-boot的移植
• 4.6 根文件系统的制作
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 ARM集成开发环境
• 5.2 系统整体控制方式
• 5.3 软件程序编写
• 5.3.1 设备驱动概述
• 5.3.2 温度传感器程序设计
• 5.3.3 湿度传感器程序设计
• 5.3.4 数据采集分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 课题工作总结
• 6.2 下一步展望
• 参考文献
• 致谢