基于ARM的温室测控系统的研究

论文摘要

温室测控作为温室生产中的重要技术,也是国内外温室技术研究的重点。从上个世纪的八九十年代起,我国虽然对温室控制方面进做了一系列研究,成果显著。但是在智能化和控制策略等方面较发达国家还有很大的差距。因此开发一种价格低廉、控制精确稳定、自动化程度高的温室测控系统是非常有意义的。所以本文设计了一种基于32位ARM处理器的嵌入式温室测控系统。本文介绍了温室控制系统的国内外发展现状和发展趋势,在对嵌入式系统分析的基础上,并对ARM进行选型和操作系统的选定。对温室测控系统进行了整体规划,分为四个模块:S3C2410A核心电路模块、人机交互模块、数据采集处理模块、执行机构驱动模块。对基于S3C2410A的系统的硬件和软件进行了详细的论述,分模块对硬件部分进行设计,其中包括核心电路模块设计,包括存储器电路设计、JTAG接口电路设计、电源电路设计、复位电路设计和系统时钟电路设计等。对人机交互模块设计,包括LCD控制和电路连接、触摸屏与S3C2410A的电路。对数据采集模块进行设计,包括传感器的选型及其与S3C2410A处理器的连接。软件设计分两部分,第一部分为操作系统到S3C2410A的移植,包括Bootloader的修改和移植,内核文件kernel和文件系统的修改移植。第二部分是应用软件的设计,包括主程序的设计、数据采集处理程序、控制子程序设计、人机交互程序流程设计。由于温室环境属于一个非线性、多变量藕合、大滞后、时变系统,在软件设计中采用了模糊控制。通过硬件和软件的联调,温室测控系统能够很好的对环境参数进行调整,保证作物在最佳环境状态下生长。本文对模糊控制算法进行了研究,列出模糊控制状态查询表并进行MTALAB仿真。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 温室的国内外发展现状及趋势
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 基于ARM的嵌入式系统功能
• 1.4.1 嵌入式系统
• 1.4.2 ARM微处理器
• 1.5 嵌入式Linux操作系统
• 1.6 论文研究的主要内容
• 1.7 本章小结
• 2 温室测控系统硬件电路设计
• 2.1 硬件系统的总体设计
• 2.2 主控制模块的设计
• 2.2.1 S3C2410A处理器
• 2.2.2 存储系统
• 2.2.3 JTAG接口电路
• 2.2.4 系统复位电路
• 2.2.5 系统电源电路
• 2.2.6 系统时钟电路
• 2.3 输入输出显示模块
• 2.3.1 LCD控制原理及接口电路
• 2.3.2 触摸屏接口电路
• 2.4 数据采集模块设计
• 2.4.1 传感器的选型
• 2.4.2 串口通信电路
• 2.5 输出驱动模块的设计
• 2.6 本章小结
• 3 温室测控系统的软件设计
• 3.1 BootLoader的移植和修改
• 3.1.1 Boot Loader的安装地址
• 3.1.2 Boot Loader的启动过程
• 3.1.3 BootLoader的vivi
• 3.2 嵌入式Linux系统的移植
• 3.2.1 移植的概念
• 3.2.2 内核结构与系统移植
• 3.2.3 系统移植
• 3.3 系统程序流程的设计
• 3.4 主程序设计
• 3.5 数据采集程序设计
• 2浓度监测模块程序设计'>3.5.1 CO₂浓度监测模块程序设计
• 3.5.2 光照强度检测模块程序设计
• 3.5.3 温湿度采集模块程序设计
• 3.6 控制子程序设计
• 3.7 人机交互程序设计
• 3.8 本章小结
• 4 温室测控系统控制算法的实现
• 4.1 模糊控制的基本理论
• 4.1.1 模糊控制原理
• 4.1.2 模糊控制的优点
• 4.1.3 温室模糊控制系统的实现
• 4.1.4 模糊控制系统的组成
• 4.1.5 模糊控制器的基本结构
• 4.1.6 隶属函数
• 4.2 模糊控制器的设计
• 4.2.1 模糊化
• 4.2.2 模糊控制规则的制定
• 4.3 控制仿真
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢