CN105867476A - 一种基于stm32f103rc的植物生长箱控制*** - Google Patents

一种基于stm32f103rc的植物生长箱控制*** Download PDF

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张亮
张娇娜
林剑清
尹浩霖
王银焕
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
    • G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means

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Abstract

本发明公开了一种基于STM32F103RC的植物生长箱控制***，***分为三大部分：上位机部分、数据信号传输部分和终端控制部分，上位机部分主要由上位机界面和串口通信构成，其通过串口与STM32芯片进行信号传输，可以向CAN总线发送并接受信号，同时将接收的数据显示在上位机界面上，然后将数据传回单片机进行处理；数据传输部分主要由主控STM32单片机通过CAN总线发送与接收数据；终端控制部分由一片从控STM32单片机，两片AT89C51单片机和485通讯总线组成。该***由上位机通过串口向主控STM32芯片发送控制数据，继而主控STM32芯片通过CAN总线将信号传输给从控STM32芯片，然后从控STM32芯片通过485总线将信号传输给一个或多个AT89C51单片机，从而控制终端设备，完成工业生产。该***能也能检测生产数据与信息，通过AT89C51单片机上的传感器检测到各种数据，并且通过信号传输路径返回给上位机并且显示在上位机页面上，便于观测与调整。

Description

一种基于STM32F103RC的植物生长箱控制***
技术领域
本发明涉及植物生长箱的控制***，这个***主要是实时监测植物生长箱中的温度，湿度，光强，二氧化碳浓度等指标，并根据实际需要对各个参数进行调节，通过控制***来进行数据的处理与分析，最终使植物生长箱内的环境达到植物生长的最适参数。
背景技术
网络化控制***已经在很多领域获得了广泛应用，并且它的其一个重要应用领域便是农业生产。随着我们国民经济迅速增长，农业研究与应用技术越来越受到大家的重视，特别是植物生长箱已成为高效农业的一个重要部分。现代化的农业生产中重要的一环就是对农业生产环境的一些很重要的参数进行检测与控制。例如：空气温度、湿度、二氧化碳的含量、土壤含水量等等。科学合理的调节这些参数，使植物生长箱内形成有利蔬菜、水果生长的好环境，是蔬菜与水果早熟、优质、高效益的一项重要的环节。
针对上述问题，本发明用STM32依据CAN总线通讯，485总线通讯，TCP/IP协议网络通讯等通讯协议提出了一个种控制***，该***由上位机通过串口向主控STM32芯片发送控制数据，继而主控STM32芯片通过CAN总线将信号传输给从控STM32芯片，然后从控STM32芯片通过485总线将信号传输给一个或多个AT89C51单片机，从而控制终端设备，完成工业生产。
发明内容
本发明提出一种基于STM32F103RC的植物生长箱控制***，该***由三部分组成，分别为上位机部分、数据信号传输部分和终端控制部分。各部分间通过不同的通讯方式进行通讯，该***的上位机部分通过串口与数据信号传输部分进行通信，能将接收到的数据实时显示在上位机界面上，方便操作人员监控与进行设备调节。数据信号传输部分通过CAN总线与终端控制部分进行通讯，保证了信号传输的稳定性与实时性，和进行大规模的信号传输。终端控制部分中的STM32单片机通过485总线与AT89C51单片机进行通讯，从而保证了信号的远距离传输，进而满足工业生产的需求。
本发明所采用的技术方案是：一种基于STM32F103RC的植物生长箱控制***，***分为三大部分：上位机部分、数据信号传输部分和终端控制部分，上位机部分主要由上位机界面和串口通信组成，其特征在于：通过串口与STM32芯片进行信号传输，可以向CAN总线发送并接受信号，同时将接收的数据显示在上位机界面上，然后将数据传回单片机进行处理；数据信号传输部分的核心模块是主控STM32单片机，其特征在于：主控STM32芯片通过CAN总线发送与接收数据，能实现数据传输的稳定性与进行大规模传输；终端控制部分由一片从控STM32单片机，两片AT89C51单片机和485通讯总线组成，其特征在于：STM32芯片用来分析CAN总线的数据来调节并执行整个植物生长箱的数据，所述的其中一片AT98C51单片机为传感器开发板，它上面具有温湿度监测模块，光照强度检测模块，二氧化碳浓度检测模块等传感器，可以把植物生长箱内部的参数通过485总线传递给植物生长箱的主控芯片，另一块AT89C51芯片为控制开发板，它连接有PWM光源，可以调节植物生长箱内部的光照强度，以及连接有一个继电器，用于控制水泵，来调节植物生长箱内部的湿度值。
其中上位机部分的上位机是通过Visual Basic软件编写出便于观察与操作的人性化界面。界面左边为串口通讯情况显示，中间位检测到的为设备工作情况，并且数据会一直保持刷新。画面右方为要调节设备参数的值，通过点击界面上的虚拟按钮完成对设备的实际操作。该软件的主要功能包括：打开串口功能，设备工作指标的实时检测与显示，设备控制参数的调节。
本发明以完全有效的在远距离的情况下控制与检测植物生长箱的情况，实现植物生长箱的自动化控制，来满足工业生产的需求，且造价合理，性价比高，可实现在工业上的广泛应用。并且这一***操作简便，使用方便，造价低廉，功率消耗低，移植性强，这些特性将为它在市场上打开一片天地。
附图说明
图1 控制***总体的流程图
图2 串口程序的流程图
图3 CAN程序的流程图
图4 485总线程序流程图
具体实施方式
下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明是如何实现的。
如图1所示一种基于STM32F103RC的植物生长箱控制***，***分为三大部分：上位机部分、数据信号传输部分和终端控制部分，上位机部分主要由上位机界面和串口通信组成，其特征在于：通过串口与STM32芯片进行信号传输，可以向CAN总线发送并接受信号，同时将接收的数据显示在上位机界面上，然后将数据传回单片机进行处理；数据信号传输部分的核心模块是主控STM32单片机，其特征在于：主控STM32芯片通过CAN总线发送与接收数据，能实现数据传输的稳定性与进行大规模传输；终端控制部分由一片从控STM32单片机，两片AT89C51单片机和485通讯总线组成，其特征在于：STM32芯片用来分析CAN总线的数据来调节并执行整个植物生长箱的数据，所述的其中一片AT98C51单片机为传感器开发板，它上面具有温湿度监测模块，光照强度检测模块，二氧化碳浓度检测模块等传感器，可以把植物生长箱内部的参数通过485总线传递给植物生长箱的主控芯片，另一块AT89C51芯片为控制开发板，它连接有PWM光源，可以调节植物生长箱内部的光照强度，以及连接有一个继电器，用于控制水泵，来调节植物生长箱内部的湿度值。
上位机是通过Visual Basic软件编写出便于观察与操作的人性化界面。界面左边为串口通讯情况显示，中间位检测到的为设备工作情况，并且数据会一直保持刷新。画面右方为要调节设备参数的值，通过点击界面上的虚拟按钮完成对设备的实际操作。
串口通信(Serial Communication)，是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。
串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议(不要与通用串行总线Universal SerialBus或者USB混淆)。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信接口；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
CAN总线是数据信号传输部分的另一个重要组成部分，控制器局域网CAN属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制***的串行通信网络。是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10km时，CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。且CAN总线具有很高的实时性能和应用范围，从位速率最高可达1Mbps的高速网络到低成本多线路的50Kbps网络都可以任意搭配。
485总线是终端控制部分的重要组成部分，其采用差分信号负逻辑，逻辑″0”以两线间的电压差为+(2～6)V表示；逻辑″1″以两线间的电压差为-(2～6)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。

Claims (2)

1.一种基于STM32F103RC的植物生长箱控制***，***分为三大部分：上位机部分、数据信号传输部分和终端控制部分，上位机部分主要由上位机界面和串口通信组成，其特征在于：通过串口与STM32芯片进行信号传输，可以向CAN总线发送并接受信号，同时将接收的数据显示在上位机界面上，然后将数据传回单片机进行处理；数据信号传输部分的核心模块是主控STM32单片机，其特征在于：主控STM32芯片通过CAN总线发送与接收数据，能实现数据传输的稳定性与进行大规模传输；终端控制部分由一片从控STM32单片机，两片AT89C51单片机和485通讯总线组成，其特征在于：STM32芯片用来分析CAN总线的数据来调节并执行整个植物生长箱的数据，所述的其中一片AT98C51单片机为传感器开发板，它上面具有温湿度监测模块，光照强度检测模块，二氧化碳浓度检测模块等传感器，可以把植物生长箱内部的参数通过485总线传递给植物生长箱的主控芯片，另一块AT89C51芯片为控制开发板，它连接有PWM光源，可以调节植物生长箱内部的光照强度，以及连接有一个继电器，用于控制水泵，来调节植物生长箱内部的湿度值。
2.根据权利要求书1所述的一种基于STM32F103RC的植物生长箱控制***，其特征在于：上位机是通过Visual Basic软件编写出便于观察与操作的人性化界面。界面左边为串口通讯情况显示，中间位检测到的为设备工作情况，并且数据会一直保持刷新。画面右方为要调节设备参数的值，通过点击界面上的虚拟按钮完成对设备的实际操作。
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