畢業設計(1)基於MicroPython的大棚監測控制系統的程序設計與模型設計

智慧農業就是將物聯網技術運用到傳統農業中去,運用傳感器和軟件通過移動平臺或者電腦平臺對農業生產進行控制,使傳統農業更具有“智慧”。除了精準感知、控制與決策管理外,從廣泛意義上講,智慧農業還包括農業電子商務、食品溯源防僞、農業休閒旅遊、農業信息服務等方面的內容。

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智慧農業是農業生產的高級階段,是集新興的互聯網、移動互聯網、雲計算和物聯網技術爲一體,依託部署在農業生產現場的各種傳感節點(環境溫溼度、土壤水分、二氧化碳、圖像等)和無線通信網絡實現農業生產環境的智能感知、智能預警、智能決策、智能分析、專家在線指導,爲農業生產提供精準化種植、可視化管理、智能化決策。

本次實驗以大棚監測控制系統爲目標,使用TPYBoardv102開發板、各種傳感器、電機等,實現一個智能大棚監測控制系統的基礎模型。

系統主要的技術特點:

監控功能系統:根據各類傳感器來獲取植物生長的環境信息,如監測土壤水分、空氣溫度、空氣溼度、光照強度等參數(大家可根據自己的需求,增加其他參數,如二氧化塘、土壤溫度等)。

自動控制系統:TPYBoardv102開發板作爲主控模塊,負責各個環境信息的收集與彙總,並根據以上各類信息的反饋對農業大棚內進行自動灌溉、自動降溫、自動卷遮光罩等自動控制。

所需器件

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實物圖:(部分主要器件)

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程序設計

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(1)獲取溫溼度數據,當溫度高於閾值時,觸發繼電器,打開排風扇,反之關閉;
(2)獲取土壤溼度數據,當溼度低於土壤溼度檢測模塊的閾值時,土壤溼度檢測模塊的OUT引腳會輸出高電平,這時觸發繼電器,啓動水泵進行灌溉;
(3)獲取光照強度數據,當光照強度高於閾值時,觸發步進電機,捲起遮光罩,反之蓋上。

實物連接

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。先用萬用表,找出按鍵開關中哪兩個引腳是按下導通,彈起不導通的。這裏,我們假設爲引腳A和引腳B。

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

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本次我用步進電機來模塊遮光罩的捲起和放開。爲了能明顯的看到步進電機的轉動效果,我在步進電機上粘了一個塑料小風扇。

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

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程序調試

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接線完畢後,就要將最重要的程序放到開發板上。首先,通過USB數據線將開發板接入電腦,電腦上會出現一個類似U盤的可移動設備,名稱爲【TPYBFLASH】,把程序拷貝到裏面即可。

注意:操作開發板磁盤時,板載的紅色LED會亮,說明開發板正在保存操作,需等待紅燈熄滅再進行其他操作。

演示效果

程序調試完,拔掉USB數據線。放入18650電池,按下按鍵開關即可。不同的環境下,土壤溼度和光照模塊需要調節靈敏度(轉換模塊上的藍色按鈕)。

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