基于嵌入式控制器微型植物工厂系统设计,这篇嵌入式论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
嵌入式论文参考文献：
摘 要：
采用以ARM为核心的低功耗、高性能的STM32单片机,研发一种适用于实验室或家庭的桌面级微型植物工厂.该微型植物工厂是对大型植物工厂技术的浓缩,能够在较小的空间中进行精准的温湿度控制、光照强度光质比例控制和营养液循环控制,为植物提供一個最适宜的生长环境.系统采用大功率RGBLED作为照明光源,相比于传统照明设施,LED光源具有效率高、亮度大、寿命长等优点.由于大功率RGBLED长时间工作发热量较大,所以在灯组后加入水冷散热系统,并接入营养液循环系统,不仅利用了散发的热量,而且降低了LED的温度,延长了使用寿命,更加节能环保.
关键词：
植物工厂；环境因子控制；嵌入式系统；STM32；LED
中图分类号：TP 273 文献标识码：A 文章编号：1001-005X（2017）04-0058-07
Design of Mini-Plant Factory System Based on Embedded Controller
Jia Heming,Zhu Chuanxu,Song Wenlong*,Yang Yiwen
（College of Mechanical and Electrical Engineering,Northeast Forestry University,Harbin 150040）
Abstract：
In this paper,an ARM-based,low-power and high-performance STM32 microcontroller is used to develop a desktop mini-plant factory for laboratory or home use.The mini-plant factory is a concentration of large plant factory technology,which can precisely control temperature,humidity,light intensity,light quality ratio and nutrient circulation in a small space and can provide an optimum environment for the growth of plants.High-power RGBLED is used as light source because it has the advantages of high efficiency,high brightness,long life and so on compared with traditional lighting.If the high-power RGBLED worked for a long time,it will generate a lot of heat,and therefore a water cooling system is added to the lighting and is connected to the nutrient liquid circulation system.The whole system not only makes use of the distributed heat,but also reduces the temperature of the LED.This design extends the service life of LED,saves more energy and protects the environment.
Keywords：
Plant factory；environmental factor control；embedded systems；STM32；LED
0 引言
近些年,随着现代化农业技术的不断进步,植物工厂及其相关技术也得到了飞速的发展.植物工厂的发展不仅可以满足人们对安全无公害的农作物的需求,而且对解决由于环境污染、人口增加带来的耕地减少、粮食短缺等多种社会问题也有着很大的帮助[1-2].
微型植物工厂是对大型植物工厂技术的浓缩,它可以在较小的密闭空间中通过智能控制系统精确控制植物生长所需的环境因子,为植物提供一个温湿度适宜,光照、养分充足的生长环境.在日本,荷兰,美国等植物工厂技术比较发达的国家,不仅将物联网[3]、温差发电[4]等先进技术应用在植物工厂中,而且家用级的微型植物工厂已经研发完毕并得到广泛应用.它不仅可以净化室内空气,美化生活环境,而且可以提供绿色有机、安全无公害的蔬菜,满足了人们的日常需求[5].但在我国由于受植物工厂研究起步较晚、技术不够成熟等因素的限制,微型植物工厂的开发和应用还处于研究和探索阶段[6].
传统的植物工厂控制系统大多采用PLC作为主控制器,但PLC体积过大,不利于将植物工厂微型化[7].本文针对以上问题,设计了基于嵌入式控制器的微型植物工厂控制系统.由于ARM 内核的处理器有着低功耗、高处理速度等优点,非常适合在嵌入式系统中使用,所以本文选择基于ARM Cortex-M3内核STM32F103单片机作为系统的主控芯片.
1 植物工厂控制系统总体设计
1.1 控制系统结构组成
整个控制系统分为单片机系统,人机交互系统,环境调控系统,传感器系统和数据存储系统.控制系统的整体结构框图如图1所示.
人机交互系统由液晶屏幕和触摸屏组成.屏幕采用3.2英寸TFT液晶屏,可以实时显示系统的环境因子信息和控制参数.通过XTP2046触摸屏控制IC驱动的4线制电阻触摸屏,可以进行人机交互,实时修改控制参数.
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