本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田氣象信息檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢之一——無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）取得了長足的發(fā)展，在日常生活中被人們越來越多的用在數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制等領(lǐng)域。隨著嵌入式技術(shù)、無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式信息處理及傳感器技術(shù)的發(fā)展逐漸形成的一種新技術(shù)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；為信息獲取、處理和傳輸?shù)挠痔峁┝艘环N新方法，除了在一些傳統(tǒng)領(lǐng)域的運用，也正在逐漸向更廣的領(lǐng)域擴展。WSN在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的運用正引起人們廣泛的重視。它對轉(zhuǎn)變當下我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，促進我國農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化邁進中有著非凡的意義，也是縮短我國土地資源快速減少的一個重要方法。 農(nóng)田氣象要素的采集為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展提供有力的支持，是精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)，對農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量影響較大。由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對農(nóng)田氣象信息采集提出了可視化、實時性、遠程控制的要求和原則，本文開發(fā)了一套基于太陽能供電的WSN農(nóng)田氣象信息檢測系統(tǒng)，從而完成對環(huán)境溫濕度、土壤溫度、土壤水分、降雨量、風速、光照強度等農(nóng)田基本要素信息的采集、存儲、處理和分析任務(wù)，可為農(nóng)業(yè)精細化管理提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)包括以STM32F103C8T6為核心處理器為控制單元、各傳感器接口電路組成的采集終端、CC2530為無線通信單元和由LTC3845A和LTC4000-1實現(xiàn)的具有太陽能最大功率點跟蹤(MPPT)的充電控制器的硬件系統(tǒng)和PC上位機軟件及自動化觀測的實現(xiàn)方法。 根據(jù)農(nóng)田的環(huán)境特點，本系統(tǒng)要完成對環(huán)境溫濕度、土壤溫度、土壤水分、降雨量等七種農(nóng)田基本要素的傳感器的選型和硬件電路模塊化的設(shè)計。采集終端的控制軟件采用模塊化思想編程設(shè)計，劃分成多個任務(wù)來完成，最后把μC/OS-II移植到STM32F103C8T6上。同時基于Z-Stack開發(fā)系統(tǒng)所需要的WSN網(wǎng)關(guān)節(jié)點和終端節(jié)點的程序。進行串口通信協(xié)議的設(shè)計，保證采集終端和終端無線節(jié)點及PC上位機和網(wǎng)關(guān)節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸無縫對接，基于.NET平臺設(shè)計上位機數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺。本檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了對基本農(nóng)田要素自動采集和處理，系統(tǒng)硬件運行穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)準確，系統(tǒng)軟件簡單實用，達到了預期目標，使農(nóng)田氣象信息的檢測由傳統(tǒng)向現(xiàn)代化發(fā)展，，采集的信息更加量化，可以較好地指導現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。最后對系統(tǒng)進行了整體測試，測試結(jié)果達到了預期目標，滿足項目的驗收條件。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN） 農(nóng)田氣象信息檢測 太陽能最大功率點跟蹤（MPPT） μC/OS-II STM32F103微控制器
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP274;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題提出的背景及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 課題主要研究目的13-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 1.5 小結(jié)15-16
• 第2章 系統(tǒng)需求分析和總體方案設(shè)計16-20
• 2.1 系統(tǒng)的需求分析16-17
• 2.2 總體方案設(shè)計17-18
• 2.3 系統(tǒng)工作原理18-20
• 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)20-39
• 3.1 農(nóng)田氣象信息檢測系統(tǒng)終端概述20-21
• 3.2 數(shù)據(jù)采集器的硬件的設(shè)計與實現(xiàn)21-31
• 3.2.1 微控制器的選擇21-22
• 3.2.2 環(huán)境溫濕度模塊設(shè)計22-24
• 3.2.3 土壤溫度模塊設(shè)計24
• 3.2.4 土壤水分和光照模塊設(shè)計24-27
• 3.2.5 降雨量模塊設(shè)計27-29
• 3.2.6 風速模塊設(shè)計29-30
• 3.2.7 數(shù)據(jù)采集器電源模塊30-31
• 3.3 太陽能供電的設(shè)計31-33
• 3.4 無線傳輸設(shè)計33-38
• 3.5 小結(jié)38-39
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計39-50
• 4.1 軟件設(shè)計平臺39
• 4.2 關(guān)鍵技術(shù)39-40
• 4.3 數(shù)據(jù)采集器的程序設(shè)計40-43
• 4.4 CC2530 的 Z-Stack 協(xié)議棧的開發(fā)43-48
• 4.5 上位機程序的設(shè)計48-49
• 4.6 小結(jié)49-50
• 第5章 系統(tǒng)整體測試50-57
• 5.1 太陽能供電系統(tǒng)試驗50-51
• 5.2 農(nóng)田氣象信息采集終端的試驗51-54
• 5.3 CC2530 無線試驗54-55
• 5.4 系統(tǒng)試驗55-57
• 第6章 總結(jié)和展望57-60
• 6.1 總結(jié)57-58
• 6.2 展望58-60
• 參考文獻60-65
• 作者簡介及科研成果65-66
• 后記和致謝66

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣鵬;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的濕地水環(huán)境數(shù)據(jù)視頻監(jiān)測系統(tǒng)[J];傳感技術(shù)學報;2009年02期

2 王章權(quán);裘楊杰;;帶MPPT控制的光伏充電控制器的設(shè)計[J];電氣電子教學學報;2011年06期

3 顏玉華;;耕地紅線是我國糧食安全生命線[J];調(diào)研世界;2011年04期

4 司海飛;楊忠;王s

本文編號：546033