為了提高基層農(nóng)業(yè)信息化水平,大大改善對農(nóng)業(yè)設施的監(jiān)控效率,結合溫室溫度預測控制算法,實現(xiàn)了以FPGA為處理器的智慧糧倉內(nèi)環(huán)境預警監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過Verilog HDL硬件描述語言在FPGA內(nèi)部設計各個功能模塊,由FPGA芯片完成對傳感器的驅動并建立通信鏈路,通過存儲器操作指令控制傳感器讀取、轉換溫度數(shù)據(jù),最后利用調整后的溫室溫度預測算法對任意時刻后的倉內(nèi)溫度進行預測,判斷預測值是否超過預設報警值,同時由開發(fā)板上的數(shù)碼管和LED顯示實時溫度以及預警信號。實驗分為白天和夜晚兩組,分別驗證不同環(huán)境下的預測結論。實驗結果表明,該系統(tǒng)實現(xiàn)了分辨率為0.062 5℃的溫度監(jiān)控顯示,并能夠較為精準地對20 s后的溫度進行預判,預測誤差小于±0.5℃,系統(tǒng)本身的功能和性能是有效可靠的。 

【文章來源】：計算機技術與發(fā)展. 2020,30(09)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

第二個指令周期

文中設計的系統(tǒng)由FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、溫度采集模塊、顯示(報警)模塊組成。FPGA芯片采用Altera EP4CE115F29C7芯片,FPGA對總線上的采集模塊進行初始化并按照規(guī)定的時序讀取并處理(識別符號位、溫度轉換)采集的數(shù)據(jù)[13]。傳感器則選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20負責溫度數(shù)據(jù)的采集工作,通過單總線與FPGA芯片建立通信并接收FPGA的各項操作指令,將轉換后的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽PGA�？偩�上可掛載若干傳感器,通過ROM搜索算法識別各傳感器ID,并對數(shù)據(jù)分別處理。由開發(fā)板上的數(shù)碼管和LED作為顯示和報警模塊。圖1是溫度預警系統(tǒng)硬件框圖,本節(jié)將介紹具體的溫度預警系統(tǒng)電路設計并重點闡述FPGA對傳感器的驅動以及數(shù)據(jù)分析預警這兩個部分。該系統(tǒng)以Altera公司的Cyclone IV EP4C115F29 C7芯片為處理器,通過ROM指令和功能指令實現(xiàn)處理器與傳感器之間通信,傳輸和接收信令,在外部控制邏輯的控制下完成特定的任務,最后將結果交給顯示邏輯。除此之外,FPGA還會對采集到的數(shù)據(jù)進行分析,預測下一時刻的溫度是否達到或超過報警值。

DS18B20的內(nèi)部結構

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于作物莖流和FPGA的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)設計[D]. 柳愛珍.南京農(nóng)業(yè)大學 2013
[2]農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖智能系統(tǒng)中溫度數(shù)據(jù)采集與分析[D]. 沈濤.浙江海洋學院 2013



本文編號：3055487