设为首页收藏本站
开启辅助访问 切换到宽版

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步，快速开始

热门： 51单片机 | 24小时必答区 | 单片机教程 | 单片机DIY制作 | STM32 | Cortex M3 | 模数电子 | 电子DIY制作 | 音响/功放 | 拆机乐园 | Arduino | 嵌入式OS | 程序设计

搜索
»论坛 › 嵌入式/单片机论坛 › MCU综合技术区 › MicroPython智慧农业大棚监测控制系统程序设计
返回列表 发新帖
查看: 6599|回复: 2
收起左侧

MicroPython智慧农业大棚监测控制系统程序设计

[复制链接]
ID:596378 发表于 2019-8-12 20:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
分享给大家
1.jpg
             智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。
              智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点（环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等）和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。
              本次实验以大棚监测控制系统为目标，使用TPYBoardv102开发板、各种传感器、电机等，实现一个智能大棚监测控制系统的基础模型。
系统主要的技术特点：
  • 监控功能系统：根据各类传感器来获取植物生长的环境信息，如监测土壤水分、空气温度、空气湿度、光照强度等参数（大家可根据自己的需求，增加其他参数，如二氧化塘、土壤温度等）。
  • 自动控制系统：TPYBoardv102开发板作为主控模块，负责各个环境信息的收集与汇总，并根据以上各类信息的反馈对农业大棚内进行自动灌溉、自动降温、自动卷遮光罩等自动控制。
所需器件
名称
数量
TPYBoard v102开发板
1个
miniUSB数据线
1条
DHT11温湿度模块
1个
土壤湿度检测模块
1个
光敏模块
1个
继电器
2个
降压模块（AMS117-5V）
1个
按键开关
1个
18650电池
2节
18650电池盒
1个
步进电机+驱动板
1套
迷你抽水泵（5V）
1个
USB小风扇（5V）
1个
USB座，杜邦线、排针、排母
若干
洞洞板（9*15cm）
2个
PVC软水管
1个

实物图：（部分主要器件）

程序设计
（1）获取温湿度数据，当温度高于阈值时，触发继电器，打开排风扇，反之关闭；
（2）获取土壤湿度数据，当湿度低于土壤湿度检测模块的阈值时，土壤湿度检测模块的OUT引脚会输出高电平，这时触发继电器，启动水泵进行灌溉；
（3）获取光照强度数据，当光照强度高于阈值时，触发步进电机，卷起遮光罩，反之盖上。
实物连接
              先连接电源部分。电源部分主要涉及到降压模块和按键开关。先用万用表，找出按键开关中哪两个引脚是按下导通，弹起不导通的。这里，我们假设为引脚A和引脚B。



各类器件没有固定，看起来有点乱。接下来，用热熔胶把器件整齐的固定在洞洞板上。

本次我用步进电机来模块遮光罩的卷起和放开。为了能明显的看到步进电机的转动效果，我在步进电机上粘了一个塑料小风扇。
还有一处地方，就是降压模块的OUT输出电源要接到开发板上，用于给其供电。整体效果如下图：
程序调试
              接线完毕后，就要将最重要的程序放到开发板上。首先，通过USB数据线将开发板接入电脑，电脑上会出现一个类似U盘的可移动设备，名称为【TPYBFLASH】，把程序拷贝到里面即可。
              注意：操作开发板磁盘时，板载的红色LED会亮，说明开发板正在保存操作，需等待红灯熄灭再进行其他操作。

演示效果
              程序调试完，拔掉USB数据线。放入18650电池，按下按键开关即可。不同的环境下，土壤湿度和光照模块需要调节灵敏度（转换模块上的蓝色按钮）。

源程序如下:
  1. Dht11.py:
  2. import pyb
  3. from pyb import UART
  4. from pyb import Pin,delay,udelay
  5. import time
  6. class DHT11:
  7.     def __init__(self,pin_name):
  8.         time.sleep(1)
  9.         self.N1 = Pin(pin_name, Pin.OUT_PP)
  10.         self.PinName=pin_name
  11.         pyb.delay(10)
  12.     def read_data(self):
  13.         self.__init__(self.PinName)
  14.         data=[]
  15.         j=0
  16.         N1=self.N1
  17.         N1.low()
  18.         delay(20)
  19.         N1.high()
  20.         N1 = Pin(self.PinName, Pin.IN)
  21.         udelay(30)
  22.         if N1.value() != 0:
  23.             return [0,0]
  24.         while N1.value()==0:
  25.             continue
  26.         while N1.value()==1:
  27.             continue
  28.         while j<40:
  29.             k=0
  30.             while N1.value()==0:
  31.                 continue
  32.             while N1.value()==1:
  33.                 k+=1
  34.                 if k>100:break
  35.             if k<3:
  36.                 data.append(0)
  37.             else:
  38.                 data.append(1)
  39.             j=j+1
  40.         print('Sensor is working')
  41.         j=0
  42.         humidity_bit=data[0:8]
  43.         humidity_point_bit=data[8:16]
  44.         temperature_bit=data[16:24]
  45.         temperature_point_bit=data[24:32]
  46.         check_bit=data[32:40]
  47.         humidity=0
  48.         humidity_point=0
  49.         temperature=0
  50.         temperature_point=0
  51.         check=0
  52.         for i in range(8):
  53.             humidity+=humidity_bit[i]*2**(7-i)
  54.             humidity_point+=humidity_point_bit[i]*2**(7-i)
  55.             temperature+=temperature_bit[i]*2**(7-i)
  56.             temperature_point+=temperature_point_bit[i]*2**(7-i)
  57.             check+=check_bit[i]*2**(7-i)
  58.         tmp=humidity+humidity_point+temperature+temperature_point
  59.         if check==tmp:
  60.             print('temperature is',temperature,'-wet is',humidity,'%')
  61.         else:
  62.             print('Error:',humidity,humidity_point,temperature,temperature_point,check)
  63.         return [str(temperature),str(humidity)]


  66. # main.py
  67. import pyb
  68. from pyb import Pin

  70. Pin_All=[Pin(p,Pin.OUT_PP) for p in ['X1','X2','X3','X4']]
  71. STEPER_ROUND=512 #转动一圈(360度)的周期
  72. ANGLE_PER_ROUND=STEPER_ROUND/360 #转动1度的周期

  74. class SteperMotor():

  76.     def __init__(self,pin = None,speed=2):
  77.         if pin != None:
  78.             self.Pins = pin
  79.         else:
  80.             self.Pins = Pin_All
  81.         self.Speed =  speed
  82.     #私有方法
  83.     def __SteperWriteData(self,data):
  84.         count=0
  85.         for i in data:
  86.             self.Pins[count].value(i)
  87.             count+=1
  88.     def __SteperFrontTurn(self):
  89.         speed = self.Speed
  90.         
  91.         self.__SteperWriteData([1,1,0,0])
  92.         pyb.delay(speed)

  94.         self.__SteperWriteData([0,1,1,0])
  95.         pyb.delay(speed)

  97.         self.__SteperWriteData([0,0,1,1])
  98.         pyb.delay(speed)

  100.         self.__SteperWriteData([1,0,0,1])   
  101.         pyb.delay(speed)
  102.         
  103.     def __SteperBackTurn(self):
  104.         speed = self.Speed
  105.         
  106.         self.__SteperWriteData([1,1,0,0])
  107.         pyb.delay(speed)
  108.         
  109.         self.__SteperWriteData([1,0,0,1])   
  110.         pyb.delay(speed)

  112.         self.__SteperWriteData([0,0,1,1])
  113.         pyb.delay(speed)

  115.         self.__SteperWriteData([0,1,1,0])
  116.         pyb.delay(speed)


  119.     def __SteperStop(self):
  120.         self.__SteperWriteData([0,0,0,0])
  121.         
  122.     def steperRun(self,angle):
  123.         val=ANGLE_PER_ROUND*abs(angle)
  124.         if(angle>0):
  125.             for i in range(0,val):
  126.                 self.__SteperFrontTurn()
  127.         else:
  128.             for i in range(0,val):
  129.                 self.__SteperBackTurn()
  130.         angle = 0
  131.         self.__SteperStop()

  133. 温湿度main:
  134. from pyb import Pin
  135. from pyb import ADC
  136. from stepermotor import SteperMotor
  137. from dht11 import DHT11

  139. #0:亮 1:暗
  140. light = Pin('X22',Pin.IN)
  141. #0:湿 1:干
  142. hum = Pin('Y11',Pin.IN)
  143. dht = DHT11('Y12')
  144. #继电器低电平触发
  145. water = Pin('X12',Pin.OUT_PP)
  146. fan = Pin('X11',Pin.OUT_PP)
  147. water.value(1)
  148. fan.value(1)
  149. #步进电机
  150. Pin_All=[Pin(p,Pin.OUT_PP) for p in ['X21','X20','X19','X18']]
  151. #转速(ms) 数值越大转速越慢 最小值2ms
  152. sm = SteperMotor(pin = Pin_All,speed=2)
  153. hood = False #记录遮光罩的状态，默认是关闭
  154. def readTaHData():
  155.     DATA = dht.read_data()#读取温湿度的值
  156.     print(DATA[0],'℃')
  157.     print(DATA[1],'%')
  158.     #温度大于25度，打开风扇，进行通风
  159.     if int(DATA[0]) > 21:
  160.         fan.value(0)
  161.     else:
  162.         fan.value(1)
  163. if __name__ == '__main__':
  164.     while True:
  165.         readTaHData()
  166.         h_d = hum.value()
  167.         print('hum:',h_d)
  168.         if h_d:
  169.             #土壤较干，打开抽水泵进行浇水
  170.             water.value(0)
  171.         else:
  172.             #土壤较湿，关闭抽水泵停止浇水
  173.             water.value(1)
  174.         l_d = light.value()
  175.         print('light:',l_d)
  176.         if l_d:
  177.             #光线较暗，启动步进电机，关闭大棚的遮光罩
  178.             if hood:
  179.                 sm.steperRun(-360)
  180.                 sm.steperRun(-360)
  181.                 hood = False
  182.         else:
  183.             #光线较亮，启动步进电机，打开大棚的遮光罩
  184.             if not hood:
  185.                 sm.steperRun(360)
  186.                 sm.steperRun(360)
  187.                 hood = True
复制代码
全部资料51hei下载地址：
大棚.zip (8.66 MB, 下载次数: 67)

评分

参与人数 2黑币 +80 收起 理由
1526810086 + 30 很给力！
admin + 50 共享资料的黑币奖励！

查看全部评分

回复

使用道具 举报

ID:754188 发表于 2020-5-17 18:10 | 显示全部楼层
不错！小型控制器，也算是智慧农业起步
回复

使用道具 举报

ID:402344 发表于 2020-5-30 15:51 | 显示全部楼层
国家就是需要你这样的人才666
回复

使用道具 举报

返回列表 发新帖
高级模式
B Color Image Link Quote Code Smilies
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

手机版|小黑屋|51黑电子论坛 |51黑电子论坛6群 QQ 管理员QQ:125739409;技术交流QQ群281945664

Powered by 单片机教程网

快速回复 返回顶部 返回列表