基于互联网 智能喷灌系统的设计研究.pdf

87 ELECTRONICS WORLD 探索与观察 度都会受到相应的影响 从而出现速度迟缓的现象 因此 一般情况下来讲这种方式仅仅适用一些相对来说较为简单的 系统 但是相比之下 定时器的控制优势则充分地凸显出 来 通过运用定时器来对步进电机执行定时中断活动 以此 来促使换相子程序得到控制 这样的方法显然是更加有效 合理的 并且 定时器控制的方法对CPU的占用不高 完全 不影响步进电机的整体运行 在定时器进行运行的过程中 每到一个时间点定时器中断时便自行对换相子程序进行中断 一次 一次来进一步实现控制步进电机的速度 相比于软件 延时法 这样控制速度完全不占用CPU运行时间 更加适合 运用控制步进电机的速度 3 对步进电机加减速的控制 根据步进电机的实际运行频率我们可以清晰的发现 无 论是步进电机在运行还是停止都对频率有着一定的要求 即 使是在电机停止工作的状态时也应该以较低的频率停止 在 步进电机进行运行的过程当中 运行速度要小于系统的运行 频率 这样才能保证步进电机平稳运行 也便能在终点处即 刻停止运行 从而呈现出一个恒速运动的状态 但是在一般 情况下 步进电机在启动时的频率还是不如预期的高的 因 此 便需要运用单片机对步进电机进行相应的控制 通过利 用步进电机进行加减速从而能够有效的改变定时器装载值的 数据 接着 再运用匀加减速曲线程序来设计程序 在此过 程中 首先我们所要做的便是对恒速过程中所运行的步数进行控制 接 着再将所得到的数据都进行存储 随后再运用查表的方式来读取步数 结合实际设定速度要求 在运行的过程中取数值个数的不同 最终所走 的不同曲线按照不同的加减速曲线所运行 3 2 步进电机控制系统的硬件设备 在单片机控制的带步进电机系统当中 保证所设计的硬件的质量有 着十分重要的意义 而具体则涉及着以下两个板块 分别是控制电路 和功率电路 近年来 我国在设计步进电机控制系统中的硬件部分时 都运用交 直 交的变换方式 并且通过运用功率板来将相电流信号 和转子的位置信号传送给电极控制电路当中 而功率板的接口电路则 可以借由光电隔离电路将步进电机控制系统当中的信号传输到驱动电 路中 4 结语 综上所述 提出将单片机运用到步进电机控制当中有着十分重要的 意义 对于步进电机控制系统的改造也要进行深入地研究 结合当前时 期社会对单片机的步进电机控制系统的发展需求 根据单片机控制系统 的特性以及特点 从而能够全面 充分地分析步进电机控制系统的高效 设计方法 以便能促使相关的技术能够得到长远发展 作者简介 孙巧智 女 山东德州人 硕士研究生 助教 研究方 向 光伏发电 在国家现代农业政策的引导和支持 下 国内各界对智慧农业进行了内涵丰 富 特色鲜明的有益探索 然而至今尚未 形成熟化水平较高 推广范围较大的示范 模式 与此同时 大数据 互联网 等新 技术 新理念带来的机遇和挑战并存 新 形势下智慧农业如何引领农业现代化发 展的大潮成为当下亟需研究的课题 1 技术方案设计 本项目是基于51单片机控制的自 动草坪浇灌系统 主要由电源供应 数 据处理 土壤检测 屏幕显示 喷头 控制 蜂鸣器报警 物联网控制这七个 部分组成 电源供应采用跟踪式太阳能 电池 数据处理采用STC8951单片机 其内部程序采用C语言编程 该系统能 对土壤的湿度进行监测 并能对草坪进 行适当的喷灌 土壤检测的部分土壤湿 度检测模块 收集的土壤湿度数据通过 ADC0832数模转换器 将土壤湿度的 模拟信号转化为数字信号并传输到51单 新余学院 吴普军 刘渝龙 柯小雪 谢翔宇 基于互联网 智能喷灌系统的设计研究 片机上 用单片机内部程序控制将湿度数据精确度显示在 LCD1602液晶显示屏上 在喷头控制部分采用单片机控制继 电器 继电器控制电磁阀的方式 当土壤湿度低于设定值 时 蜂鸣器报警的同时单片机控制输出I O口的继电器闭合 从而控制喷头的工作状态 直到土壤湿度达到设定值时断开 继电器 物联网模块采用ESP8266模块 土壤湿度数据以及 喷头的工作状态上传到云端平台进行监控和控制 2 喷灌系统结构 见图1 图1 喷灌系统结构图 88 ELECTRONICS WORLD 探索与观察 3 太阳能供电系统 系统电源供应由太阳能电池供应 太阳能电池片通过光生伏特效应 将太阳能转化为电能并储存在18650锂电池里面 无需接入电网 通过 跟踪方式的太阳能电池系统的电力供给 与以往的固定太阳能电池板相 比 发电效率提高了30 以上 用廉价的光敏元件和TDA2882M比较器 控制X轴Y轴电极的运动方向从而实现太阳能电池对太阳的追踪功能 感光电阻是利用半导体的光导效果制成的电阻 随着光照强度的变化改 变阻值 从一般的感光电阻的光照特性曲线中发现 随着光照强度的增 加 电阻值迅速下降 两个光敏电阻配合TDA2882M比较器来改变一个 方向直流电机的电流方向 同理四个光敏电阻配合两个TDA2882M比较 器控制X轴Y轴电机旋转方向 从而控制太阳能电池板始终处在光照最强 的一面 如图2 图2 踪式太阳能电池系统原理图 图3 喷灌系统工作原理图 4 喷灌系统工作原理 见图3 本系统采用土壤湿度计检测模块收集土壤的湿度数据并形 成模拟信号 收集的土壤湿度数据通ADC0832数模转换器 将 土壤湿度的模拟信号转化为数字信号并传输到51单片机上并通过 LCD1602液晶显示屏精确到显示实时的湿度数值 51单片机内部 的程序分析传输过来的土壤湿度数据 并与程序内部的设定值作 比较 当土壤湿度低于程序设定值时 单片机控制输出端的继电 器闭合 继电器闭合使水用电磁阀内部线圈上电打开阀门 进而 使喷头开始工作 由于单片机时刻监控土壤湿度 当湿度达到设 定值时输出端的继电器断开 电磁阀断开 喷头停止工作 4 1 土壤湿度检测与显示 土壤湿度检测模块收集土壤湿度数据 将土壤湿度转化 为模拟信号 再通过ADC0832数模转换芯片将模拟信号转化 为电信号 51单片机识别输入的电信号 通过内部的程序把 土壤的湿度数据显示在LCD1602液晶显示屏上面 图4 图4 LCD1602的显示 4 2 硬件电路设计 见图5 图5 硬件电路设计图 5 手机云端平台 本系统使用ESP8266物联网模块 将土壤的湿度数据以 及各喷头的工作状态的情况上传到云端平台 可在云端平台 上远程监控及控制整个系统的工作状态 云端平台的控制极 大地方便了对草坪的集中管理 有效的节约了人工成本 结语 本方案具有智能 科学 环保 节能的特点 高 精度湿度传感器采集土壤数据 单片机智能分析数据 控制 电磁阀工作 实现喷灌根据实际条件的自动工作 太阳能配 套设施供电 无需接入电网 手机在云端平台可即时监视系 统的土壤各种数据 是物互联网 应用的进一步延伸 该系 统无需人工干预 充分融合太阳能 互联网技术对传统喷灌 系统进行升级 是现代农业喷灌设计研究的有益实践 作者简介 吴普军 1998 男 江西鹰潭人 大学 本科