韓　慧， 謝　楠， 鞏秀鋼， 趙明波， 姚艷芝

(山東理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 山東 淄博 255049)

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基于ARM和Qt的蔬菜大棚監(jiān)控系統(tǒng)

韓慧， 謝楠， 鞏秀鋼， 趙明波， 姚艷芝

(山東理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 山東 淄博 255049)

摘要：蔬菜大棚監(jiān)控系統(tǒng)以CortexTM-A8系列處理器、CC2530芯片為核心，采用SHT11溫濕度傳感器進(jìn)行溫濕度采集，光譜氣體傳感器進(jìn)行煙霧監(jiān)控，光敏傳感器進(jìn)行光照強(qiáng)度監(jiān)測，最終實(shí)現(xiàn)溫濕度監(jiān)測、煙霧報(bào)警、Web服務(wù)、光照控制等功能.所采集到的各點(diǎn)溫濕度、煙霧、光照等參數(shù)可以以圖形和數(shù)字形式顯示在基于Qt的界面上，界面友好、形象直觀.

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)； 溫濕度； 光照； ZigBee； CC2530

第一時(shí)間獲取大棚里的溫濕度與光照強(qiáng)度信息，并及時(shí)進(jìn)行控制和調(diào)整，有利于蔬菜的生長.傳統(tǒng)的獲得溫濕度、光照信息的方法效率低，不便于智慧農(nóng)業(yè)大棚的推廣.基于ARM和Qt的蔬菜大棚監(jiān)控系統(tǒng)使農(nóng)民通過監(jiān)控界面就可以了解大棚里的溫度濕度、光照強(qiáng)度、煙感等信息，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制[1-2].效率高，方便直觀，易于推廣.

1系統(tǒng)硬件組成及工作原理

系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示，以S5PV210微處理器為核心.由溫濕度采集模塊、煙霧采集模塊、攝像頭采集模塊、報(bào)警模塊、LCD液晶顯示屏等組成.整個(gè)系統(tǒng)分成上位機(jī)ARM主控制器兩大部分，下位機(jī)Zigbee控制器，上位機(jī)ARM主控制器通過人機(jī)交互界面完成控制信息的發(fā)送，并可以接收下位機(jī)Zigbee控制器發(fā)送的檢測信號(hào).下位機(jī)部分將監(jiān)測到的溫濕度和煙霧等信息，通過I2C串型總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給CC2530模塊，后發(fā)送給協(xié)調(diào)器模塊，該模塊收到數(shù)據(jù)后通過串口發(fā)送給S5PV210[3].通過Qt編寫了友好的人機(jī)界面，可以直觀的查看溫濕度和煙感信息，并實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)攝像頭監(jiān)控以及報(bào)警功能.

圖1 系統(tǒng)整體框圖

2硬件設(shè)計(jì)

重點(diǎn)介紹一下本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，溫濕度采集、煙感模塊和報(bào)警電路的硬件設(shè)計(jì).

2.1溫濕度傳感器電路設(shè)計(jì)

溫濕度傳感器SHT11將溫度和濕度傳感器集成在一起，它具有精度高、體積小、應(yīng)用簡單方便等特點(diǎn).協(xié)調(diào)器接收到信息后將溫濕度數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給PC計(jì)算機(jī)顯示.以此實(shí)現(xiàn)基于Zstack協(xié)議棧的數(shù)據(jù)無線透明傳輸.SHT11的SCK引腳與ZIGBEE模塊的P1.0引腳相連，SHT11的DATA引腳與P1.1引腳相連.編程過程中通過P1.0與P1.1來模擬傳感器時(shí)序，并監(jiān)測溫濕度傳感器狀態(tài)[4].電路圖如圖2所示.

圖2 溫濕度采集電路設(shè)計(jì)

2.2 煙霧傳感器電路設(shè)計(jì)

通過煙霧傳感器測量煙霧濃度，后經(jīng)過Zigbee無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)射出去，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收傳感器各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，之后再通過Arm網(wǎng)關(guān)傳送到服務(wù)器，外部接收可以設(shè)定煙霧的限值，發(fā)出報(bào)警信號(hào).煙霧傳感器采集電路如下圖3所示.

圖3 煙霧傳感器采集電路設(shè)計(jì)

2.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)

報(bào)警電路模塊設(shè)計(jì)如圖4所示，該蜂鳴器報(bào)警模塊功能簡單，它響應(yīng)CPU給出的脈沖信號(hào)，將數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)換成LED的燈光和蜂鳴器的響聲，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警的功能.

圖4 報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由Qt界面設(shè)計(jì)、溫濕度數(shù)據(jù)采集子程序、顯示子程序、煙霧采集子程序、視頻采集程序等模塊組成.

Qt程序的設(shè)計(jì)、編譯、運(yùn)行、調(diào)試、移植的步驟如圖5所示.

系統(tǒng)主界面如圖6所示.由溫度界面、溫度曲線、光照界面等組成.界面友好，直觀清晰.

圖5 Qt界面設(shè)計(jì)流程

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)的溫濕度檢測，并能夠顯示溫濕度變化、煙霧等參數(shù)情況，可根據(jù)溫濕度、煙霧的變化情況去實(shí)施檢測和調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境，不需要人工完成，成本低，效率高.本系統(tǒng)還可以應(yīng)用糧

倉、農(nóng)作物大鵬、養(yǎng)殖場等多種場合.成本低、便于推廣應(yīng)用.

圖6 系統(tǒng)主界面

參考文獻(xiàn):

[1]趙麗麗，劉成忠．基于物聯(lián)網(wǎng)的蔬菜大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，49(1)：151-155.

[2]鄒承?。锫?lián)網(wǎng)技術(shù)在蔬菜溫室大棚生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013(8)：18-20.

[3]潘剛，蒲國林．基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室大棚控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2014，27(2)：79-80.

[4]曹新，董瑋，譚一酉．基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)[J]．電子技術(shù)應(yīng)用，2012,38(2)：84-87.

(編輯：劉寶江)

Vegetable greenhouse monitoring system based on ARM and Qt

HAN Hui, XIE Nan, Gong Xiu-gang, ZHAO Ming-bo，YAO Yan-zhi

(School of Computer Science and Technology, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China)

Abstract:The vegetable greenhouse monitoring system is based on the CortexTM-A8 processor,using CC2530 chip as the core, using SHT11 temperature and humidity sensors to acquire the temperature and humidity spectroscopic gas sensor to monitor smoke, light sensor to monitor light intensity,and realizes the functions of monitoring temperature and humidity, smoke alarm, Web service, and light control. The collected the temperature and humidity, smoke and other parameters can also be displayed in graphical and digital based on Qt interface.The interface is friendly with intuitive image. In addition, network camera monitoring and alarm system can be added.

Key words:theinternet of things; temperature and humidity; light; ZigBee; CC2530

中圖分類號(hào)：TH89

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-6197(2015)03-0053-03

作者簡介：韓慧，女,iamhh@126.com; 通信作者： 謝楠，男，xienan@sdut.edu.cn

基金項(xiàng)目：山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(ZR2011FQ015)

收稿日期：2014-09-03