# 范留偉. 基于STM32的豬舍環境自動監控系統的設計
## 1.緒論
- 1.影響因子
- 溫度
- 適宜溫度
- 母豬
- 15~19℃
- 小豬
- 30~32℃
- 調節溫度
- 降溫
- 滴水降溫系統
- 應用于夏季分娩
- 集中細霧降溫法
- 針對保育舍
- 局部環境射流蒸發降溫法
- 針對南方開放型豬舍
- 供暖
- 智能電地暖供暖方式
- 濕度
- 通風
- 光照
- 有害氣體
## 2.系統概述
- 2.1.設計任務
```
（1）設備環境要求：溫度-10℃～50℃；相對濕度 30%～85%；
（2）能檢測豬場的溫度、濕度、CO2 濃度、NH3 濃度、H2S 濃度、光照度等參數，并顯示出來；
（3）溫度的誤差為±1 度，濕度、CO2 濃度、NH 3 濃度、H 2 S 濃度、光照度的誤差為±3~5%；
（4）可以控制風機、通風小窗、卷簾、濕簾、燈光、加熱等設備；
（5）通過感應室內外溫度，實現各風機開啟與關閉，通過感應壓力調節通風小窗系統開啟與關閉；
（6）可實現春夏秋冬不同季節，通風模式的轉變。
```
- 2.2. 總體構思
- 監測指標
- 溫度
- 濕度
- 光照
- 氨氣
- 硫化氫
- 二氧化碳
- 系統構成
- 上位機子系統
- 人機交互界面
- 主機子系統
- 接受并顯示從機節點發來的測量數據
- 從機子系統
- 實時測量6個環境因子
- 根據控制閾值得出的控制策略，驅動各個執行設備調控各環境參數
- 2.3 控制器和通信總線的選擇
- 控制器
- PLC
- DCS
- IPC
- MCU
- STM32
- FCS
- 通訊總線
- 485總線
- CAN總線
- 工業以太網總線
- ZigBee總線
- 2.5系統構成
- 主機STM32
- CAN節點
- 帶有CAN控制器的STM32
- CAN收發器TJA1050
- 傳感器模塊
- 繼電器模塊
- 控制風機
- 濕簾電機
- 水泵電機
- 遮陽簾電機
- 供水電磁閥
- 加熱電磁閥
- 按鍵模塊
- 電源模塊
- 5V
- 3.2V
- 報警模塊
- 調光模塊
- 2.6 控制策略
- 溫濕度指數
- 有害氣體濃度
- 氨氣
- 18~25ppm
- 34~45ppm
- 50ppm
- 硫化氫
- 10ppm
- 30ppm
- 80ppm
- 二氧化碳
- 1000ppm
- 2000ppm
- 5000ppm
- 光照強度
- 發光體和遮陽簾協同調控
## 3. 硬件電路設計
- 3.1 元器件選型
- 主控芯片
- STM32F103VET6
- 閃存
- 512k
- SRAM
- 64K
- 定時器
- 4個通用
- 2個高級
- 2個基本
- 通信接口
- SPI（I2S）
- I2C
- 2個
- USART/UART
- 5個
- USB
- 1 個（USB2.0 全速）
- CAN
- 1 個（CAN2.0B 主動）
- SDIO
- 1
- GPIO端口
- 80
- 12 位 ADC 模塊（通道數）
- 3（16）
- 12 位 DAC 模塊（通道數）
- 2（2）
- 滿足主頻 72MHz
- 傳感器
- 溫濕度
- SHT75插針型
- 氣體傳感器
- TGS826
- TGS825
- TGS4161
- 光照
- GY-30
- 3.2 硬件電路
- 組成
- 7個按鍵
- S1配置按鍵
- S234功能選擇按鍵
- S5
- 上/下限選擇按鍵
- 時/分選擇按鍵
- S67 +-1按鍵
- 串口收發芯片
- MAX3232
- 與上位機連接
- CAN收發芯片
- TJA1050
- 主機與從機相連
- 從機子系統組成
- 5個傳感器
- 6個繼電器
- MOC3021光耦芯片
- 隔離弱電和強電
- 控制發光體發光強弱
- TJA1050
- 最小系統設計
- 電源設計
- 按鍵設計
- LCD接口電路設計
- 15腳PSB的電平狀態
- 串行
- 并行
- 傳感器電路設計
- 數字傳感器電路
- 通過I2C與MCU相連
- SCK、SDA
- 氣體傳感器電路
- 繼電器驅動電路設計
- 外電源單獨供電
- 蜂鳴器驅動電路設計
- CAN通信電路設計
- 串口通信電路設計
- MAX202
- 3.3 PCB印制電路板設計
- Protel
- 將各個部分單獨設計成PCB板，拼成一個完成的系統
## 4. 系統軟件設計
- 4.2 主機子系統整體設計
- GPIO口分配
- 主機循環
- 輸入輸出方案
- 1.通過按鍵-LCD進行人機交互
- 2. 通過串口實現上位機監控功能
- 4.3 從機子系統整體設計
- GPIO口分配
- 從機循環
- 1. 初始化
- 2. 通過CAN總線接收數據
- 3. 采集信號
- 4. 判斷數據是否超限，并決定是否驅動執行設備
- 5. 采集信號值以及執行設備運行標志返回主機
- 4.4 模塊驅動設計
- 按鍵
- 串口
- LCD
- 傳感器
- 繼電器
- 調光
- 蜂鳴器
## 5. 系統調試與模擬測試
- 系統調試
- 串口
- 按鍵-LCD
- 光照
- 溫濕度
- 模擬電壓測試
- 繼電器驅動
- CAN通信
- CAN配置
- 1. GPIO口配置
- 2. 模式配置
- 3. 濾波器配置
- 4. 中斷優先級配置
- 程序分析
- 從機程序
- 主機程序
## 6. 總結與展望
- 展望
- 將數據傳到網上
- 調光模塊出現問題，交流信號非線性
- 改進算法
