远程数据采集在智能农业中的应用——基于K60和GPRS的设计

摘要

远程数据采集是设施农业、工厂设备监控、环境监测等领域的重要技术手段之一。它集微控制器技术、嵌入式软硬件设计技术、传感器技术、数据通信技术等于一体,是当前和今后一个时期内现代控制技术的应用研究热点之一。远程数据采集的应用研究重点是选择新型微控制器及相关器件,应用嵌入式软件工程方法,进行软硬件设计,提高系统鲁棒性,提高性价比。
　　本研究提出了一种以飞思卡尔2011年上市的MK60N512VMD100微控器为主控芯片,结合MG323-GPRS模块,含有多路A/D采集及摄像头的远程数据采集方案;在实验室前期工作的基础上,配合完成了硬件设计、配合完成通信协议设计;在MCU底层构件基础上,完成了MCU内的软件设计;完成了PC端数据库、侦听软件及应用框架程序的设计;以智能农业为例,进行了软硬件系统的综合调试。在硬件方面,本系统遵循硬件构件化原则,将整个系统硬件封装成可重用的硬件实体。具体来说,本系统使用的主控器由以下五部分组成:MCU最小系统、电源系统、GPRS模块、摄像头模块以及数据采集接口模块。在设计硬件电路时,需要充分考虑现实情况中的各种不利因素,做好电路保护工作,提高系统的抗干扰能力。在软件方面,本系统软件主要分为运行于主控器的嵌入式软件和运行于数据中心的服务器端软件。为了缩短开发周期,嵌入式软件复用实验室已有的软件构件并继续开发基于该应用程序的个性化构件。数据中心服务器软件设计采用分层思想和模块化思想,利用C＃多线程思想和Socket通信原理实现了温度、湿度、光照和图像的网络传输。根据功能不同,整个服务器端软件分为侦听软件和管理软件,其中侦听软件负责与主控器的数据传输,管理软件负责提供人机交互界面。在农业环境中的系统测试表明,本系统具有良好的数据传输性能及稳定性,能基本满足智能农业对远程数据采集系统的需求,为农业自动化提供了一种新的方案。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的意义

1.4 课题研究的内容

1.5 论文结构

第二章 远程数据采集系统总体设计

2.1 远程数据采集系统的主要功能

2.2远程数据采集系统设计方案及组成

2.3 本章小结

第三章 主控器软硬件设计

3.1 主控器硬件设计

3.2 主控器软件设计

3.3 本章小结

第四章 通信协议及数据库的设计

4.1 通信协议的设计

4.2 数据库的设计

4.3 本章小结

第五章 监控软件的设计

5.1 监控软件总体设计及功能划分

5.2 侦听软件的设计

5.3 管理软件的设计

5.4 本章小结

第六章 在农业环境中的测试

6.1 测试过程

6.2 测试结果

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 课题展望

参考文献

公开发表的论文及研究成果

附录A主控器软件文件列表

附录B 主控器实物图

致谢