[發明專利]一種溫室環境監測系統及其通信方法

無效

• 申請號: 201210014290.6
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102538877A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 曾宇;宋永端;王艷輝;昝寶亮
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明涉及一種溫室環境監測系統的技術領域，特別是具有多種功能的整套溫室環境監測系統。

背景技術

目前，現代溫室朝著集約化、規模化的方向發展，對于溫室智能化管理的要求日益提高，對溫室環境數據(如空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度等)的監測是溫室、大棚高產的基本前提。傳統的溫室監測系統下位機部分功能簡單，通常只能實現數據的采集、傳送功能，僅能由上位機進行系統控制命令的輸入和執行結果的輸出，不具有溫室本地化操作和顯示的功能，不利于現場控制，存在控制方式單一的缺點。傳統的溫室監測系統大多只監測空氣溫濕度，而實際上在農作物的不同生長階段對于二氧化碳的要求是不盡相同的，存在監測量單一的缺點。傳統的溫室監測系統下位機軟件采用單任務、前后臺的工作方式，存在實時性不強的缺點。

發明內容

本發明的目的是為了為了克服傳統溫室環境監測系統控制方式單一、監測量單一的缺點，提供了一種溫室環境監測系統及其通信方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種溫室環境監測系統，包括上位機和下位機，其特征在于，所述上位機和下位機通過RS232/485轉換器建立通信連接，所述下位機的硬件部分包括主芯片單元、命令輸入單元、顯示輸出單元、綜合測量單元和電源模塊，所述主芯片單元分別與命令輸入單元、顯示輸出單元、RS232/485轉換器和綜合測量單元連接，所述電源模塊分別和主芯片單元和綜合測量單元連接并為其提供電源，所述綜合測量單元包括空氣溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、電路放大電流和A/D轉換芯片，所述二氧化碳傳感器通過電路放大電流和A/D轉換芯片與主芯片單元連接并為其提供傳感信號，所述空氣溫濕度傳感器直接與主芯片單元連接并為其提供傳感信號。

本發明的另一技術方案是：一種溫室環境監測系統的通信方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：下位機操作系統任務構建；首先進行初始化內核，建立系統級的統計任務和空閑任務，隨后進行初始化系統參數，確定系統的時鐘參數和各種硬件參數，還包括任務運行所需要的空間、全局變量等系統資源；初始化串口、液晶顯示器則執行串口初始化操作，如確定通訊波特率，確定液晶器的顯示規則等；隨后建立主任務，并將其設為最高優先級，主任務完成余下用戶級任務的建立工作；

步驟2：上下位機不同通訊數據流的區分；構造不同的“標志首字符”用于區分上位機和下位機之間的各種通訊數據流，規定每次完整的通訊數據流長度為8個字節，這由通訊量最大的任務即液晶屏顯示任務所決定；第一個字節為標志首字符，其余字節為數據流內容串口數據，接收任務能夠按照不同的標志首字符進行命令的解碼操作，并根據解碼結果對信號量集的特定位進行置位操作，如果解碼結果為液晶屏顯示任務則還需要將解碼數據送入特定消息郵箱；

步驟3：下位機多任務間的通訊；系統構建了消息隊列數組1、信號量集、消息郵箱1、消息隊列數組2以及消息郵箱2用于多任務間的通訊；

步驟4：上位機軟件構建。

本發明的有益效果是：針對傳統溫室環境監測系統控制方式單一、監測量單一、實時性不強的三個缺點，本發明采用相適應的系統與方法，分別從硬件和軟件層面上統一克服了上述缺點，本發明具有本地化系統操作或上位機系統操作的功能，可監測溫室多種環境值，實時響應系統輸入命令。此外，上位機還能進行數據存儲、回溯，本發明還具有硬件和軟件便于升級的優點。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構圖；

圖2是下位機操作系統初始化流程圖；

圖3是UC/OS-II嵌入式操作系統任務關系圖；

圖4是串口ISR流程圖；

圖5是上位機軟件結構圖；

圖6是上位機軟件功能劃分示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。

首先介紹本發明的系統結構，如附圖1所示，本發明系統結構主要包括上位機和下位機部分。上位機采用PC機，通過RS232/485轉換器與下位機主芯片相連接，使得通訊距離能夠可達1200米。下位機硬件部分包括主芯片單元、命令輸入單元、顯示輸出單元、綜合測量單元、電源模塊。

下面，為了便于本領域的普通技術人員了解并可以實施本發明，對上述系統下位機各單元和模塊的具體情況做進一步詳細的描述：

主芯片單元：作為下位機的核心芯片。本實施例選用ARM-7系列芯片LPC2100，該芯片具有高安全性和高可靠性等優點。