[發(fā)明專利]一種光照強(qiáng)度監(jiān)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710603436.3
• 申請日: 2017-07-23
• 公開（公告）號: CN107219801A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周金芝;楊明
• 申請（專利權(quán)）人: 楊明
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光強(qiáng)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溫室大棚、家禽場等外部光強(qiáng)的實時監(jiān)測。

背景技術(shù)

溫室種植中，光照強(qiáng)度會發(fā)生變化。為了提高產(chǎn)量，需要對光照強(qiáng)度進(jìn)行實時監(jiān)測，判斷何時需要遮光，何時進(jìn)行補(bǔ)光。教室照明燈或城市照明路燈如果可以根據(jù)光照強(qiáng)度的變化實時調(diào)節(jié)亮暗，就可以達(dá)到節(jié)約能源的目的。傳統(tǒng)的利用人工手持式光照度計測量光照強(qiáng)度的方法，浪費人力物力、效率低且測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高，相關(guān)文獻(xiàn)有：王峰萍，王佳. 農(nóng)業(yè)大棚智能檢測環(huán)境系統(tǒng)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2012,35（14）:152-154；傳統(tǒng)的采用人工監(jiān)測和控制的光照強(qiáng)度監(jiān)控系統(tǒng)，施工成本高、不易擴(kuò)展、維護(hù)升級困難，相關(guān)文獻(xiàn)有：蒼峰翠竹. STM32F系列ARM內(nèi)核32位高性能微控制器參考手冊V10_1[EB/OL]；單片機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展使得上述問題的解決成為了可能。本文基于單片機(jī)ARM Cortex-M3和光強(qiáng)度傳感器TSL2561設(shè)計實現(xiàn)了一套光照強(qiáng)度監(jiān)測系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于ARM Cortex-M3光照強(qiáng)度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機(jī)模塊、光照強(qiáng)度采集模塊、液晶顯示模塊、語音播報模塊和超限報警模塊；單片機(jī)模塊對光照強(qiáng)度進(jìn)行運算，控制液晶顯示器顯示信息；控制語音播報模塊進(jìn)行定時播報，控制繼電器模塊進(jìn)行超限報警；光照強(qiáng)度采集模塊由光敏電阻采集當(dāng)前光照強(qiáng)度，并把采集到的光照信息傳送到處理器；液晶顯示模塊顯示當(dāng)前光照強(qiáng)度曲線圖，用于設(shè)定調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度警戒值；語音播報模塊的功能是進(jìn)行定時語音播報；超限報警模塊是當(dāng)光照強(qiáng)度超過警戒值時驅(qū)動警報器發(fā)出警報。

微控制器為STM32F103ZET6，系統(tǒng)的外部時鐘源來自兩處，一個由PC14、PC15端口接32.768 kHz 的晶振構(gòu)成的RC振蕩器提供低速外部時鐘（LSE），為RTC提供時鐘源；另一個由OSC_IN 、 OSC_OUT 端口接 8MHZ的晶振構(gòu)成的RC 振蕩器提供高速外部時鐘(HSE)，為I/O口提供時鐘源。

微控制器模塊對光照強(qiáng)度進(jìn)行計算；控制液晶顯示器顯示和輸入輸出；控制語音播報模塊進(jìn)行定時播報；當(dāng)光照強(qiáng)度值超過警戒值時，驅(qū)動報警模塊發(fā)出警報。

光照強(qiáng)度采集電路的芯片采用TSL2561。

液晶顯示模塊采用2.4寸高畫質(zhì)的TFT真彩LCD。

液晶顯示模塊用于顯示當(dāng)前光照強(qiáng)度曲線圖，用于設(shè)定調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度警戒值。

語音播報模塊的主控芯片為WT5001芯片，語音播報模塊的功能是實時播報環(huán)境中的光照強(qiáng)度。

超限報警模塊采用電磁繼電器作為警報器的開關(guān)。該模塊電路由控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)兩部分組成，當(dāng)環(huán)境中的光照強(qiáng)度超過設(shè)定的警戒值時，單片機(jī)的PC3口被賦予低電平，從而使三極管PNP導(dǎo)通，繼電器通電吸合，整個報警模塊電路接通，警報器發(fā)出警報。

系統(tǒng)軟件包括光照強(qiáng)度采集模塊、MCU信息處理和控制模塊、液晶顯示模塊、語音播報模塊和超限報警模塊，警戒值的設(shè)定是通過液晶顯示器上的虛擬按鍵來實現(xiàn)的；系統(tǒng)軟件的工作流程為：首先由光強(qiáng)傳感器檢測外部光照強(qiáng)度，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)單片機(jī)處理后經(jīng)液晶顯示屏顯示當(dāng)前的光照強(qiáng)度，然后判斷當(dāng)前光照強(qiáng)度是否超過設(shè)定的警戒值，若超過警戒值，警報器會發(fā)出警報，若沒超過，則語音播報當(dāng)前光照強(qiáng)度。

本發(fā)明以微控制器STM32F103ZET6作為控制核心, 通過TSL2561光強(qiáng)傳感器采集光強(qiáng)，以Keil5作為編譯軟件、C語音作為開發(fā)語言，設(shè)計實現(xiàn)了一套光照強(qiáng)度監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)由光照強(qiáng)度采集、單片機(jī)處理、液晶顯示、語音播報和超限報警模塊組成。光照強(qiáng)度傳感器實時采集光強(qiáng)，液晶顯示器實時顯示光強(qiáng)值，并通過語言播報模塊進(jìn)行定時播報，當(dāng)采集到的光強(qiáng)值超過設(shè)定的警戒值時，報警模塊發(fā)出警報。

本發(fā)明的有益效果是，系統(tǒng)測量準(zhǔn)確度較高，具有良好的靈敏度和穩(wěn)定性，可以實現(xiàn)24小時不間斷的監(jiān)測，符合溫室大棚、家禽場等的光照強(qiáng)度監(jiān)測的應(yīng)用要求。

附圖說明

圖1是實施例中的系統(tǒng)模塊框圖；

圖2是實施例中的微控制器部分原理電路；

圖3是實施例中的TSL2561和微控制器的硬件連接圖；

圖4是實施例中的液晶顯示器模塊電路；

圖5是實施例中的WT5001語音模塊接口；

圖6是實施例中的超限報警模塊電路設(shè)計；

圖7是實施例中的軟件算法流程圖。

具體實施方式