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国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

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基于arm7的印度农业系统社会现代化农业环境实时雾化研究

Prabha1塔努贾拜j.m.2， S.克鲁佩什3.
  1. 印度卡纳塔克邦Bellary BITM欧洲经委会系助理教授
  2. PG学生[VLSI和嵌入式系统]，ECE系，BITM, Bellary，卡纳塔克邦，印度
  3. UG学生[ECE]， IT系，PDIT学院，卡纳塔克，印度
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

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摘要

本文利用arm7和GSM实现印度农业系统社会现代化的农业环境实时自动化，重点研究了印度农业系统社会福利灌溉系统的自动化。利用该系统，可以通过传感器对现场情况进行监测;相关信息显示在lcd上，并传输给前用户/用户。该项目采用先进的ARM7TDMI处理器，它是一个32位微控制器，GSM作为重要部分，负责控制农田灌溉，并通过编码信号将信息发送到接收机。GSM通过短信进行操作，是连接ARM处理器和带有微控制器的集中单元系统的纽带。16X2液晶显示器用于读取工作站本身的现场状况。

关键字
ARM控制器，GSM，温度传感器，实时系统，数据采集和At命令LPC2148,16X2液晶显示屏。

介绍
这是一个非常有趣的应用。集成的有线/无线解决方案可以通过提高性能和生产力来利用这两种技术的积极方面。必须实现的各种网络拓扑取决于应用程序的需求。整个农场可以通过局域网[5]控制，根据农场应用的需求实现。每个节点将与传感器、电磁阀和arm微控制器[2]连接。它们通过无线系统相互连接。该传感器用于监测和收集农场的温度、湿度、昼夜模式等气候条件信息，并根据农场的干湿情况检查水位。在无线部分，由于GSM类型的网络是现代无线传感器网络，所以一直被使用。
在转到有线部分时，选择了控制器区域网络(CAN)类型的网络，因为它简单、健壮、灵活、廉价和良好的性能。所有这些节点都可以通过can连接到控制单元。

文献调查
独立50多年来，印度在农业系统方面取得了巨大进步，增加了粮食产量。1965年和1966年的两年严重干旱迫使印度改革其农业政策。尽管农业政策取得了成功，但灌溉基础设施非常落后，因此印度农民创新使用管井来收集地下水。采用新技术大面积灌溉农田。改良农业技术的持久效益取决于印度是否发展灌溉网络、洪水控制系统、可靠的电力使用和生产能力等基础设施。
随着灌溉成为我国经济发展的重要组成部分。及时浇水和合理施用生物肥料，以及适当的田间监测，使印度农业系统实现了社会现代化。这是一个非常有趣的概念，它将成为降低农业自动化所需电力成本的主要工具。
该系统采用有线、无线技术结合ARM控制器对农场环境条件进行定期监测，并为现代农业增产提供必要的预防措施。

方法
印度农业系统社会现代化的农业环境实时自动化原型模型将按照以下步骤进行:
ïÂ‑·整个设置的完整布局将被绘制为每个节点的框图。
ï ·日夜传感器将首先感知条件，并将其输出给微控制器&显示在LCD上。
ïÂ‑·传感器感知的温度显示在LCD上
ï ·土壤状况由湿度传感器检查，根据土壤状况和水位，水泵电机打开或关闭。
ï ·通过发送短信和蜂鸣器报警通知农民，手臂控制器可以防止电机盗窃。
ïÂ‑‑·借助GSM技术，可以无线查看和更新整个农场的状态。

立体图
CAN和LAN网络
下面的块解释了CAN和LAN网络用于连接用ARM控制器创建的多个节点，以监控单个网络的多个农场。
图像
图像

流程图
图像
｀图像

硬件描述
1.传感器:温度传感器是用来测量介质温度的设备。温度传感器有接触式传感器和非接触式传感器两种。雷竞技网页版然而，三种主要类型是温度计，电阻温度探测器和热电偶。所有这三个传感器测量的物理性质(即液体的体积，电流通过电缆)，这是一个函数的温度变化。
2.HumiditySensor:这个传感器检测空气中是否有水。空气中水蒸气的含量会影响植物的生长。水蒸气的存在影响着各种物理、化学和生物过程。
3.昼夜传感器:光敏电阻或光依赖电阻(LDR)是电阻随入射光强增加而减小的电阻;换句话说，它具有光导性。光敏电阻器是由高阻半导体制成的。高频时，被半导体吸收的光子给束缚电子足够的能量来跃入传导带。由此产生的自由电子(和它的全电子伙伴)通过降低电阻来导电。
4.ADC0808 / ADC0809:这是一个8位Μp兼容的a /D转换器，带有8通道多路复用器。ADC 0808, ADC 0809数据采集组件是一个8位模数转换器，8通道多路复用器和微处理器兼容控制逻辑的石器CMOS器件。8位A/D转换采用逐次逼近作为转换技术。该转换器具有高阻抗斩波稳定比较器，256R分压器与模拟开关树和逐次逼近寄存器。8通道多路复用器可以直接访问8个单端模拟信号中的任何一个。该设备消除了外部零点和全尺寸调整的需要。锁存和解码多路复用器地址输入和锁存TTLTRI-STATE®输出提供了与微处理器的轻松接口。
5.KIA7805AP:是一种三端正稳压器，适用于CMOS、TTL等数字IC电源。它具有内部热过载保护和内部短路限流功能。
6.手臂控制器:手臂控制器(LPC2148) isusedtocontrolandinterfacetheRelays SensorsandMotor。这是一个低功耗，高性能的控制器
7.GSM: GSM modem是与GSM无线网络配合使用的无线modem。计算机使用AT命令来控制调制解调器。GSM调制解调器和拨号调制解调器都支持一组通用的标准AT命令。所以我们可以像使用拨号调制解调器一样使用GSM调制解调器。
它们之间的主要区别是拨号调制解调器通过固定电话线发送和接收数据，而无线调制解调器通过无线电波发送和接收数据。GSM是我们设备中最重要的组件之一，因为用户和集中设备之间的所有通信都通过这个调制解调器进行。GSM通过I2C总线与ARM通信。
GSM modem可以是外接设备，也可以是PC卡。一般情况下，外接GSM modem通过串口线或USB线与计算机连接。和GSM手机一样，GSM调制解调器也需要一张来自无线运营商的SIM卡才能运行。GSM的描述如下。
8.水位传感器:该传感器检测流动物质的水平，包括液体，泥浆，颗粒状材料和粉末。流体和流态化的固体由于重力的作用在容器(或其他物理边界)中基本保持水平，而大多数散装固体则以一个峰值的静止角度堆积。待测物质可以在容器内，也可以是其自然形态(如河流或湖泊)。液位测量可以是连续的，也可以是点值。连续式液位传感器在规定的范围内测量液位，并确定某一地点物质的确切量，而点级传感器仅指示物质是在传感点之上还是在传感点之下。一般来说，后者检测的水平过高或过低。
9.电机泵防盗检测仪:这个传感器会检查电机是否存在，如果电机不在，ARM就会启动蜂鸣器报警，并向农民的手机发送短信。

实现

软件使用:
WINDOWS XP:这是一个操作系统(OS)，我们的项目所需的所有软件应用程序都将在其上运行。
OrCAD:OrCAD是一个专有的软件工具套件，主要用于电子设计自动化。该软件主要用于创建用于制造印刷电路板的电子印刷品，由电子设计工程师和电子技术人员制造电子原理图。
OrCAD Capture CIS是一款用于电路原理图捕获的软件工具。它是Or CAD电路设计套件的一部分。Capture CIS与类似的OrCAD工具Capture几乎相同。这两种工具之间的区别在于添加了组件信息系统(CIS)。CIS将元件信息(如印刷电路板封装占用数据或仿真行为数据)与原理图中的电路符号联系起来。当导出到OrCAD设计套件中的其他工具时，存储在CIS中的数据也会传输到其他工具。因此，当设计工程师将原理图导出到电路板布局实用程序时，大多数电路元件都有连接到它们的足迹。这为设计工程师节省了时间。
Keil microvision 3 IDE:系统采用嵌入式C语言设计，在Keil μVision IDE中实现，μVision IDE集项目管理、制作工具、源代码编辑、程序调试和完整仿真于一体。μVision开发平台易于使用，可帮助您快速创建工作的嵌入式程序。μVision编辑器和调试器集成在一个应用程序中，提供了一个无缝的嵌入式项目开发环境。
软件开发周期
当您使用Keil μVision3时，项目开发周期与任何其他软件开发项目大致相同。
1.创建一个项目，从设备数据库中选择目标芯片，并配置工具设置。
2.用C或程序集创建源文件。
3.与项目经理一起构建应用程序。
4.更正源文件中的错误。
5.测试链接的应用程序。
μVision3/ARM软件的开发周期如下图所示。下面描述了每个组件
图像
在μVision3调试模式下，您可以使用强大的CPU和外围模拟器或Keil ULINK USB-JTAG适配器(或其他AGDI驱动程序)将调试器连接到目标系统来验证程序。ULINK还允许您将应用程序下载到目标系统的Flash ROM中。
图像

Flash魔术软件:
如何下载十六进制文件到MCU板
将十六进制文件下载到板载单片机Flash存储器中的方法是使用程序Flash Magic，该程序通过计算机PC的串口与单片机连接。这个程序可以免费下载，不需要任何费用

继续下载十六进制文件到MCU
1.接口RS232 PC机RS232串口与单板UART-0 (CN3)之间的线缆。
2.向板内供电;在这种情况下，我们可以看到红色LED1处于ON状态。
3.设置跳线BR4 (INT1)为ON状态。
4.运行程序Flash Magic，将显示如图1.1所示的结果
5.开始按需要将初始值设置到程序中，因此我们将值配置到程序中如下所示;
选择对应的COM端口(本例中为COM1)
波特率设置为9600
“设备”选择“LPC2148”
“接口”选择“无ISP”
设置晶振与内部板的值对应的MHz。在本例中，它是12.000MHz，所以我们必须设置为12。
在“ARM7 LPC2148 Development Board”板上按ISP LOAD开关(S1)和RESET开关(S2)复位MCU，按照流程在Boot Loader中运行;
按ISP负载开关(S1)，长按
当ISP LOAD Switch (S1)被保持时，按RESET Switch (S2)。
移除RESET开关(S2)，但ISP LOAD开关(S1)正在被占用。
最后，去掉ISP LOAD Switch (S1)。
6.选择擦除数据的格式为“Erase all Flash + Code Rd Prot”。
图像
7.设置“选项”为“编程后验证”。
8.点击“浏览”选择HEX文件进行下载。
9.点击“开始”，程序Flash Magic将立即开始下载数据到MCU。在这种情况下，我们可以在状态栏上看到状态操作，我们必须等待操作直到完成。
10.程序运行完成后，按下板卡上的RESET开关(S2)，单片机立即按照下载的程序开始运行。

结果
在得到可行的结果后，对农场进行监控，并将其显示在液晶显示屏上。我们开发了一个硬件工具包，并将其放在农场环境中。该套件由一个电源单元、各种传感器和Arm控制器单元组成。传感器的输出持续地传递给Arm。通过液晶显示屏的显示，得到了农场监控的可行结果。在实际应用中，整个套件都是固定在农场上的。当参数，如温度，湿度，土壤湿度和其他条件，如土壤干燥，然后自动电机打开并检查水位达到农场。如果是在最大水平，ARM自动关闭电机泵水，这是由ARM控制器连续监测和控制。
图像

软件的结果

算法:
实现自动化的算法如下。
1.开始
2.初始化ADC, LCD, UART
3.从EEPROM获取所有设定点。
4.从LDR那里得到反馈。
5.如果是白天，则检查温度传感器。
6.从温度传感器得到反馈并显示在LCD上。
7.从湿度传感器得到反馈。
8.如果土壤干燥?然后ARM检查运动状态。
9.如果电机存在，则电机自动打开。
10.如果电机不存在，那么ARM激活蜂鸣器报警，并发送短信到农民的手机。
11.从水位传感器得到反馈。
12.如果水达到最大设定水平，电机自动关闭。
13.如果土壤是湿的，那么电机仍然关闭。
14.监控状态更新为GSM，并从GSM获取请求中断。
15.农场的最新更新状态被发送到用户移动端。
16.停止。

优势
1.易于维护。
2.从任何远程位置访问数据。
3.耗电量少。
4.非常快速的通信。

并
在开展拟议的工作后，研究者期望得到以下结果:
为印度农业系统的社会现代化开发农业环境的实时自动化，各种参数由单片机控制，并进一步保持到植物充分生长所需的最佳值，利用有线和无线技术的低功耗适应。在不同传感器的帮助下，农场的状态被监测，数据存储在EEPROM中，根据农场的要求，控制器选择适当的水位设施，因此农场的产量可以增加。
所提出的系统可以很好地进行农场状态的定期监测，无需人工访问，节省时间，也可以很好地监测难以人工访问的丘陵地区和偏远地区。
该系统不仅大大节省了能耗，而且在管理上减少了大量的人力物力投入。将嵌入式技术和ZigBee无线收发技术应用于应急食品储存环境事件检测快速部署系统中，无需复杂的连接，增强了系统的灵活性、体积小、成本低、效果好，便于安装和迁移。

参考文献
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