Cortex-M3的生態(tài)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集分站設(shè)計(jì)
摘要:以Cortex-M3處理器LM3S811為核心,設(shè)計(jì)了面向森林生態(tài)監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集終端分站系統(tǒng)。通過單總線數(shù)字式溫濕度傳感器、煙霧傳感器、CO2傳感器和環(huán)境光亮度傳感器分別采集溫度、濕度、可燃性顆粒物、CO2含量和光照等與林木生態(tài)相關(guān)的環(huán)境信息和林場防火的相關(guān)信息。由LM3S811處理器處理并添加分站ID和校驗(yàn)碼后,采用無線模塊傳送給服務(wù)器。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);LM3S811;數(shù)據(jù)采集;無線模塊
引言
隨著信息技術(shù)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IOT)得到了越來越多的企業(yè)和學(xué)者的重視。盡管對物聯(lián)網(wǎng)的確切定義還頗有爭議,但有一點(diǎn)可以肯定,那就是物聯(lián)網(wǎng)必將進(jìn)一步提升信息社會的智能化水平。同樣,在森林環(huán)境乃至生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測中,物聯(lián)網(wǎng)也為人們提供了更多的選擇。
針對森林生態(tài)監(jiān)測中所關(guān)心的溫度、濕度、CO2濃度、環(huán)境光照以及與森林防火息息相關(guān)的煙霧濃度等數(shù)據(jù),本文基于Cortex-M3處理器設(shè)計(jì)了生態(tài)數(shù)據(jù)采集分站,并將采集的數(shù)據(jù)用本地LCD液晶顯示,同時(shí)采用無線模塊傳送給數(shù)據(jù)中心主站。程序開發(fā)在嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS -II的基礎(chǔ)上分模塊進(jìn)行,不僅保證了良好的擴(kuò)展性,也提高了開發(fā)效率。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)分站以LM3S811處理器為核心,并引入了與森林生態(tài)監(jiān)測相關(guān)的多種傳感器,單總線數(shù)字式溫濕度復(fù)合型傳感器DHT11、I2C總線接口的環(huán)境光亮度傳感器BH1710FVC、電壓輸出型煙霧傳感器MQ-2和CO2傳感器MG-811。通過Cortex-M3處理器實(shí)時(shí)采集傳感器信息,經(jīng)處理后通過SPI接口的無線模塊nRF905發(fā)送給數(shù)據(jù)主站服務(wù)器。同時(shí)將采集的傳感器信息通過本地LCD顯示。若采集的傳感器信息異常(如煙霧濃度過高),需聲光報(bào)警。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
1.2 系統(tǒng)模塊組成
1.2.1 溫濕度傳感器DHT11
DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合單總線傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù),確保產(chǎn)品的可靠性與長期穩(wěn)定性。單線制串行接口,使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。它體積小、功耗極低,信號傳輸距離可達(dá)20 m以上,適用于環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用。DHT11簡要說明如表1所列。
DHT11除電源和地線外,只有1條數(shù)據(jù)線,在與CPU接口時(shí),數(shù)據(jù)線需用5 kΩ上拉電阻。DHT11與CPU的接口示意圖如圖2所示。在本設(shè)計(jì)中,采用LM3S811的PB0模擬單總線采集溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)。
DHT11的供電電壓為3~5.5 V,這里采用直流5 V電壓供電。傳感器上電后,要等待1 s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)。
數(shù)據(jù)線DATA與LM3S811的通信和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式。一次通信時(shí)間4 ms左右。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40位,高位先出。數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式說明如下:
8位濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8位校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8位濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。
物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)文章:物聯(lián)網(wǎng)是什么
評論