基于STM32的智能灌溉系统的设计.docx
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2022-06-12
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基于 STM32 的智能灌溉系统的设计
摘要：21 世纪物联网，通信，自动化控制，大数据等高新技术快速发展，对农
业的生产实际发展带来巨大的冲击，农业系统实施智慧检测，自动化控制将成为
现代未来的农业发展趋势。可编程控制 PLC 因其处理信息的系统丰富及储存信息
的内部器件的稳定在工农业控制领域有着广阔的应用市场，将 PLC 应用于智慧农
业的发展将是一个很好的发展趋势。本文阐述了系统的通信，远程控制的操作，
分析 PLC 的三菱通信协议及指令系统，为 STM32 仿 PLC 的实现奠定基础。
关键词：自动化 PLC STM32
1.国内外智慧农业 STM32 研究现状
国家“十三五”规划提出，要走农业现代化道路，提高农业技术装备和信息化
水平，我国政府部门高度重视现代化的发展，国家政策对农业的大力支持，加之
物联网，通信等技术的日渐成熟，物联网在传统农业的领域的应用越来越广泛。
农业是物联网技术的重点应用领域之一，也是物联网技术迫切需要的。目前，远
程监测系统，无线传感器监测，二维码等技术已经越来越成熟。这些技术应用于
我国的智慧农业的现代化生产中，提升了农产品的附加值，加快了我国智慧农业
的建设步伐，提高了农业生产的管理效率，日本政府高度重视农业物联网的发展。
2.系统的设计及技术选择
本系统的核心是实现 STM32 仿 PLC 的功能，三菱的指令系统在国内是被研究
的比较深入的指令系统，三菱 PLC 比较简单，主要有以下几方面：1 它的通讯协
议比较简单，大约只有 4-5 个指令；2 通讯命令采用绝对地址的方式，很容易被
推测出其的内部清晰结构。所以我们采用仿三菱 FX2N PLC。
2.1 三菱 PLC 概述
三菱 PLC 是三菱电机在大连生产的主要产品，三菱 PLC 在中国广泛市场中常
见的有以下型号:FR-FXIN,FR-FXIS,FR-FX3N,FR-FX3U,FR-AFR-Q 等。
2.2 STM32 芯片通路设计
系统主控的芯片我们选择的是 STM32,同时系统因为选择了 STM32 它的强大
的功能，设计也是相当的方便，对于 STM32 芯片，只需要一个接口数据通信与于
STM32 就行了，为了节省线路板的空间的大小，通过串口进行程序下载。STM32
仿 PLC 实际运行是芯片是闪存启动（BOOT0 管脚低）。在电路中为了实现这个
BOOT0 管脚高低的问题采用了跳线帽，下载程序时 STM32 仿 PLC 的 PA9 连 RS232
的 RXD,PA10 连 TXD,GND 连 GND,为了布线方便，STM32 仿 PLC 的 VCC,BOOT0 用
跳线帽连接起来，程序正常运行时，STM32 仿 PLC 的 PA9,PA10 和 STM32 的
PC11,PC10 相连的是利用了跳线帽来使管脚拉低。
3.智能灌溉系统的主要模块设计
3.1 控制模块电路的设计
CC2530 为主控的芯片为这个系统的控制器的主要芯片，利用无线网路和边缘
网关通信，24V 的工业电源从 P3 端子引入 24V 电源为控制器供电。外部 24V 电
源接在 P1 端子，给整个系统供电。P2 端子接入的电源转化 24V 通过电路的元件
作用。
四路光耦输出（四路开关量的输出对应着一个控制器）充分的体现在电路设
计中，和输出电路在配合继电器，然后根据控制设备的开关的状态来反映继电器
的开关状态。
3.2 采集器模块电路的设计
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