毕业设计:基于无线技术的畜牧管理系统


    **职业技术学院毕业设计(论文) 基于无线技术的畜牧管理系统 学生姓名 指导教师 专 业 电子信息工程技术 班 级 电子信息工程技术一班 二级学院 电子信息工程学院 2019年4月 摘要 随着居民膳食结构的不断优化,改革开放以来中国畜牧业总产出呈不断增长的趋势,根据国家统计局统计数据,1978年-2000年畜牧业总产值年均增长17.59%,2000年-2017年畜牧业总产值年均增长8.63%。但尽管畜牧业不断发展,其大部分畜牧业的饲养方式还是以大规模散养的形式为主,使得管理难度高,系统化程度低。为此,我制作了-基于无线技术的畜牧管理系统,它通过无线技术结合检测传感器能够远程监控牧场、饲养圈的环境信息;结合RFID技术能够通过后台数据管理牲畜信息、饲养圈信息。帮助管理员进行系统化管理,提高饲养效率,降低管理难度。 关键字:STM32、RFID、NB-IOT、Lora 目 录 摘要 2 1. 绪论 5 2. 系统设计方案 6 2.1 系统功能介绍 7 2.1.1 饲养圈信息读取 7 2.1.2 牲畜信息读取 7 2.1.3 环境监测 7 2.1.4 远程监控管理 7 2.1.5 异常报警 8 2.2 功能实现 8 2.2.1 MCU芯片 8 2.2.2 检测传感器 8 2.2.3 远距离通信 8 2.2.4 云端 9 2.2.5 云端连接方式 9 2.2.6 读卡器芯片 9 3.软件系统设计 10 3.1 主MCU程序 10 3.1.1 主MCU程序流程图 10 3.1.2 主MCU程序设计 11 3.2 检测端MCU程序 16 3.2.1 检测端MCU程序流程图 16 3.2.2 检测端MCU程序设计 17 3.3 RFID读卡器MCU程序 21 3.3.1 RFID读卡器MCU程序流程图 21 3.3.2 RFID读卡器MCU程序设计 22 4.硬件系统设计 27 4.1 硬件电路连接图 27 4.1.1 主控电路 27 4.1.2 检测端电路 27 4.1.3 RFID读卡器模块电路 28 4.2 功能模块介绍 29 4.2.1 STM32F103C8T6 最小系统 29 4.2.2 NB-IOT模块 30 4.2.3 Lora模块 31 4.2.4 DHT22模块 32 4.2.5 MQ-135模块 33 4.3 RFID模块硬件设计 34 4.3.1 电源电路 35 4.3.2 通讯电路 36 4.3.3 读卡器芯片电路 37 5. 系统实物图 41 6. 设计总结 44 参考文献 45 致谢 46 1. 绪论 基于无线技术的畜牧业管理系统以解决畜牧业管理中的各种难点为制作目的。促进畜牧业系统化管理,提高饲养效率,降低管理难度。 基于无线技术的畜牧管理系统内共分为3个部分,1.主控部分:用以收集各种数据并通过NB-IOT模块将数据上传到透传云服务器;2.RFID读卡器:用以读取CPU卡标签数据并通过Lora将数据发送到主控部分;3.检测部分:用以读取环境信息数据并通过Lora将数据发送到主控部分。 系统以STM32F103C8T6为主控芯片。系统中NB-IOT模块可通过串口从MCU获取数据并将数据上次到云端,搭配有人透传云能够更方便更系统的对数据进行处理;Lora模块之间通过RF技术可在几公里内进行数据传输;RFID读卡器模块采用FM17520芯片,利用RF技术可读取CPU卡FM1208芯片内被写入的数据。结合上述技术,实现远程监控、后台数据管理。 2. 系统设计方案 畜牧业管理总体上大可分为3部分:牧场;牲畜;饲养圈。在管理过程中最多问题且管理难度最高的也在这3部分上面。对于牧场,必须时刻了解牧场环境,根据环境信息可进行牧场挑选。对于牲畜,由于数量庞大,无法进行管理或管理难度大。对于饲养圈,也必须时刻了解圈内的环境信息,而且饲养圈数量也比较多,在管理上也存在许多问题。 为了帮助管理员进行系统化管理,降低管理难度,提高管理效率。基于无线技术的畜牧管理系统针对畜牧业管理的难点制定了以下功能:饲养圈信息读取;牲畜信息读取;环境监测;远程监控管理;异常报警。 图一:系统设计方案 以上是系统设计方案,主要运用了Lora、RFID、NB-IOT三种无线模块。 检测MCU通过传感器检测获得环境数据,再通过串口将数据发送到Lora3模块,Lora3再将数据发送到Lora1。 读卡器读取CPU卡内的数据,并将数据通过串口发送到Lora2模块,Lora2再将数据发送到Lora1。 Lora1接收Lora2和Lora3发送过来的数据后通过串口发送到主MCU,主MCU通过数据整理后,将整理好的数据通过串口发送到NB-IOT模块。 NB-IOT模块将接收到的数据发送到透传云服务器上。 2.1 系统功能介绍 图二:功能介绍图 2.1.1 饲养圈信息读取 我们将按照一定格式(xx号-xx号/饲养圈清洗时间)的数据通过读卡器录入到饲养圈的CPU标签上面。当需要了解或读取饲养圈信息时,只要通过读卡器读取CPU标签就可的到信息。而且可结合Lora和NB-IOT将数据发送至透传云服务器进行记录保存。 2.1.2 牲畜信息读取 我们将按照一定格式(xx号/性别/购入时间)的数据通过读卡器录入到牲畜耳标内的CPU耳标上面,当需要了解或读取牲畜信息时,只要通过读卡器读取CPU耳标便可得到信息,而且可结合Lora和NB-IOT将数据发送至透传云服务器进行记录保存。 2.1.3 环境监测 我们通过检测模块内的各种检测传感器检测所在地的环境信息(温湿度/空气质量),结合Lora和NB-IOT可将读取到的环境信息发送至透传云服务器进行记录保存。管理员可通过透传云服务器后台时刻了解环境信息。 2.1.4 远程监控管理 远程监控管理功能,系统通过Lora模块获取被检测环境信息、牲畜信息、饲养圈信息后,在MCU内部按照透传云数据格式进行数据整理后通过NB-IOT模块将一整串数据发送到透传云服务器。管理员可通过透传云服务器实时了解各种数据信息。 2.1.5 异常报警 报警功能由透传云服务器自带功能,它可以设置安全数据范围,当上传的数据超过安全范围时,服务器会及时通过短信、邮箱、微信小程序方式向管理员进行报警。 系统通过检测端检测牧场或饲养圈环境信息,并将数据上传到透传云,当牧场或饲养圈的环境发生异常时,如:温度太高,湿度太高等。就会及时向管理员进行报警,有利于管理员进行及时的防护,减少异常风险。 2.2 功能实现 2.2.1 MCU芯片 STM32F103x8使用高性能的ARM® Cortex™-M3 32位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM),丰富的增强I/O端口 和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和1个 PWM定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达2个I 2 C接口和SPI接口、3个USART接口、一个 USB接口和一个CAN接口。 STM32F103xx中等容量增强型系列产品供电电压为2.0V至3.6V,包含-40°C至+85°C温度范围和 -40°C至+105°C的扩展温度范围。一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。 STM32F103xx中等容量增强型系列产品提供包括从36脚至100脚的6种不同封装形式;根据不同的封装形式,器件中的外设配置不尽相同。 通过资料比对与自身了解程度,最终选择STM32F103C8T6芯片作为系统主控芯片。 2.2.2 检测传感器 系统选用空气质量检测传感器、温湿度检测传感器实时检测所在环境的空气质量浓度和温湿度数据,有利于管理员实时了解牧场或饲养圈内的环境信息,可通过环境信息数据制定饲养计划、把控饲养进度、降低饲养风险,减小饲养难度 2.2.3 远距离通信 系统通过Lora技术实现远程数据传输功能,Lora技术应用RF技术,能够实现几公里内的数据传输,且不同于其他无线模块,其他无线模块进行数据传输需要SIM、WIFI、蓝牙等媒介才可以进行数据传输,而Lora使用RF技术,其中不需要媒介就可进行数据传输,这更有利于野外的数据传输。如果几公里的传输距离还无法达到需求,可以在传输线路上增加中介端,这样可将传输距离加倍式放大。 2.2.4 云端 有人透传云是有人科技旗下自主的物联网云平台,我们通过NB-IOT模块与透传云服务器进行对接,根据透传云服务器规定数据格式发送数据,便可将数据发送至服务器,服务器除了添加数据点显示外,还有地图定位、多设备管理、触发器报警管理、定时任务、组态管理等功能。而且透传云使用简单,也为二次开发提供大量资料。 2.2.5 云端连接方式 系统主控MCU将整理后的数据通过串口发送到NB-IOT模块,NB-IOT模块将收到的数据上传到透传云服务器。 NB-IOT模块实现串口设备与网络服务器通过运营商进行相互传输数据。NB-IOT模块相对于其他模块,其具有强链接、高覆盖、低功耗、低成本的技术特点。 2.2.6 读卡器芯片 RFID读卡器模块使用FM17520芯片进行CPU卡的数据读写。 FM17520 是一款高度集成的工作在13.56MHz下的非接触读写器芯片,支持符合ISO/IEC 14443 TypeA 协议的非接触读写器模式。 FM17520 具有低电压、低功耗、驱动能力强等特点。适用于低功耗、低电压、低成本要求的非接触读写器应用。 3.软件系统设计 3.1 主MCU程序 主MCU的主要功能是通过串口接收Lora模块发送过来的读卡器数据和检测端的环境数据,并将数据按照透传云数据格式要求进行整理,整理完成后在通过串口发送到NB-IOT模块上。 3.1.1 主MCU程序流程图 图三:主MCU程序流程图 3.1.2 主MCU程序设计 图四:程序头文件及目录 主MCU程序主要用到了串口1、2、3。所以头文件只加载MISC、RCC、GPIO、USART。 图五:主函数定义声明 图六:主函数 图七:初始化函数 RCC使能串口及GPIO,然后初始化串口1、2、3并设置串口波特率,由于各外接模块 波特率不同,所以为了对应波特率,3个串口波特率设置也不同。 图八:串口1配置 图九:串口2配置 图十:串口3配置 3个串口配置大同小异,区别在于设置不同GPIO作为TX和RX,还有就是串口1使能发送功能,无使能中断,串口2和串口3使能接收功能和接收中断 图十一:串口2、3接收中断函数 接收中断将接收到的数据放到制定数组 图十二:CRC16计算函数 CRC16计算函数接收参数为需要校验的数据及数据长度,通过计算后可得到校验码,并将校验码放到数据的最后2位 3.2 检测端MCU程序 检测端MCU主要功能是通过传感器模块(温湿度传感器、空气质量传感器)检测环境信息,然后将检测到的信息数据通过串口发送出去。由于传感器模块的原因,温湿度传感器直接使用了IO口就可直接检测,而空气质量只能通过ADC采集模块输出的模拟电压,在这里直接发送放大1000倍的电压值,而后在透传云上进行计算得出浓度值。 3.2.1 检测端MCU程序流程图 图十三:检测端程序流程图 3.2.2 检测端MCU程序设计 图十四:头文件及目录 由于检测端使用ADC采集及串口发送,所以载入RCC、GPIO、USART、ADC 图十五:函数声明及定义 图十六:主函数 For(;;)无限循环中加入500ms延时函数,在DHT22数据获取函数中加入了1000ms延时函数,所以串口发送数据频率不会太快,约2S发一次 图十七:初始化函数 RCC使能GPIO、ADC、USART1及AFIO,由于Lora模块设置波特率为9600所以,串口波特率也设置为9600。 图十八:DHT22数据获取函数 将数据获取之后将其放大100倍在将温湿度拼接为一个32位数据后返回,这样可使数据处理更加简单且温湿度更加准确,其数值可精确到0.01度。 图十九:ADC采集函数 连续采集8次数据,再求其平均数,再将其放大1000倍,这样获取的数据更加容易处理及更加准确。获取的电压值可精确到0.001V。 图二十:ADC初始化函数 ADC初始化函数, 使能ADC1通道一读取A1口模拟数据 3.3 RFID读卡器MCU程序 RFID读卡器MCU主要是通过SPI与FM175200读卡器芯片进行通信,通过天线板读取CPU卡上的信息数据,读取成功后通过串口将数据发送到Lora模块。该MCU只进行数据读取,而不进行数据写入。 3.3.1 RFID读卡器MCU程序流程图 图二十一:RFID读卡器MCU程序流程图 3.3.2 RFID读卡器MCU程序设计 图二十二:头文件与目录 由于MCU与读卡器芯片FM175200是通过SPI进行通信,且由串口将读取到的信息数据发送到Lora,所以头文件载入RCC、GPIO、MISC、SPI、USART。 图二十三:函数声明与定义 CPU卡指令由1208芯片ISO14443-A协议规定 图二十四:主函数 当读卡器上电后将以扫描的方式不断发送激活指令,读取已写入数据的CPU卡,需要的读卡流程为:激活(寻卡-防冲撞-选择卡片)-复位-进入DF-验证二进制文件标识-读二进制文件,程序中通过i变量的值确定读卡流程。如果流程中断将无法正常获取数据,所以需要重新激活卡片。最后读取成功后将通过串口发送5位数据:卡号+4位读取出来的数据。 图二十五:初始化函数 初始化延时函数、打开天线IO口,模块共10到天线通道,程序默认打开第一通道。 图二十六:SPI初始化函数 SPI初始化使用IO口为SCK=PB3、MISO=PB4、MOSI=PB5、FM_RST=PA12、FM_NSS=PA15 图二十七:175200芯片引脚初始化 图二十八:复位175200芯片 图二十九:设置175200工作方式 图三十:串口3配置 .硬件系统设计 4.1 硬件电路连接图 4.1.1 主控电路 图三十一:主控电路连接图 主控电路由STM32F103T8C6最小系统、Lora模块及NB-IOT模块,3个功能模块组成,STM32F103T8C6通过串口2与Lora模块连接并进行数据传输,通过串口1与NB-IOT模块连接并进行数据传输。主要功能是通过Lora模块收集由其他Lora模块发送过来的环境信息或者是牲畜、饲养圈信息,并将数据进行格式整理后通过NB-IOT模块将数据发送到透传云上进行显示、储存。 4.1.2 检测端电路 图三十二:检测端电路连接图 检测端电路由STM32F103T8C6最小系统、Lora模块、MQ-135及DHT22,4个功能模块组成,STM32F103T8C6通过ADC1,1通道A0采集MQ-135输出的模拟电压,通过AP1读取DHT22输出的数据,然后将数据通过串口1发送到Lora模块。Lora模块将收到的数据发送到主控电路中的Lora模块上面。 4.1.3 RFID读卡器模块电路 图三十三:RFID读卡器模块电路连接图 RFID读卡器电路由RFID电路板、RFID天线板及Lora模块组成,Lora模块与RFID电路通过串口连接,RFID读卡器电路主要功能是通过RFID天线板与CPU卡标签进行数据通信,将读取到的CPU卡数据通过串口发送到Lora模块上,Lora模块将收到的数据发送到主控电路的Lora模块上。 4.2 功能模块介绍 4.2.1 STM32F103C8T6 最小系统 图三十四:STM32F103C8T6最小系统电路 图三十五:最小系统尺寸图 STM32F103C8T6最小系统电路只包含5V-3.3V稳压电路、复位电路及晶振电路剩下的只是电源指示灯、电源滤波电容及一些延接出来的管脚,由于电路简单,使最小系统电路板尺寸仅53mm*22.5mm。有利于减小作品体积。 4.2.2 NB-IOT模块 图三十六:NB-IOT模块尺寸外观图 图三十七:NB-IOT模块管脚定义图 WH-NB73 是一款通过运营商 NB-IOT网络实现串口设备与网络服务器相互传输数据的产品。因其在网功耗低,特别适合电池供电的使用场景,通过简单的 AT 指令进行设置,即可轻松使用本产品实现串口到网络的双向数据传输。 WH-NB73 功能特点:针对电信,移动和联通的NB-IOT网络分别有对应型号的模块提供;支持2路UDP 简单透传模式;支持7路UDP 指令传输模式;支持COAP通信模式;支持注册包功能;支持串口和网络心跳包功能;支持超低功耗模式;支持3GPP标准指令集;支持稳恒扩展指令集。 NB-IOT 技术特点: 强链接:在同一基站的情况下,NB-IOT 可以比现有无线技术提高 50-100倍的接入数; 高覆盖:NB-IOT室内覆盖能力强,比 LTE 提升 20dB 增益,相当于提升了 100倍覆盖区域能力; 低功耗:低功耗特性是物联网应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合; 低成本:与Lora相比,NB-IOT无需重新建网,射频和天线基本上都是复用的。 4.2.3 Lora模块 图三十八:Lora模块尺寸外观图 图三十九:Lora模块管脚定义图 E32-433T20DC(Lora芯片) 是一款基于Semtech公司SX1278射频芯片的无线串口模块(TTL电平),透明传输方式,工作在410~441MHz频段(默认433MHz),采用LoRa扩频技术。SX1278 支持LoRa™扩频技术,LoRa™直序扩频技术具有更远的通讯距离,抗干扰能力强的优势,同时有极强的保密性。在低速通信领域SX1278具有里程碑意义,并受到业内人士的青睐。该系列默认空中速率为2.4kbps,发射功率为20dBm,采用工业级晶振,保证其稳定性、一致性,精度均小于业内普遍采用的10ppm。模块具有数据加密和压缩功能。模块在空中传输的数据,具有随机性,通过严密的加解密算法,使得数据截获失去意义。而数据压缩功能有概率减小传输时间,减小受干扰的概率,提高可靠性和传输效率。 4.2.4 DHT22模块 图四十:DHT22尺寸外观图 DHT22数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT22传感器都在极为精确的 湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗,信号传输距离可达20米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。 4.2.5 MQ-135模块 图四十一:MQ-135尺寸外观图 MQ-135用于环境的有害气体探测装置,适宜于氨气、芳族化合物、硫化物、苯系蒸汽、烟雾等气体有害气体的探测,气体敏感元件测试浓度范围:10 to 1000ppm。可将检测数据通过TTL电平输出或模拟电压输出。 4.3 RFID模块硬件设计 该模块是基于STM32F030C8T6单片机和FM17520读写器芯片设计的CPU卡读写模块,硬件设计主要分为:电源电路、STM32F030C8T6最小系统、FM17520电路、通讯电路、8路天线选通电路。 图四十二:RFID模块硬件框图 1. 电源电路 本次设计内使用的电源电压有5V、3.3V,所以必须具有电压转换电路设计,故电源电路必须提供稳定的电源电压输入,并且保证功率满足设计要求。 1. STM32F030C8T6最小系统 最小系统保证STM32芯片能够正常运行处理,本设计使用芯片内部8MHZ晶振所以无外接晶振。 2. 通讯电路 模块使用STM32串口3与外部进行通信。 4. FM17520电路 本设计使用FM17520对CPU卡进行信号读取和识别,与stm32的通讯方式为SPI通讯(SPI1)。 4.3.1 电源电路 本设计共需3.3V及5V电源,所以必须具有电压转换电路,电路所用高压稳压器为HT7333,以5V电压输入,3.3V电压输出。 1. HT7333芯片 图四十三:HT7333系列尺寸图 HT73XX系列是一组三端,低功耗,采用CMOS技术。该系列具有极低的静态电流。它们允许输入电压为高达12V。该器件提供大电流和小电压差。HT73XX由高精度电压参考组成,错误校正电路和电流限制输出驱动。它们有几个固定输出 - 放电电压范围为1.8V至5.0V。CMOS技术 - ogy确保低压差和低电流损耗。 芯片特征: • 超低静态电流:4mA(典型值) • 高输入电压(高达12V) • 输出电压: 1.8V,2.5V,2.7V,3.0V,3.3V,3.5V,5.0V • 输出电压精度:公差±3% • 最大输出电流:250mA • 低压差 • 低温系数 • TO-92,SOT-89封装 2. 电源电路设计 图四十四:电源电路 电源电路所用芯片为HT7333,输入的5V电压通过2个电容滤波后输入到芯片,芯片输出3.3V通过2个电容滤波后输出。最后加入3.3V电源指示灯。 4.3.2 通讯电路 图四十五:通讯电路 模块以STM32串口为通讯方式,模块直接加接线柱接于STM32 PA2、PA3IO口的串口(串口2)复用功能。其中串联100欧电阻用以限流,并加入RXD、TXD通讯指示灯。 4.3.3 读卡器芯片电路 读卡器芯片电路使用复旦FM17520读卡芯片,通过设计电路连接天线板与FM1208芯片CPU卡进行数据传输。FM17520与STM32的通讯方式为SPI(SPI1)。 1. FM17520通用非接触读写器芯片 图四十六:FM17520 QFN32 封装引脚图 FM17520 是一款高度集成的工作在 13.56MHz 下的非接触读写器芯片,支持符合 ISO/IEC 14443TypeA 协议的非接触读写器模式。 FM17520 具有低电压、低功耗、驱动能力强等特点。适用于低功耗、低电压、低成本要求的非接触读写器应用。 产品特点: • 支持 ISO/IEC 14443 TypeA 读写器模式 • 读写器模式支持 M1 加密 • ISO14443 TYPEA 支持通讯速率 106kbps,212kbps,424kbps,848kbps • 读写器操作距离可达 50mm(取决于天线设计) • 支持 SPI 串行接口,最高 10Mbps • Host 接口独立电源供电 • 64Byte 收发缓冲 FIFO • 中断输出模式灵活可配 • 多种低功耗模式 n Soft模式 n Hard模式 n Deep模式(典型值 1uA) • 可编程定时器 • 内置振荡电路外接 27.12MHz 晶体 • 宽电压工作范围 2.2V~3.6V • 内置 CRC 协处理器 • 可编程 I/O 引脚 2. FM17520电路设计 图四十七:FM17520应用电路 图四十八:FM17520应用电路结构图 FM17520经典应用电路以2路接收信号为主,在满足设计需求的前提下本设计只使用1路接收信号,这可降低设计难度、减少使用元件。 以下借助结构图对FM17520应用电路进行介绍: FM17520应用电路分为2部分,其中黄色区域是信号接收电路;下面的蓝、绿(天线线圈)、土黄色区域是信号发射电路。下面分别介绍两部分电路。 发射电路:信号发射部分可细分为EMC滤波电路、谐振与阻抗匹配电路。其中: EMC滤波电路:主要是由LC低通滤波电路组成低通滤波器,读卡芯片经由TX1和TX2送出的天线信号主要是13.56Mhz,但是不可避免也会有高次谐波存在。所以该部分的低通滤波器主要作用就是滤除高于13.56Mhz的无用信号。这样即有利于读卡器与卡片之间的正常通信,也能减少天线部分对空间或者附近电路的电磁干扰。 匹配电路:匹配电路形式上图中土黄色区域,此部分主要是调整整个天线发射部分的谐振频率点到13.56Mhz附近,这样可以使得线圈上的信号幅度增加有利于磁场辐射。另外匹配电路还要将发射部分电路的电阻匹配到与读卡芯片的输出电阻附件,典型的是50欧姆(b不同芯片不一样)。这样可以使得天线部分获得最大功率有利于读卡距离提升。 接收电路:信号接收电路比较简单,由四个元器件构成,图中黄色区域Cmin电容可稳定读卡芯片内部提供的固定参考电压Vmin,R1则将此参考电压引入到RX引脚,为芯片的接收信号添加固定直流电平,CRx则从发生电路引入反馈信号与Vmin叠加后送入芯片内部。通过调节R2和R1的比值可以调节Rx脚信号的幅度,使得芯片的读卡距离最佳。 通过以上介绍可知,在设计电路时,个别电容电阻参数有些许差别将大大影响RFID读卡距离。而电容电阻参数可通过计算或阻抗分析仪进行确定,但是确定参数后还需要进行实际测试,才能得出最理想的元件参数。 元件参数经过多次实验测试确定: 接收电路电阻:R10=820欧、R11=5.1K欧 匹配电路电容:C12、C14=47pF、C16=100pF CPU标签电容:100pF+30pF 5. 系统实物图 图五十:系统正面图 图五十一:系统侧面图 图五十二:系统俯视图 图五十三:系统主部分 为了答辩方便,所以将RFID模块与主控部分通过串口直接连接,减少了中间的Lora模块。 由图可知主部分最下层为NB-IOT模块,通过串口与STM32进行通信,用以接收STM32发送过来的数据,并将数据发送到透传云服务器。 第二层为12V-5V降压模块,系统内的NB-IOT模块附带了评估板用以给NB-IOT模块供电(16V),而且评估板内有16V-12V的降压电路,带有12V电压输出端。我利用这一端口,加上12V-5V降压模块,输出5V分别给STM32、Lora模块、RFID模块进行供电。 第三层为STM32F103C8T6最小系统板,将最小系统放与中间,有利于布线。它通过串口与NB-IOT模块、Lora模块、RFID进行通信。 第四层为Lora模块,它通过串口将接收到的牲畜信息、牧场信息数据发送到STM32。 第五层为RFID模块和RFID天线板,它通过串口将读取到的CPU卡数据发送到STM32。 图五十四:系统检测部分 系统检测部分,可放置于牧场或者饲养圈用于检测环境信息。 为了答辩演示方便,检测部分通过主控部分NB-IOT评估板输出的12V进行供电。 由图可知,检测部分最底层为12V-5V降压模块,它将输入的12V电压将成5V给STM32、Lora模块、空气质量检测传感器、温湿度传感器进行供电。 第二层为STM32F103C8T6最小系统板,它通过串口与Lora模块进行通信,通过ADC进行空气质量采集,通过总线进行温湿度采集,将采集到的空气质量浓度和温湿度发送到Lora模块。 第三层为Lora模块通过串口与STM32进行通信。将接收到的数据发送到主控部分的Lora模块上。 第四层为MQ-135空气质量检测传感器和DHT22温湿度检测传感器。2个传感器通过检测后将数据发送到STM32上。 6. 设计总结 改革开放以来中国畜牧业不断发展,规模不断扩大,但其中却缺少先进的智能系统优化其管理方式。 基于无线技术的畜牧业管理系统以解决畜牧业管理中的各种难点为制作目的。促进畜牧业系统化管理,提高管理效率,降低管理难度。通过饲养圈信息读取可随时了解饲养圈的信息(圈内牲畜编号、饲养卷清洗消毒时间等),能够促进饲养圈管理;通过牲畜信息读取能够随时了解所有牲畜的信息(公或母、购入时间等)能够减少管理难度;通过环境监测能够实时了解牧场、饲养圈内的环境信息,时刻掌握饲养环境,有利于尽心最优化管理;通过远程监控管理能够通过后台进行数据查看,有利于减低管理难度、促进系统化管理;通过异常报警能够及时得知异常现象(环境数据异常等),减低风险几率。 如果能够使用基于无线技术的畜牧业管理系统,将优化畜牧业管理方式,提高管理效率,降低管理难度,减少饲养风险。 主要参考文献: [01] 李婷婷 周志稳 张丹. 畜牧业转型升级的智慧 [J].中国禽业导刊2013年第14期2-6,共5页 [02] 陶家树. 智慧畜牧业发展路径探讨 [J].农业知识:科学养殖 2018年第7期8-10,共3页 [03] 蒋武洲 周海东 刘福 张博. 物联网LoRa技术的应用与发展[J].电视技术 2018年第8期100-103,共4页 [04] 刘玉姣. NB-IOT技术及应用探讨[J]. 数字技术与应用 2018年第6期37-38,共2页 [05]李传洲.基于RFID技术的物联网应用及行业发展趋势展望[J].数字技术与应用,2018,0(11) 致谢 到现在,所剩下的大学时光以寥寥无几,当完成毕业设计这最后一份作业后,我将如同入春时挂的冰块,跌落地面,随着这点点时光照耀,化为蒸汽,融入天空。 在此蒸发之前,我想诚挚的感谢在校教授过我的各位老师,感谢您们三年来的细心教导;感谢我的论文指导老师朱冠良老师,感谢您在忙碌的教学工作中挤出时间审查、修改我的论文;感谢三年中陪伴我的同学和朋友,感谢你们为我的大学生活增添色彩,使我开心的度过大学生活。 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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