STM32平台联合信息技术下农业机械设备监控系统的设计研究.docx

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1、STM32平台联合信息技术下农业机械设备监控系统的设计研究农业机械设备实时监测控制一直是我国研究相对落后的部分。为此，针对在实际生产中农业机械设备的实时信息得不到有效的管理及农业机械设备资源得不到有效的利用等问题,提出了一种基于STM32的嵌入式开发平台结合地理信息系统GIS,嵌入式CDMA通信技术及全球定位系统GPS+G1ONASS双重模式等技术的农业机械设备监控调度系统。该系统可实现对农业机械设备实时信息的收集和检测调度，满足高效利用农业机械设备的要求，将本系统安装在联合收割机上，取得了良好的效果。前言我国是农业大国，对农业生产相当重视，提出了“建设社会主义新农村”的要求。同时，农业机械化

2、水平逐渐提高，未来也是朝着农业自动化规模作业方向发展;但由于现阶段农业机械设备分布不均匀，农业机械设备信息采集实时性差，造成使用效率低下、调度不及时等问题。STM32是一种基于32位Cortex-M3内核的CPU,具有极高的性价比，官方提供基于固件库的开发方式，简单易于开发，为农业机械设备监控系统设计提供了有力支持。目前，地理信息系统GIS的发展方向是组件式开发工具，具有非常易于上手和控制的优势。所以，本设计中主要介绍基于STM32嵌入式开发平台、结合GPS+G1ONASS全球定位系统与CDMA无线通信技术的数据采集系统与MapObjects的组件式GIS构成的农业机械设备监控系统。1硬件设计

3、由于本文采用的地理信息系统GIS是组件式开发工具，使用支持ActiveX控件的终端可以实时监控和调度，所以着重介绍信息采集部分的硬件电路设计方案。想要对农业机械设备进行定位、监控和信息传输，需要每个农业机械设备安装一个基于嵌入式解决方案的系统,便于信息的采集、处理和互动。由于STM32具有极高的性价比，所以采用基于STM32的嵌入式解决方案，将GPS+G1ONASS和CDMA等模块有效地组织起来，构成信息采集系统。硬件系统主要由系统电源电路、人机交互电路，GPS+G1ONASS模块电路和CDMA模块电路等组成。1.1 STM32F103VCT6微处理器本设计中数据采集系统的主控制芯片采用意法半

4、导体公司基于ARMv7架构的32位Cortex-M3内核的微处理器内核STM32F103VCT6。STM32具有产品种类多样化、性价比较高,易于开发等优点，逐渐在众多的CorteX-M3的微处理器崭露头角。其得益于它提出的一种基于固件库的开发方式，可以快速上手，用户只需要根据所需的应用调用库里的应用程序接口(API),就可以迅速地开发出一个产品级程序。调用库忽略了底层寄存器的操作，大大降低了开发周期，便于一个产品上市收回成本。1.2 GPS+G10NASS双重电路目前，世界最大的4个定位导航系统有美国的GPS定位系统、俄罗斯的G1ONASS、欧盟的伽利略定位系统及我国的北斗定位系统。其中，广泛

5、应用于民用的为GPS和G1ONASSoG1oNASS在2004年完善了定位系统后，性能更加稳定。传统的全球定位系统模块一般只采用单独的导航系统，即只能按照规定获取相应的单独某一个卫星信号，如只能接收到GPS卫星信号。相对于单独GPS和单独G1oNASS定位，GPS+G1ONASS双重模式定位具有定位速度快的优点，可以搜索到最多增加1倍卫星数量进行精确定位。特别针对峡谷、城市多重路径等复杂环境所设计，增加卫星数量提升优越的定位性能，目前己经广泛应用高端的手机、导航仪等民用电子设备当中。本设计中使用的是联发科技MTK的MT3333五合一全球卫星导航系统接收芯片，便于投入使用，只读取GPS和G1O-

6、NASS的卫星信号;后期可以对系统进行升级读取北斗、伽利略和口本3家的卫星定位系统信号。由于MT3333具备了联发科技独特的AIWayS1oCate软件技术，能够通过用户所处状态判断卫星接收模式，使导航更加精确、可靠，更能有效节约系统电力。1.3 CDMA通信模块本设计使用KS-97嵌入式CDMA模块将采集的数据通过无线通信方式与终端通信，信号覆盖广，通信简单易于控制。其中，KS-97嵌入式CDMA模块针对仪器仪表或者自动化等产品设计，具有体积小、性价比高等优点，广泛应用于物联网、电力、农业、工业当中。其内置PPP/TCP/UDP/IP协议，针对工业应用优化网络，CDMA的速率上下行最高153

7、.6kbps,足以应付地理信息的信息传输。2软件设计系统采集电路完成了对地理定位的信息的采集、通过CDMA模块向终端传输数据后，系统软件需要对该系统的硬件各个模块进行驱动、信息处理和控制。为实现控制的实时性,本设计采用C/US-I11实时操作系统。2.1移植C/US-I11实时操作系统是指外界事件或者数据变化时，能够接收并以最快的速度予以处理，其处理的结果又有能在短时间内控制生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。因此，实时操作系统具有严格的事件响应，并且具有非常好的稳定性能。2.2配置C/US-I11配置555的系统功能是由一个个宏组成，这类可移植、扩展性

8、强的代码都有类似于这样的文件，以一个系列的宏命令，配合子程序模块的条件编译语句实现功能剪裁。3实例研究根据以上设计建立的系统，实际应用在农业自动化相对较高的农场。木设计中主要应用在久保田PR0488联合收割机靠近电瓶位置。由于久保田PR0488联合收割机的直流12V电瓶维护方便，高达52Ah的容量，每月例行充电一次，平时例行补充蒸储水即可工作，可以为本系统提供稳定的电源。在实际应用中，系统运行稳定。由于农机设备之间通信采用数字通信，传输可靠、隐蔽性强，能够在客户端上实现基础功能，如车辆点名、车辆信息追踪、命令下发、变更命令参数等功能，还能够查询到历史记录，一般采用回放、显示等方式。关键的统计分析中，可对各个农机设备传回的实时信息进行分析，对不同的设备之间不同类别主动查询报警记录、使用信息等。应用表明，系统运行效果良好，运行可靠稳定。4结语提出一种基于STM32嵌入式农业机械设备监控系统的设计方案，完成了对农业机械设备的地理位置定位，并将信息通过CDMA无线通信技术传送给终端进行监控调度。终端使用GIS组件式应用，对数据连接、数据存储和客户端监控完成农业机械设备的监控与调度。在实际应用中可以看出:该系统具有非常高的性价比和可靠性，有广泛的应用前景。