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基于WSN的农作物环境监测系统电路方案,展示于RT-Thread作品秀。

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简介:
作者:zhouyuanzhi 作品概述农作物的生长状况与其所处的周边环境之间存在着密不可分的联系。为了有效地促进农作物增产增收,对农业环境进行实时监控,并及时调整相关的环境参数至最佳状态,显得尤为重要。该项目旨在构建一个基于WSN的农作物环境监测系统,该系统将融合现代生态农业技术、先进的无线传感器技术以及水肥药一体化技术等,从而实现对农作物环境信息的全面采集、高效传输、安全存储、便捷查询和深入分析,最终为农业生产提供科学可靠的指导依据。开发环境硬件方面,主要采用了STM32F407、CC2530、Fibocom L610以及BH1750光照强度传感器、DHT11温湿度传感器、土壤PH传感器和土壤温湿度氮磷钾传感器等设备。软件开发工具链包括RT-Thread版本RT-Thread Nano 3.1.3,以及MDK 5.27和STM32CubeMx。RT-Thread的使用情况主要体现在内核部分,特别是调度器、信号量和线程的设计与实现上。调度器负责创建并管理多个线程,以确保不同工作任务能够并行执行。线程方面,uart2_rx_thread_entry线程负责接收来自串口2的中断回调函数的信号量释放后,对接收到的数据进行精细整理并上传至阿里云服务器;而led_thread_entry线程则负责控制LED灯以每秒间隔闪烁,从而提示系统正在正常运行。系统硬件架构由四个主要部分组成:终端节点(核心采用CC2530)、路由器节点、协调器节点以及STM32F407通讯网关,此外还包括云服务器。终端节点通过搭载传感器来获取空气温度、湿度、光照强度以及土壤中的温度、湿度、氮磷钾含量和PH值等关键数据信息,并将这些数据通过ZigBee协议传输至路由器节点;路由器节点再将数据转发至协调器节点。协调器节点接收到数据后通过串口将其转发给STM32F407通讯网关;STM32F407通讯网关负责对数据进行汇总处理、解析和打包操作,并将采集到的数据以图形化的方式显示在LCD屏幕上同时通过GPRS模块上传至阿里云物联网平台(IOT Platform)。阿里云IOT平台则通过AMQP服务端订阅机制将数据包转发到智慧农业系统中。整个系统的结构关系如图所示。在软件层面,硬件端采集到的所有环境数据将被封装成一个个的数据包进行传输。这些数据包随后被上传至阿里云IOT平台;上传过程中采用MQTT协议作为通信协议;阿里云IOT平台利用AMQP服务端订阅机制将这些数据包转发到智慧农业系统的后端服务器;后端服务器则根据预设的规则对接收到的数据包进行解析处理并将其存储于MySql数据库中;最后,后端服务器从数据库中提取相关的数据并通过网页界面向用户展示所有采集到的环境信息。演示效果方面:采集终端负责数据的获取与初步处理;路由器和协调器节点则承担着数据的传输任务;网关则作为数据的汇聚点发挥作用;而整个系统的核心在于数据采集与上传流程。

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客服
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  • RT-ThreadWSN设计
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    本项目旨在介绍一种用于农作物环境监测的无线传感器网络(WSN)系统电路设计方案,采用RT-Thread操作系统优化硬件资源利用。 农作物的生长状况与其周边环境密切相关。对农业环境进行实时监控并及时调整相关参数能够有力促进农作物增产增收。基于WSN(无线传感网络)的农作物环境监测系统结合现代生态农业技术、现代无线传感技术和水肥药一体化技术,以采集、传输、存储和分析农作物的环境信息为目标,为农业生产提供科学指导。 该系统的开发硬件包括STM32F407微控制器、CC2530无线通信模块(ZigBee)、Fibocom L610蜂窝数据通讯模块以及多种传感器如BH1750光照强度传感器、DHT11温湿度传感器和土壤pH值及氮磷钾含量的检测设备。系统基于RT-Thread Nano 3.1.3操作系统,使用MDK 5.27开发工具。 内核部分包括调度器、信号量和线程管理功能。通过创建多个线程实现不同的任务:uart2_rx_thread_entry负责接收串口数据并上传至阿里云;led_thread_entry则控制LED每秒闪烁一次以显示系统运行状态。 该监测系统的硬件架构由终端节点(CC2530为核心)、路由器、协调器和STM32F407通讯网关组成,通过ZigBee协议收集环境信息,并将数据汇总后通过GPRS传输到阿里云IoT平台。随后,智慧农业系统接收并解析这些数据包并将它们存储在MySQL数据库中。 软件方面,在硬件端采集所有环境数据之后,按照特定的通信协议进行封装和上传至云端;服务器采用MQTT协议处理来自设备的数据流,并使用AMQP服务将信息转发到智慧农业系统的后端。而后端系统负责接收、解析这些包并将结果存储进数据库内,并通过网页界面展示给用户。 该监测平台能够有效提升农业生产效率,为农民提供实时的环境参数参考和科学决策依据。
  • RT-Thread】智能联网云平台设计
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    本项目展示了一种基于RT-Thread操作系统的智能环境监测物联网云平台电路设计,实现数据采集、处理与云端传输。 【RT-Thread作品秀】基于物联网云平台的智能环境监测设计 作者:赵帅 **概述** 该系统采用STM32H7系列芯片开发,通过光照传感器(BH1750)与温湿度传感器(DHT11)采集环境中的光照、温度和湿度数据,并利用WIFI将这些数据实时上传至物联网云平台。用户可以通过PC端软件监控这些环境参数的变化。该系统适用于家庭、办公室或教室等场所的环境监测,具有高实时性、低功耗及低丢包率等特点。 **开发环境** - **下位机** - 硬件: STM32F407-atk-explorer扩展板 - 扩展传感器:DHT11温湿度传感器, BH1750光照强度传感器,AP6212 WIFI模块 - RT-Thread版本: V4.0.3 - 开发工具及版本: RT-Sudio **上位机** - Qt 版本: 5 - 开发工具: Qt Creator 4.11.0 **RT-Thread使用情况概述** 内核部分包括调度器、信号量和事件集。通过创建多个线程实现不同的任务,利用信号量来同步这些线程,并用事件集通知数据采集完成。 组件方面涉及IIC框架、Sensor框架以及SAL套接字抽象层。 软件包主要包括cJSON(用于解析 JSON 格式)、Onenet(针对 OneNET 平台的适配)、pahomqtt (MQTT 客户端)和Webclient(提供设备与 HTTP Server 的通讯功能)。 **硬件框架** 该系统使用STM32H7作为主控,通过外接DHT11传感器、BH1750光照强度传感器采集环境数据。AP6212 WIFI模块用于联网及云平台的连接。 **软件框架说明** 下位机流程图与上位机流程图详细描述了整个系统的运行机制。 - **下位机** - 数据通过MQTT协议上传至OneNet,初始化完成后释放信号量通知数据发送线程启动 - 温湿度和光照强度的数据采集分别由独立的线程完成,并将结果发布给其他组件 - **上位机** - 使用QNetworkAccessManager类实现HTTP请求以获取云平台上的环境监测数据。 - JSON解析器用于从接收到的数据中提取温湿度及光线信息,然后更新用户界面。 通过定时器定期发送GET请求来确保显示的数值能实时反映当前状况。
  • RT-ThreadRT-Thread智慧联网网关-设计
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    本项目是基于RT-Thread操作系统的智慧农业物联网网关电路设计,旨在通过先进的传感技术和网络通信实现农作物生长环境监测与智能控制。 【RT-Thread作品秀】基于RT-Thread的智慧农业物联网网关 作者:frankpyq 概述: 智慧农业是目前物联网的一个重要发展方向。我从事了与农业物联网相关的硬件开发工作,结合这次RTT大赛的机会,决定使用RT-Thread设计一款物联网网关。 这款物联网网关以STM32H7为主芯片进行设计,并分为硬件网关和物联网平台两部分。硬件方面,基于ART-PI核心板自行扩展了一个包含4G通讯模块、LORA无线采集模块、RS485电路接口以及相关控制输出(如继电器、LED指示灯等)的扩展板;同时集成了温度传感器DS18B20和蜂鸣器。 网关通过无线LORA技术最多可接收32路节点的数据,或利用RS485通讯协议采集传感器数据。这些收集到的信息会经由4G模块发送至物联网平台进行处理与存储。这里我选择使用深圳市模拟科技有限公司的TLINK物联网平台作为云服务解决方案。 开发环境: 硬件:ART-PI(STM32H750XB), ART-PI_TOP扩展板; 软件:RT-Thread Studio版本 2.0.0; RT-Thread 使用情况概述 内核方面,主要利用了调度器和信号量机制来实现多任务处理与线程间的同步。 组件部分,则应用了UART框架以及传感器(SENSOR)框架。其中使用三个串口分别连接4G模块、LORA无线采集节点及RS485接口;同时通过DS18B20温度传感器获取设备机箱内的实时温湿度信息。 软件包方面,目前未引入任何额外的RT-Thread 软件包进行开发工作。 硬件框架 该物联网网关项目基于官方SDK提供的点灯示例程序构建。具体来说,包括以下功能模块: 1. 读取板载DS18B20温度传感器数据; 2. 接收LORA无线节点上传的数据(支持最多32个节点); 3. LED指示设备状态; 4. 实现与TLINK云平台通信及登录验证,并完成主动上报采集到的信息至云端服务器; 5. 解析并执行来自TLINK平台的控制指令,如继电器动作等。 演示效果 该物联网网关已经完成了从硬件组装、数据收集到信息上传整个过程的实际运行测试。具体包括设备外观展示图、云平台上接收的数据截图、系统配置画面以及相关操作视频资料。 比赛感悟: 我对RT-Thread的认识始于多年之前购买的第一代魔笛网络收音机开发板,但由于手头上项目大多基于裸露硬件编程方式实现,并未真正接触过RTOS操作系统。因此在此次参加RTT大赛之际,尝试将之应用于实际产品中来提高自己的技能水平。 然而,在实践过程中由于缺乏相关经验以及对系统核心机制理解不够深入等原因遇到了不少困难和挑战。 从最初点亮LED灯开始逐步添加传感器驱动程序、串口通信框架等模块直至完成DS18B20温湿度采集功能,再到实现与4G及LORA无线通讯设备的连接,并最终将数据上传至TLINK云平台进行展示。整个过程中虽然没有使用额外软件包或第三方库支持,但通过不断摸索学习逐渐掌握了RT-Thread的基本用法。 尽管最初计划使用广和通公司的L610模块并通过ONENET云端服务实现更多功能特性但由于时间紧迫及个人技术水平限制未能完全达成目标。 不过目前我已经成功实现了与移动OneNet平台的初步连接,并将继续努力完善整个项目。感谢主办方提供的宝贵学习机会,我相信RT-Thread会成为我未来开发工作中不可或缺的一部分工具。
  • RT-Thread】温湿度设计
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    本项目提供了一套基于RT-Thread操作系统的温湿度监测电路设计方案,包括硬件选型、软件架构及代码实现等内容。 【RT-Thread作品秀】温湿度监测设计 作者:Star.Water 概述产生背景: 当前的温湿度监控设备大多只能显示实时环境参数,并不能查看历史记录或曲线图,无法直观地展示温度和湿度的变化情况。因此本次设计旨在开发一款可以同时显示当前数据及历史变化趋势的产品。 实现功能: 仪表盘上会实时更新并显示当前的温度与湿度;此外还提供一个图表界面用于展示过去的数据信息。 硬件环境: 使用ART-Pi平台,搭载RT-Thread操作系统版本为rt-thread-v4.0.2。开发工具采用MDK5.21。 移植了RT-Thread到STM32H50,并设置系统滴答时钟以产生每毫秒一次的中断来驱动RTOS。 #define RT_HEAP_SIZE (1024*40) // 定义堆大小为 40KB #define RT_MAIN_THREAD_STACK_SIZE 1024 // 主线程栈空间大小设为 1K 字节 其他配置沿用默认硬件框架,其中ART-Pi与STM32L4开发板均运行RT-Thread操作系统。通过串口通信实现数据传输。 传感器参数采集由阿里云的stm32L4开发板负责,并将收集到的数据记录写入SD卡中。 屏幕部分采用10*10以内的转接板,参考正点原子和野火的设计方案自行绘制电路图并通过嘉立创打样完成。考虑到显示屏尺寸为 180mm * 100mm ,因此使用了三块小板拼接而成。 软件框架说明: RT-Thread通过系统滴答定时器产生每毫秒一次的中断来驱动;LVGL则利用定时器3实现相同功能。 各个线程资源分配如下:机智云WIFI远程遥控和传感器参数采集在STM32L496板子上完成。 软件模块说明: ART-Pi与STM32L496之间的通信采用了自定义协议,该协议要求包头及尾部均需进行双字节验证以减少传输错误的概率;同时每一帧数据的结尾都会附加16位校验值来确保在受到干扰时仍能正确发送参数。 使用过程中发现RT-Thread中的printf和sprintf函数功能不全,无法支持类似%0.2这样的格式化选项用于指定小数点后的精度。 调试阶段主要依赖于VS2017环境进行LVGL的初步设置,在完成电脑端测试后迅速移植到单片机上运行。 比赛感悟: 一直以来都有计划自己编写一个LVGL项目,但由于白天工作晚上还要照顾孩子而没有足够的时间。借助这次比赛的机会给自己施加了一定压力,并且通过每天加班努力学习掌握了基本操作。 RT-Thread是一款非常容易进行移植的实时操作系统,仅需一个中断即可驱动整个系统运行;同时其软件包也非常实用,在未来的学习过程中一定要加以利用。尽管此次因为时间紧迫仍然使用MDK开发环境并手动移植了RTT,但还是决定以后要多尝试其他工具和方法。 虽然在功能实现方面还有一些设想未能完成,但是会继续努力改进和完善现有设计。 非常感谢RT-Thread提供的参赛机会,在这次比赛中不仅学到了很多知识也更加深入地了解了该操作系统。尽管比赛即将结束但在技术学习的道路上永远不会停下脚步!
  • RT-ThreadRT-Thread远程气压设计
    优质
    本项目介绍了一种基于RTOS RT-Thread设计的远程气压监控系统电路,实现环境气压数据的实时采集与传输。 【RT-Thread作品秀】基于RT-Thread的远程气压监控系统 作者:靳春幸 概述: 该远程温气压监控系统是使用ART-Pi开发板并基于AP6212模块的WiFi功能进行开发,旨在替代人为采集气压值,并解决在极端环境下的人为风险。 开发环境 硬件: ART-Pi STM32H750 RT-Thread版本:4.0.3 开发工具及版本:RT-Thread Studio 2.0.0 使用情况概述: 内核部分包括调度器,信号量和消息队列。 组件部分包含SAL套接字抽象层、LWIP以及WiFi框架。 软件包部分则有Webclient, pahomqtt, Onenet及cJson。 硬件架构 主控板采用的是ART_Pi。温度传感器使用了兼容IIC和SPI接口的芯片,即LSP22HH,它可以采集温度与气压值,并通过SPI通信方式连接到主控制板上。 WiFi模块则采用了开发版自带的AP6212。 软件架构 该设计基于RT_Thread进行构建,主要包含两个执行线程:Main 线程、Onenet上传线程和LPS22HH 线程。整体框架通过上述组件实现气压数据采集与传输功能。 软件模块说明: - Main线程: 负责初始化WiFi自动连接及Onenet组件的功能,同时启动LED周期性反转。 - Onenet线程:负责定期上报气压值至OneNet平台。 - LPS22HH线程:用于定时获取传感器数据并处理这些信息。 比赛感悟: 非常荣幸能够参加这次大赛,在此期间我使用了官方提供的ART-PI开发板进行了多项实验,包括TouchGFX、sram、fal和easyflash等。RTT平台与硬件设备为我的学习提供了诸多便利,让我受益匪浅。然而由于工作原因未能全心投入比赛,对此感到十分遗憾。 感谢主办方给予的机会!
  • RT-ThreadRT-Thread智能家居联网设计
    优质
    本项目介绍了一种基于RT-Thread操作系统的智能家居物联网电路设计方案,结合传感器和云端服务,实现家居设备智能互联与远程控制。 【RT-Thread作品秀】基于RT-Thread的智能家居-物联网 作者:葫芦侠 概述: 智能家居是互联网影响下的一种物联化应用,通过物联网技术将家中的各种设备连接起来,提供家电控制、照明控制等多种功能和服务。与传统家居相比,它不仅具备居住的基本功能,还结合了建筑、网络通信、信息家电和设备自动化等多方面的能力。 硬件设计: 本智能家居项目采用STM32F407作为主控芯片,并搭配ESP8266进行无线连接。此外,还包括S17021传感器、DS18B20温度感应器以及LED灯和电机等组件来实现具体的功能需求。 开发环境与RT-Thread使用: 项目基于MDK 5.31, VS CODE 和其他工具完成编码工作,并采用rt-thread-3.1.4版本的实时操作系统。在内核方面,利用调度器创建TCP连接线程并用消息队列进行数据传递;在网络框架部分,则通过tcpip建立服务端来支持设备节点和上层控制软件接入;此外还使用了Cjson软件包。 硬件架构: 整个智能家居系统由主控平台、节点平台以及应用软件三大部分构成。其中,主控负责与各节点通信并收集状态信息,而用户界面则用于监控这些数据及执行相应的操作指令。 软件设计: 该项目采用STM32作为服务器端来显示传感器的读数,并通过TCP/IP协议实现设备间的通讯和控制功能。具体来说,上位机应用发送命令到主控器,后者再将其转发给对应节点;与此同时,各个子系统也会将收集的数据反馈回中央处理单元。 软件模块: 包括了TFTLCD屏幕驱动、SteamWin界面设计以及以太网通信等核心部分的开发工作。 比赛心得: 在此次比赛中遇到了时间紧张的问题,需要同时完成多个平台上的代码编写任务。由于出差频繁,进度受到了影响;初次接触RT-Thread时也花费了很多精力调试多线程和网络功能,并且LCD显示效果调整同样耗时较多。尽管最终没有实现触摸屏的应用目标,但整个过程还是让我对智能家居系统的构建有了更深入的理解和技术提升。
  • RT-Thread】心率试仪设计
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    本项目旨在设计一款基于RTOS RT-Thread的心率测试仪电路方案,结合硬件与软件优化,实现高效、低功耗的心率监测功能。 本段落概述了基于STM32H750芯片开发的心率测试仪项目。该设备能够测量人的心率,并通过心率传感器采集数据并在屏幕上显示结果。用户可以在家中使用此仪器,无需前往医院进行心率检测,其体积小巧且易于操作。 在硬件方面,该项目采用ART-Pi作为主板并配备了一个心率传感器和HMI串口屏。所使用的RT-Thread版本为4.0.3,并通过RT-Thread Studio与USART HMI开发工具完成项目开发工作。 内核部分使用了调度器来创建多个线程以实现不同功能,而组件方面则包括ADC框架和UART框架:前者用于采集引脚电压值,后者用来向串口屏发送指令显示心电图数据。在硬件层面上,MCU定时读取心率传感器的电压,并通过串口将信息传递给屏幕。 软件架构分为两部分: 第一部分是心率采集,在设备启动后会自动初始化板级外设和ADC采样引脚以开始采集。 第二部分负责展示结果:当系统上电时,HMI屏也会随之开启并等待MCU发送的数据进行更新显示。 在整个项目开发过程中,通过查阅RT-Thread官网文档中心的学习资源,掌握了线程创建、内存管理和定时器等内核组件的应用,并将理论知识与实践相结合。感谢RT-Thread社区中同伴们的积极帮助和支持,让我能够顺利完成该项目。最后要特别感谢主办方提供了这样一个优秀的平台,使我有机会学习到更多关于物联网设备开发的知识和技术,在未来我将继续深入研究并为RT-Thread开源社区贡献自己的力量。
  • RT-Thread】——智能温湿度设计
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    本项目基于RT-Thread操作系统,设计了一款智能温湿度监测电路。该系统能够实时采集环境中的温度和湿度数据,并通过显示屏进行直观显示,为智能家居、气象站等应用场景提供了精准的环境参数监测解决方案。 本段落介绍了一个基于STM32H75XB芯片的温湿度数据采集系统,并通过MQTT协议将数据传输到服务器,在网页端进行显示的同时也在OLED显示器上实时展示当前的时间与温度、湿度信息,可以作为一个智能小显示器使用。 开发环境如下: - 硬件:ARTPi(stm32h750xb) - RT-Thread版本:v4.03 - 开发工具及版本:RT-Thread Studio v1.15 在项目中,我们主要利用了RTOS的线程调度功能来实现不同的工作,并使用I2C框架和Sensor框架等组件。具体来说: - `main.c`文件用于初始化系统并开启各个线程。 - `dht11_sample.c`处理DHT11传感器的相关内容,包括温湿度数据读取及创建相应的线程。 - `MQTT_sample.c`负责通过MQTT协议将采集到的温湿度信息发送至云端服务器。 - `ssd_1306...cpp`用于OLED显示相关功能开发。 在此次比赛中,我不仅接触到了操作系统相关的知识,并且实际应用了RT-Thread系统。起初觉得操作较为复杂,但随着对官方文档的学习和理解逐渐深入后发现其实并不难掌握。此外,在使用RT Studio这一IDE过程中也感到非常方便快捷,能够快速添加所需的功能模块。 感谢电路城提供的这次比赛机会让我有机会学习更多知识,并希望有共同兴趣的人们一起努力向前!