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基于ARM的智能喷药自适应控制系统的研究与开发

作　者: 高业剑
导　师: 苏诗琳
学　校: 长安大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 农业智能化 S3C2410 智能喷药 DM642 F2806
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着科学技术的不断进步,高新科学技术在现代农业中的应用越加广泛。农业智能化在国外发达国家已经相当普及,并达到了相当高的水准。我国则相对比较落后,处于刚起步的阶段。中国是一个农业大国,所以尽快实施农业智能化,显得尤其重要。本课题针对果园农药喷洒过程中,人工作业效率低下、药物利用率低等问题,提出了基于ARM的智能喷药自适应控制系统,将S3C2410、F2806、DM642等三个处理器有机地结合在一起,利用传感器获得的稀疏度、距离、压力等数据信息,系统通过控制算法进行自适应调整,始终保持合理的最有效的喷药状态,最终能够达到高效施药、节约施药的目的。本文完成的主要工作包括：1)根据系统整体需求,设计出ARM控制器外围硬件电路,选择合适的CPU芯片、RS232、RS485芯片、CAN硬件电路等。2)根据系统硬件电路,搭建了系统的开发环境,选择Linux操作系统,并对U-BOOT、内核、文件系统进行了移植。使得系统正常启动。3)根据系统软件需求,设计了系统整体控制算法,并依此进行了应用程序的编写。使系统满足自适应控制。4)完成基于QT/Embedded的GUI设计,对传感器反馈数据与喷药过程中的实时状态进行同步显示,实现人机交互。在以上研究的成果及理论的基础上,系统进行了软硬件的调试和运行,最终该系统能够平稳、安全、可靠的运行,达到预期效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题背景及研究意义  9-10
  1.2 ARM体系结构及应用领域  10-11
  1.3 S3C2410处理器概述  11-12
  1.4 嵌入式操作系统概述  12-14
    1.4.1 嵌入式操作系统特点  13
    1.4.2 常用嵌入式操作系统  13-14
    1.4.3 Linux系统简介  14
  1.5 本课题研究内容及工作  14-15
  1.6 论文各章节安排  15-16
第二章系统硬件设计  16-24
  2.1 系统总体方案设计  16-17
  2.2 S3C2410系统主要硬件设计  17-23
    2.2.1 电源模块设计  18
    2.2.2 串口模块设计  18-20
    2.2.3 CAN模块设计  20-22
    2.2.4 LCD模块设计  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章嵌入式系统开发环境搭建  24-36
  3.1 操作系统选择  24-25
  3.2 ARM开发平台建立  25
  3.3 交叉编译器建立  25-26
  3.4 Boot Loader移植  26-28
    3.4.1 U-Boot启动过程  26-27
    3.4.2 U-Boot移植步骤  27-28
  3.5 Linux内核移植  28-32
  3.6 文件系统移植  32-35
    3.6.1 根文件系统概述  32-33
    3.6.2 BusyBox制作根文件系统  33-35
  3.7 本章小结  35-36
第四章控制系统软件设计与实现  36-47
  4.1 ARM整体软件架构  36-37
  4.2 本工程软件架构  37-39
  4.3 S3C2410处理器控制算法实现  39-40
  4.4 通信协议制定  40-43
  4.5 ARM软件实现流程  43-46
  4.6 本章小结  46-47
第五章基于QT/Embedded的GUI设计  47-57
  5.1 QT/Embedded简介  47-48
  5.2 Qt/Embedded开发环境搭建  48-49
  5.3 触摸屏驱动移植  49-52
  5.4 系统设计实现  52-56
    5.4.1 系统简介  52
    5.4.2 系统软件设计  52-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章总结与展望  57-59
  6.1 课题成果  57-58
  6.2 课题展望  58-59
参考文献  59-61
攻读学位期间取得的研究成果  61-62
致谢  62

基于ARM的智能喷药自适应控制系统的研究与开发

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