RT-Thread小型蚯蚓养殖监控系统开发与电路方案详解

资源摘要信息:"本文档介绍了一款基于RT-Thread小型蚯蚓养殖监控系统的设计方案，该系统旨在家庭等有限空间内实现蚯蚓的养殖，以期获得蚯蚓粪便和蚯蚓液。系统以ART-PI开发板和RT_Studio为开发环境，使用了多种传感器及硬件组件进行环境监测与控制，包括温湿度传感器、土壤湿度传感器、加速度传感器等。文章详细阐述了系统的工作原理、硬件选择、软件架构和通信协议等内容。" 1. 硬件组成及功能： - ART-Pi开发板：搭载STM32H750微控制器，是系统的主要控制单元。 - DS18B20传感器：测量土壤温度，通过GPIO模拟单总线协议读取数据。 - DHT11传感器：测量空气温湿度，通过GPIO模拟单总线协议进行数据读取。 - MPU6050传感器：监测蚯蚓的抖动密度，通过I2C或SPI协议进行数据传输。 - 土壤湿度传感器：使用ADC设备采集土壤湿度数据。 - 水泵和风扇：通过PWM设备控制，对环境变量进行调节。 2. 软件设计与架构： - RT-Thread操作系统：使用RT-Thread V 4.0.3版本，是系统运行的软件基础。 - RT-Studio开发工具：版本2.0.0，用于系统开发与调试。 - I2C框架与Sensor框架：分别用于驱动MPU6050传感器和其他基于sensor框架的传感器，提高代码可重用性。 - Webclient和pahomqtt软件包：为设备提供与HTTP Server通讯和MQTT客户端功能。 - Onenet软件包：实现在RT-Thread上连接OneNET平台，进行数据的发送与接收、设备控制等功能。 - cJSON软件包：用于解析JSON格式数据。 3. 系统工作流程： - 采集线程：多个线程周期性读取各传感器数据，并发送到消息队列sensor_msg_mq中。 - Onenet上传线程：接收消息队列中的数据，并上传至云端。 - 控制线程：根据云端下发的控制命令，通过消息邮箱与控制设备同步状态。 4. 线程与同步机制： - 信号量：实现线程同步，如mqttinit_sem用于WiFi连接同步，sensor_msg_sem_empty用于限制消息资源个数。 - 消息队列：sensor_msg_mq用于实现采集线程、控制线程和云端之间的同步。 - 互斥量：sensor_msg_mutex确保在读取DHT11时的温度和湿度数据同步发送。 5. 系统连接与远程控制： - OneNet平台：通过OneNet软件包实现设备连接，支持数据的发送接收和设备控制。 - MQTT协议：通过pahomqtt软件包，设备可以实时将数据上传至云端，也可接收云端控制命令。 6. 软件模块与线程： - 创建了2个信号量、1个消息队列、1个互斥量和7个线程，包括采集线程、处理线程等，实现了系统的高效运行。 以上内容展示了如何通过RT-Thread操作系统和一系列硬件组件构建出一个功能完备的蚯蚓养殖监控系统。该系统不仅能够实时监测养殖环境中的关键参数，还能通过网络接口实现远程监控和控制，体现了物联网技术在现代农业领域的应用潜力。