基于Lora无线通信的土壤温湿度监测系统设计开题报告

2.1基本内容

本设计主要是针对于基于LoRa无线通信技术的土壤温湿度监测系统的硬件电路部分设计和相应的软件代码编程。设计拟采用STM32L053R8T6系列的单片机作为MCU，选用基于sx1262芯片的LoRa模块，以及符合测量要求的土壤温湿度传感器。基本内容如下：

（1）查阅资料，了解LoRa通讯和土壤检测的相关问题及其解决方案，根据实际需求确定最终方案。

（2）根据任务需求，筛选相关器件，选择时应该结合价格，性能等。

（3）针对所选择的器件，收集相关资料，进行理论验证，设计原理图，进行仿真设计，保证理论上的正确。

（4）进行PCB板打样，元器件焊接，MCU程序的编写与调试，样机工作正常。（5）完成实验数据分析处理，对误差来源进行分析，采取减小或消除误差的措施。

（6）整理相关设计资料，撰写设计论文。

2.2目标

本次设计为基于Lora通信技术的土壤温湿度监测系统，系统要达到的主要技术指标如下：

（1）土壤温度测量范围：-40~85℃

测量精度：±0.4℃ (﹣10℃~70℃）

±0.6℃（其余温度范围）

（2）土壤水分含量测量范围：0-100%

测量精度：±3% （0—53%）

±5% （>53%）

其中测量土壤温度湿度由所选择的传感器决定，Lora芯片选用最新的sx1262，在保证低功耗的同时实现无线传输。

（3）供电时长：30天左右。

2.3技术方案及措施

系统总体构成如图所示：

Lora终端设计如图所示：

在该方案中，为了实现农场检测终端稳定长时间的工作，设计将Lora通信模块电路与MCU部分封装在一起作为一个独立的检测设备，减少因模块连接而带来的稳定性问题。为了提高数据处理能力与传输的速度以及尽可能使lora终端处于比较低的功耗，处理器选用STML053R8T6芯片，它相较于本科所学的89C52处理器，具有更强大的数据处理能力，封装更小巧，价格也不是很贵；相较于STM32F系列处理器，拥有更低的功耗，非常适合电池供电。

无线通信模块选用sx1262芯片，SX1262是一款新产品，同样由Semtech公司在2018年推出，也具备特殊的LoRa调制方式。相比于sx1278/sx1268芯片，SX1262芯片的封装为4x4mm、24脚QFN封装，芯片体积相对比较小，可以做出的射频模块体积相对也比较小。SX1262的功能更为强大，体积方面也有优势，所以采用sx1262芯片作为此次设计的无线通信芯片。

对于土壤温湿度检测传感器，按照检测要求，选取一款适合测量范围和精度的传感器。在设计电路中要考虑MCU与土壤检测设备的接口问题。因为土壤温湿度传感器输出串口为RS485接口，与单片机连接时，需要用RS485转TTL电路进行电平转换，使传感器将测得的数据传输到STM32单片机上进行下一步处理。在进行传感器对土壤的检测时，要注意的是测量时钢针必须全部插入土壤里，并且避免强烈阳光直接照射到传感器体上而导致温度过高，还有就是不要暴力折弯钢针，也不要用力拉拽传感器引出线，摔打或猛烈撞击传感器。设计中选择使用的土壤温湿度检测传感器防护等级为IP68，可以将传感器整个泡在水中。为了提高测量的精度，在测量土壤温湿度时，要严格按照说明书进行操作。