CN101858759A - 基于mcu的多通道农业测量装置 - Google Patents

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田立国
吴兴利
卢胜利
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Abstract

一种基于MCU的多通道农业测量装置，具有控制器，与控制器的输入端相连用于向控制器提供地表温湿度、大气温湿度以及叶层温湿度信息的温湿度传感器组；与控制器的输入端相连用于向控制器提供二氧化碳浓渡、土壤温度、土壤含水量和光照信息的第一传感器组；与控制器的输入端相连用于向控制器提供冠层温度和冠层风速的第二传感器组；以及与控制器的输出端相连用于将控制器所接收的信息显示出来的液晶显示模块。本发明是将地表温湿度等各种信息通过传感器采集到单片机内由单片机程序将其信息显示出来，构成一个完整的农业子系统，从而使本多通道农业测量装置把方便、准确、安全性好等性能集于一体。具有信息化程度高、成本低廉、易于推广，便于使用的特点。

Description

基于MCU的多通道农业测量装置
技术领域
本发明涉及一种农田测量装置，特别是一种将方便、准确、安全性好等性能集于一体的基于MCU的多通道农业测量装置。
背景技术
现代农业正在向精准化方向迈进。精准农业由现代信息技术、生物技术、工程装备技术等高新技术支持，根据农田的空间变异，定时、定量地实施现代化农事操作技术与农田管理系统，是实现农业生产低耗、高效、优质、安全、环保的重要途径。现代信息技术，由此来支持农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理空间信息系统、农业专家系统、农机具智能化系统、农田环境监测系统等6个子系统的建立和应用。这些子系统的综合应用可以做到精准种植、精准采样、精准分析影响作物正常生长的环境因子数量，进而精准确定因子投入量，获得作物效益的最大化。还可将上述某些系统安装于不同的农机具上，工作时可自动记录单位面积的作物产量，土壤湿度、养分、用药量(浓度)等的精确数据。
当然以上所述的6个子系统的建立与应用在现代农业技术用的还比较少，正处于发展初期，我国的农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理空间信息系统、农业专家系统、农机具智能化系统、农田环境监测系统等6个子系统的建立和应用主要是依赖于进口，价格昂贵，维修不便，很难在设施农业中推广使用。
而且，传统农业测量装置检测效率底，只能单一对某一个量进行检测；当有数据采集错误时，必影响测量精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种信息化程度高、成本低廉、易于推广，便于使用的基于MCU的多通道农业测量装置。
本发明所采用的技术方案是：一种基于MCU的多通道农业测量装置，具有控制器，还包括有与控制器的输入端相连用于向控制器提供地表温湿度、大气温湿度以及叶层温湿度信息的温湿度传感器组；与控制器的输入端相连用于向控制器提供二氧化碳浓渡、土壤温度、土壤含水量和光照信息的第一传感器组；与控制器的输入端相连用于向控制器提供冠层温度和冠层风速的第二传感器组；以及与控制器的输出端相连用于将控制器所接收的信息显示出来的液晶显示模块。
所述的温湿度传感器组包括有第一至第八共8个叶层温湿度传感器，均是通过多路模拟选择开关与控制器相连。
所述的第一传感器组包括有第一二氧化碳传感器、第二二氧化碳传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器和光照传感器，所述的第一传感器组是通过A/D转换器与控制器相连。
所述的第二传感器组包括有冠层温度传感器和冠层风速传感器。
所述的控制器上还设置有选择和确认开关。
所述的控制器上还设置有写程序接口。
所述的控制器上还设置有RS485通信接口。
本发明的基于MCU的多通道农业测量装置，是将地表温湿度、大气温湿度、上叶层温湿度、冠层温度、冠层风速、CO2浓度、土壤温度、土壤含水量等信息通过传感器采集到单片机内由单片机程序将其信息显示出来，构成一个完整的农业子系统，从而使本多通道农业测量装置把方便、准确、安全性好等性能集于一体。具有信息化程度高、成本低廉、易于推广，便于使用的特点。
附图说明
图1是本发明的整体框图；
图2是本发明控制器的电路原理图；
图3是本发明温湿度传感器组的电路原理图；
图4是本发明第一传感器组和第二传感器组的电路原理图；
图5是本发明选择和确认开关的构成示意图；
图6是本发明的时钟电路；
图7是本发明的A/D转换电路原理图；
图8是本发明的多路模拟选择开关电路的原理图；
图9是本发明的RS485通信接口电路的原理图；
图10是本发明的AD基准电压的电路原理图；
图11是本发明的液晶显示模块的接口；
图12是本发明的写程序接口。
其中：
1：控制器                2：A/D转换器
3：多路模拟选择开关      4：温湿度传感器组
5：第一传感器组          6：第二传感器组
7：液晶显示模块          8：选择和确认开关
9：写程序接口            10：RS485通信接口
具体实施方式
下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明的基于MCU的多通道农业测量装置是如何实现的。
本发明的基于MCU的多通道农业测量装置，将地表温湿度、大气温湿度、上叶层温湿度、冠层温度、冠层风速、CO2浓度、土壤温度、土壤含水量等信息通过传感器采集到单片机内由单片机程序将其信息显示出来，构成一个完整的农业子系统。
如图1所示，本发明的基于MCU的多通道农业测量装置，具有控制器1，还包括有与控制器1的输入端相连用于向控制器1提供地表温湿度、大气温湿度以及叶层温湿度信息的温湿度传感器组4；与控制器1的输入端相连用于向控制器1提供二氧化碳浓渡、土壤温度、土壤含水量和光照信息的第一传感器组5；与控制器1的输入端相连用于向控制器1提供冠层温度和冠层风速的第二传感器组6；以及与控制器1的输出端相连用于将控制器1所接收的信息显示出来的液晶显示模块7。所述的液晶显示模块7选用C系列中文液晶显示模块，最终经过采集处理后用中文液晶显示出来。
如图2所述，本发明的控制器1采用单片机MCU，选用型号为ATmega128的单片机。
所述的控制器1上还设置有选择和确认开关8。
所述的控制器1上还设置有写程序接口9。
所述的控制器1上还设置有RS485通信接口10。
所述的控制器1上还设置有备用接口SD。
如图3所示，本发明所述的温湿度传感器组4包括有第一至第八共8个叶层温湿度传感器41～48，选用SHT11温湿度传感器，精度±3％(RH)，安放于作物顶部、中部和下部的叶层上。所述的叶层温湿度传感器均是通过多路模拟选择开关3与控制器1相连。
如图4所示，所述的第一传感器组5包括有第一二氧化碳传感器51、第二二氧化碳传感器52、土壤温度传感器53、土壤水分传感器54和光照传感器55，所述的第一传感器组5是通过A/D转换器2与控制器1相连。
其中，所述的第一二氧化碳传感器51和第二二氧化碳传感器52选用NDIR传感器模块，安放于作物中部枝叶较多处。所述的土壤温度传感器53选用Pt100铂电阻温度传感器，安放于作物根部。所述的土壤水分传感器54选用TDR土壤含水量传感器安放于作物根部。所述的光照传感器55选用对弱光强度也有较高灵敏度的硅兰光伏探测器，将光辐射强度(0-200000Lux)变换为0-5V或4-20mA的标准信号。安放于作物顶部。
所述的第二传感器组6包括有冠层温度传感器61和冠层风速传感器62。其中，所述的冠层温度传感器61选用数字式红外测温传感器，安放于作物顶部。所述的冠层风速传感器62选用M288865风速风向传感器，安放于作物顶部。
如图5所示是选择和确认开关8的构成示意图，包括有左、右、下、上和确认五个开关。
图7是本发明的A/D转换电路原理图，所述的第一二氧化碳传感器51、第二二氧化碳传感器52、土壤温度传感器53、土壤水分传感器54和光照传感器55均是通过此A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号后进入由单片机MCU构成的控制器1。
图8是本发明的多路模拟选择开关电路的原理图，所述的叶层温湿度传感器41～48(SHT11-1-SHT11-8)均是通过此多路模拟选择开关电路有选择的进入由单片机MCU构成的控制器1。
由上所述，本发明的基于MCU的多通道农业测量装置，在使用时即可提高采样精度及避免误操作。

Claims (7)

1.一种基于MCU的多通道农业测量装置，具有控制器(1)，其特征在于，还包括有与控制器(1)的输入端相连用于向控制器(1)提供地表温湿度、大气温湿度以及叶层温湿度信息的温湿度传感器组(4)；与控制器(1)的输入端相连用于向控制器(1)提供二氧化碳浓渡、土壤温度、土壤含水量和光照信息的第一传感器组(5)；与控制器(1)的输入端相连用于向控制器(1)提供冠层温度和冠层风速的第二传感器组(6)；以及与控制器(1)的输出端相连用于将控制器(1)所接收的信息显示出来的液晶显示模块(7)。
2.根据权利要求1所述的基于MCU的多通道农业测量装置，其特征在于，所述的温湿度传感器组(4)包括有第一至第八共8个叶层温湿度传感器(41～48)，均是通过多路模拟选择开关(3)与控制器(1)相连。
3.根据权利要求1所述的基于MCU的多通道农业测量装置，其特征在于，所述的第一传感器组(5)包括有第一二氧化碳传感器(51)、第二二氧化碳传感器(52)、土壤温度传感器(53)、土壤水分传感器(54)和光照传感器(55)，所述的第一传感器组(5)是通过A/D转换器(2)与控制器(1)相连。
4.根据权利要求1所述的基于MCU的多通道农业测量装置，其特征在于，所述的第二传感器组(6)包括有冠层温度传感器(61)和冠层风速传感器(62)。
5.根据权利要求1所述的基于MCU的多通道农业测量装置，其特征在于，所述的控制器(1)上还设置有选择和确认开关(8)。
6.根据权利要求1所述的基于MCU的多通道农业测量装置，其特征在于，所述的控制器(1)上还设置有写程序接口(9)。
7.根据权利要求1所述的基于MCU的多通道农业测量装置，其特征在于，所述的控制器(1)上还设置有RS485通信接口(10)。
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