CN104133397B - 诱捕器中的虫害精准计数电路及其计数方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种诱捕器中的虫害精准计数电路及其计数方法。本发明的虫害精准计数电路，包括主控模块，电源模块，信号采集模块，电机驱动模块，时钟模块，存储模块，LCD驱动显示模块，键盘模块，USB模块和数据无线传输模块。本发明将信号采集模块安装于诱捕器的四周，形成四个虫害入口通道，分别对应四组虫害信号采集模块单元。每个虫害入口通道处都配置附带负载电机门的双轴直流小电机，每个通道内都有一对由U型塑料件隔开平行放置的光电传感器。本发明一方面在信号采集中采用了双光电传感器技术和逻辑门控制电路，另一方面设计了双路继电器驱动电机正反转控制电路。由此提高了虫害计数方法的严密性和计数的精准度。
Description
技术领域
本发明属于数字农业中虫害智能检测的技术领域，特别涉及一种虫害精准计数电路及其计数方法。
背景技术
随着全球气候变暖和生态气候条件的变化，中国农作物生物灾害呈逐年加重趋势。尤其是伴随而来的虫害是农业增产和农产品质量提高的重要制约因素，虫害会使农作物经济受损，产量减少，质量下降，严重影响农作物产品和质量。实现对农作物虫害进行定期信息获取，实时掌握农业生产中现象、过程具有举足经重的作用。以往，虫害问题通常依赖于喷洒农药，久而久之，由于大量使用化肥和农药，带来了农药残留、土壤板结和环境污染等一系列生态问题，直接威胁人类的健康与生存。科学研究表明，人类肿瘤、血液病和神经系统等诸多疾病的发生与环境和食品的污染存在直接关系。因此，降低防治成本，减少农药用量和环境污染，是控制虫害工作的重中之重。
研发一种虫害精准计数电路及其计数方法，使农业虫害的测报工作智能有效是非常有必要的，尤其是对于大面积的，不同地域地区的虫害数据统计分析。按照传统方式，由农保员到田间地头人工统计虫害，工作量大，既费时又费力，而且受人力的限制，很难做到高效的虫害测报。目前，也有将现代电子技术用于虫害的测报防治，但是虫害计数的精准性仍是亟需解决的问题，保证虫害精准计数才能有效做好虫害的测报与防治工作。反之，则是事倍功半，不但不能有效进行虫害的智能测报与防治，也不能真正的解放农保员劳动力。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种诱捕器中的虫害精准计数电路及其计数方法。
诱捕器中的虫害精准计数电路，包括主控模块，电源模块，信号采集模块，电机驱动模块，时钟模块，存储模块，LCD驱动显示模块，键盘模块，USB模块和数据无线传输模块。
所述的主控模块包括单片机的最小系统和调试接口，其中的单片机型号为PIC24FJ256GB106；单片机的39号管脚接电阻R13一端，电阻R13另一端接晶振Y1一端、同时接独石电容C12的一端，独石电容C12另一端接地、同时接独石电容C13的一端，独石电容C13另一端与晶振Y1另一端接单片机的40号管脚；调试接口选用5P插座，其中，1号管脚接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接单片机的7号管脚；2号管脚接+3.3V电源连接，3号管脚接地， 4号管脚接单片机的18号管脚；5号管脚接单片机的17号管脚；单片机的56管脚接滤波电容C11的一端，滤波电容C11另一端接地；单片机的10号管脚、单片机的57号管脚、滤波电容C22一端接+3.3V电源，滤波电容C22另一端接地；单片机的19号管脚、滤波电容C21一端接+3.3V电源，滤波电容C21另一端接地；单片机的26号管脚、滤波电容C20一端接+3.3V电源，滤波电容C20另一端接地；单片机的35号管脚、单片机的38号管脚、滤波电容C19一端接+3.3V电源，滤波电容C19另一端接地；单片机的9号管脚、单片机的20号管脚、单片机的25号管脚、单片机的41号管脚接地。
所述的电源模块由供电单元和电压转换单元组成。
所述的供电单元采用太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板安装在诱捕器外部上方，通过太阳能控制器给输出电压为12V的蓄电池充电，蓄电池通过电源线与DC电源插口对接，给电压转换单元供电。
所述的电压转换单元包括12V转+5V模块和12V转+3.3V模块，其中：
12V转+5V模块包括第一稳压芯片，第一稳压芯片1号管脚通过船型开关switch与DC电源插口的正极连接，并接电解电容C14正极，电解电容C14负极接地；第一稳压芯片的3号管脚、5号管脚地；第一稳压芯片的4号管脚接下拉电解电容C15正极；第一稳压芯片的2号管脚接二极管D17负极、工字型电感L1一端，二极管D17正极接地，工字型电感L1另一端接第二稳压芯片的4号管脚、下拉电解电容C15正极并输出+5V电压，下拉电解电容C15负极接地；所述第一稳压芯片型号为LM2596T-5.0。
所述的12V转+3.3V模块包括第二稳压芯片，第二稳压芯片的1号管脚通过船型开关switch与DC电源插口的正极连接，并接电解电容C16正极，电解电容C16负极接地；第二稳压芯片的3号管脚、5号管脚接地；第二稳压芯片的2号管脚接二极管D18负极、工字型电感L2一端，二极管D18正极接地，工字型电感L2另一端接第二稳压芯片的4号管脚、下拉电解电容C17正极、发光二级管LED正极并输出+3.3V电压，发光二级管LED负极接电阻R13一端，下拉电解电容C17负极、电阻R13另一端接地；所述的第二稳压芯片型号为LM2596T-3.3。
所述的信号采集模块由四组信号采集单元模块组成，每组信号采集单元模块包括两个光电传感器，第一光电传感器的信号输出端经上拉电阻R17与单片机的16号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的2号管脚连接；第二光电传感器的信号输出端经上拉电阻R18与单片机的15号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的3号管脚连接；第三光电传感器的信号输出端经上拉电阻R19与单片机的14号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的5号管脚连接；第四光电传感器的信号输出端经上拉电阻R20与单片机的13号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的6号管脚连接；第五光电传感器的信号输出端经上拉电阻R21与单片机的12号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的8号管脚连接；第六光电传感器的信号输出端经上拉电阻R22与单片机的11号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的9号管脚连接；第七光电传感器的信号输出端经上拉电阻R23与单片机的21号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的11号管脚连接；第八光电传感器的信号输出端经上拉电阻R24与单片机的22号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的12号管脚连接。
或非门SN74HC02N的7号管脚接地；14号管脚与+5V连接，1号管脚接与门SN74HC21N的1号管脚；4号管脚接与门SN74HC21N的2号管脚；10号管脚接与门SN74HC21N的4号管脚；13号管脚接与门SN74HC21N的5号管脚；与门SN74HC21N的6号接单片机的46号管脚；7号管脚接地；14号管脚接+5V电源。
所述的电机驱动模块包括四组直流电机驱动单元模块和对应的四个附带负载电机门的130双轴直流小电机；直流电机驱动单元模块驱动双轴直流小电机正反转，从而实现负载电机门的开闭。
所述的时钟模块包括时钟芯片DS1302，上拉电阻R9、R10、R11，滤除高频的瓷片电容C9、滤除低频的电解电容C10和CR1220纽扣电池。其中时钟芯片DS1302的1号管脚接CR1220纽扣电池正极，CR1220纽扣电池负极接地；2号管脚与3号管脚分别接32.768kHz晶振两端；4号管脚接地；5号管脚接单片机的58号管脚和上拉电阻R11的一端，上拉电阻R11的另一端接+5V电源；6号管脚接单片机的59号管脚和上拉电阻R10的一端，上拉电阻R10另一端接+5V电源；7号管脚接单片机的42号管脚和上拉电阻R9的一端，上拉电阻R9另一端接+5V电源；8号管脚接+5V电源；电容C9与电容C10并联形成滤波回路，一端接地，另一端接+5V电源。
所述的存储模块包括EEPROM存储芯片24LC512，上拉电阻R5、R6。其中存储芯片24LC512的1号管脚、2号管脚、3号管脚、4号管脚、7号管脚接地；5号管脚接单片机的43号管脚并与上拉电阻R6的一端连接，上拉电阻R6的另一端接+3.3V电源；6号管脚接单片机的44号管脚并与上拉电阻R5的一端，上拉电阻R5的另一端接+3.3V电源。
所述的LCD驱动显示模块包括19号管脚的液晶LCD19264f，电位器可调电阻R8。其中，液晶LCD19264f的1号管脚接地；2号管脚接+5V电源；3号管脚接可调电阻R8的中间引脚，可调电阻R8的其余两个引脚分别接+5V电源和地；4号管脚接单片机的54号管脚；5号管脚接单片机的30号管脚；6号管脚接单片机的53号管脚；7号管脚接单片机的29号管脚；8号管脚接单片机的52号管脚；9号管脚接+5V电源；10～17号管脚分别连接单片机的60号管脚、61号管脚、62号管脚、63号管脚、64号管脚、1号管脚、2号管脚、3号管脚；18号管脚接单片机的55号管脚，19号管脚接地。
所述的键盘模块包括5P插针；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4。5P插针的1号管脚、2号管脚、3号管脚、4号管脚分别对应上、下、确定、返回四个按键，分别通过四个电阻R1～R4接+3.3V电源，四个电阻R1～R4分别接单片机的23号管脚、单片机的24号管脚、单片机的27号管脚、单片机的28号管脚；5P插针的5号管脚接地。
所述的USB模块包括USB-A型接口母座焊接式USB母头，其中USB母头的1号管脚接+5V电源；2号管脚接单片机的36号管脚；3号管脚接单片机的37号管脚；4号管脚接地。
所述的数据无线传输模块包括GPRS模块，其中GPRS模块的GTX管脚接单片机的31号管脚；GPRS模块的GRX管脚接单片机的32号管脚。
利用上述电路进行虫害精准计数方法，包括以下步骤：
将信号采集模块安装于诱捕器的四周，形成四个虫害入口通道，分别对应四组虫害信号采集模块单元。每个虫害入口通道处都配置附带负载电机门的130双轴直流小电机，每个通道内都有一对由U型塑料件隔开平行放置的光电传感器。当有虫害进入任何一个通道，且当前系统处于没有捕获任何信号状态的时候，八个光电传感器中只要有一个捕捉到信号，便经过或非门SN74HC02N与与门SN74HC21N组成的逻辑门电路处理后触发单片机的外部中断，记录该信号，并进行软件滤波处理。如果是外部光电传感器捕捉到的信号，单片机对相应外部信号进行标记，并通过电机驱动模块控制相应电机正转，实现电动拍门，将触发了外部光电传感器的虫害排入虫害入口通道内部，避免逗留或摇摆在诱捕器周围的害虫产生干扰，造成计数误差。如果是内部光电传感器捕捉到的信号，单片机查看相应外部信号记录标记，判断是否为有效信号。若相应外部信号有记录标记，则为有效信号，产生计数。反之，则视为干扰信号，不产生计数。实现计数后或到达预设阈值时间，电机驱动电路控制相应电机反转，实现电机门返回。反之，当有虫害进入任何一个通道，且当前系统忙于处理其它光电传感器捕捉到的信号的时候，该新捕捉到的信号被记录下来，进入排队等待单片机处理。同时，在排队等待期间，系统主要通过单片机实时的扫描八个光电传感器对应的8个输入I/O口是否有信号，若此时该通道的内部光电传感器也捕捉到信号，并经过软件滤波后为有效信号，则也产生计数。
本发明有益效果：
本发明涉及的一种虫害精准计数电路及其计数方法，一方面在信号采集中采用了双光电传感器技术和逻辑门控制电路，另一方面设计了双路继电器驱动电机正反转控制电路。由此，软件与硬件结合，控制双光电传感器技术与电动拍门装置结合作用，更有效的实现硬件滤波与软件滤波，提高了虫害计数方法的严密性和计数的精准度。
本发明包括存储、时钟、LCD液晶显示、键盘管理等模块电路，在软件控制下，使用户可以通过键盘操作就可调整诱捕器系统时钟，查看、删除诱捕器虫害数据以及设置诱捕器基本信息。在用户对键盘操作同时，LCD液晶显示器显示相应信息，实现人机交互。
本发明还包括USB传输模块和数据无线传输模块。通过对U盘操作，提高了系统的存储能力，灵活的实现了虫害数据的存储。此外，利用具有接入速度快，与现有数据网无缝连接、永远在线、高速传输等技术的GPRS网络，实现捕获害虫数据的无线传输。不但可以将数据发送到数据监测中心的计算机服务器上，还可以通过短信平台直接发送至测报人员的移动终端上，这使得测报人员无论在哪里都可以实时查看数据，有利于测报人员及时对捕获的虫害数据进行整理与分析，从而最终实现数据的采集、汇总、存储、传输和分析，使虫害专家可以对未来的虫害发展与危害趋势做出准确预测，充分做好虫害的有效防治工作。
附图说明
图1为本发明的系统组成模块框图；
图2为主控模块电路结构示意图；
图3为本发明诱捕器的主视图；
图4为本发明诱捕器中采集信号模块的双光电传感器的组成结构图；
图5为电压转换模块电路结构示意图；
图6为信号采集模块电路结构示意图；
图7为电机驱动模块电路结构示意图；
图8为DB25接口电路结构示意图；
图9为系统时钟模块电路结构示意图；
图10为存储模块电路结构示意图；
图11为LCD液晶显示模块电路结构示意图；
图12为键盘模块电路结构示意图；
图13为USB模块电路结构示意图；
图14为数据无线传输模块电路结构示意图；
图15为本发明精准技术电路实现计数的软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示：本发明主要由主控模块A，供电模块B，信号采集模块C，电机驱动模块D，时钟模块E，存储模块F，LCD驱动显示模块G，键盘模块H，USB模块I，数据无线传输模块J组成。
如图2所示：本发明的主控模块，包括单片机PIC24FJ256GB106贴片芯片的最小系统、调试接口和滤波处理。其中：
所述的单片机的最小系统，包括第一晶振Y1，第十二电容C12、第十三电容C13，第十三电阻R13。第一晶振Y1采用12M晶振，第十二电容C12、第十三电容C13为22pf独石电容，第十三电阻R13阻值为330。单片机的39号管脚接电阻R13一端，电阻R13另一端接晶振Y1一端、同时接独石电容C12的一端，独石电容C12另一端接地、同时接独石电容C13的一端，独石电容C13另一端与晶振Y2另一端接单片机的40号管脚。
所述的调试接口，选用5P插座和第十二电阻R12。第十二电阻R12阻值为330。其中，5P插座的1号管脚接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接单片机的7号管脚；5P插座的2号管脚接+3.3V电源连接，5P插座的3号管脚接地， 5P插座的4号管脚接单片机的18号管脚；5P插座的5号管脚接单片机的17号管脚。
所述的滤波处理包括第十一电容C11、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22。第十一电容C11、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22均使用104瓷片电容，用于滤波。单片机的56管脚接滤波电容C11的一端，滤波电容C11另一端接地；单片机的10号管脚、单片机的57号管脚、滤波电容C22一端接+3.3V电源，滤波电容C22另一端接地；单片机的19号管脚、滤波电容C21一端接+3.3V电源，滤波电容C21另一端接地；单片机的26号管脚、滤波电容C20一端接+3.3V电源，滤波电容C20另一端接地；单片机的35号管脚、单片机的38号管脚、滤波电容C19一端接+3.3V电源，滤波电容C19另一端接地；单片机的9号管脚、单片机的20号管脚、单片机的25号管脚、单片机的41号管脚接地。
如图3所示：本发明的电机驱动模块的硬件装置，包括第一附带负载电机门的直流电机D-a、第二附带负载电机门的直流电机D-b、第三附带负载电机门的直流电机D-c、第四附带负载电机门的直流电机D-d，分别对应四个虫害入口通道。130双轴直流小电机1，电机门2安装放置于虫害入口通道外侧。其中：
每个130双轴直流小电机连接有两条继电器控制线，分别为实现电机正转控制信号线、实现电机反转控制信号线。电机D-a包括正转控制信号线D-a正，对应控制信号MOTOR1、反转控制信号线D-a反，对应控制信号MOTOR2；电机D-b包括正转控制信号线D-b正，对应控制信号MOTOR3、反转控制信号线D-b反，对应控制信号MOTOR4；电机D-c包括正转控制信号线D-c正，对应控制信号MOTOR5、反转控制信号线D-c反，对应控制信号MOTOR6；电机D-d包括正转控制信号线D-d正，对应控制信号MOTOR7、反转控制信号线D-d反，对应控制信号MOTOR8。
如图4所示：本发明的采集信号模块的硬件装置，包括第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、第四光电传感器、第五光电传感器、第六光电传感器、第七光电传感器、第八光电传感器，8个光电传感器均使用GP3A200LCS光电传感器，分为四对双光电传感器分别为C-a、C-b、C-c、C-d。双光电传感器的安装放置如公开号为202600757U的实用新型专利文献公开的一种双红外传感器放置设计。在诱捕器的每个虫害入口处，内部光电传感器3与外部光电传感器4平行相距1cm放置，由与光电传感器相同形状的U型塑料件5隔开。其中：
每个光电传感器有3条连接线，分别为电源线、地线、信号线。第一光电传感器对应C-a外，包括电源线C-a外电、地线C-a外地、信号线C-a外信对应输入信号为infrared_1; 第二光电传感器对应C-b外，包括电源线C-b外电、地线C-b外地、信号线C-b外信对应输入信号为infrared_2; 第三光电传感器对应C-c外，包括电源线C-c外电、地线C-c外地、信号线C-c外信对应输入信号为infrared_3; 第四光电传感器对应C-d外，包括电源线C-d外电、地线C-d外地、信号线C-d外信对应输入信号为infrared_4; 第五光电传感器对应C-a内，包括电源线C-a内电、地线C-a内地、信号线C-a内信对应输入信号为infrared_5; 第六光电传感器对应C-b内，包括电源线C-b内电、地线C-b内地、信号线C-b内信对应输入信号为infrared_6; 第七光电传感器对应C-c内，包括电源线C-c内电、地线C-c内地、信号线C-c内信对应输入信号为infrared_7; 第八光电传感器对应C-d内，包括电源线C-d内电、地线C-d内地、信号线C-d内信对应输入信号为infrared_8。
如图5所示：本发明电源模块中的电压转换电路分为两部分，一部分为12V转+5V模块电路，一部分为12V转+3.3V模块电路。+5V用于给信号采集模块、电机驱动模块、时钟模块、LCD驱动显示模块、USB传输模块和数据无线传输模块供电。+3.3V用于给主控模块、存储模块和键盘模块供电。
所述的12V转+5V模块电路包括第一稳压芯片，第十四电容C14，第十五电容C15，第十七二极管D17，第一电感L1。第一稳压芯片采用的是LM2596T-5.0，第十四电阻、第十五电阻分别为680uF、220uF，第十七二极管为1N5824，第一电感为工字型电感33uH。第一稳压芯片1号管脚通过船型开关switch与DC电源插口的正极连接，并接电解电容C14正极，电解电容C14负极接地；第一稳压芯片的3号管脚、5号管脚地；第一稳压芯片的4号管脚接下拉电解电容C15正极；第一稳压芯片的2号管脚接二极管D17负极、工字型电感L1一端，二极管D17正极接地，工字型电感L1另一端接第一稳压芯片的4号管脚、下拉电解电容C15正极并输出+5V电压，下拉电解电容C15负极接地。
所述的12V转+3.3V模块包括12V转+5V模块电路包括第二稳压芯片，第十六电容C16，第十七电容C17，第十三电阻R13，第十八二极管D18，第二电感L2。第二稳压芯片采用的是LM2596T-3.3，第十六电阻、第十七电阻分别为680uF、220uF，第十三电阻为330第十八二极管为1N5824，第二电感为工字型电感33uH。第二稳压芯片的1号管脚通过船型开关switch与DC电源插口的正极连接，并接电解电容C16正极，电解电容C16负极接地；第二稳压芯片的3号管脚、5号管脚接地；第二稳压芯片的2号管脚接二极管D18负极、工字型电感L2一端，二极管D18正极接地，工字型电感L2另一端接第二稳压芯片的4号管脚、下拉电解电容C17正极、发光二级管LED正极并输出+3.3V电压，发光二级管LED负极接电阻R13一端，下拉电解电容C17负极、电阻R13另一端接地。
如图6所示：本发明信号采集模块电路，实现虫害信号的采集。包括第一逻辑芯片、第二逻辑芯片，第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24。第一逻辑芯片采用或非门SN74HC02N，第二逻辑芯片采用与门SN74HC21N，上拉电阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24均为2K。其中：
输入信号infrared_1经过上拉电阻R17接第一逻辑芯片的2号管脚、单片机的16号管脚；输入信号infrared_2经过上拉电阻R18接第一逻辑芯片的3号管脚、单片机的15号管脚；输入信号infrared_3经过上拉电阻R19接第一逻辑芯片的5号管脚、单片机的14号管脚；输入信号infrared_4经过上拉电阻R20接第一逻辑芯片的6号管脚、单片机的13号管脚；输入信号infrared_5经过上拉电阻R21接第一逻辑芯片的8号管脚、单片机的12号管脚；输入信号infrared_6经过上拉电阻R22接第一逻辑芯片的9号管脚、单片机的11号管脚；输入信号infrared_7经过上拉电阻R23接第一逻辑芯片的11号管脚、单片机的21号管脚；输入信号infrared_8经过上拉电阻R24接第一逻辑芯片的12号管脚、单片机的22号管脚；第一逻辑芯片的1号管脚连接第二逻辑芯片的1号管脚；第一逻辑芯片的4号管脚连接第二逻辑芯片的2号管脚；第一逻辑芯片的10号管脚连接第二逻辑芯片的4号管脚；第一逻辑芯片的13号管脚连接第二逻辑芯片的5号管脚；第一逻辑芯片的7号管脚、第二逻辑芯片的7号管脚接地；第一逻辑芯片的14号管脚、第二逻辑芯片的14号管脚接+5V；第二逻辑芯片的6号管脚接单片机的46号管脚。
如图7所示：本发明的电机驱动模块电路，包括四组电机正反转控制电路，实现虫害信号的硬件滤波。其中，四组电机正反转控制电路分别为MOTOR-a、MOTOR-b、MOTOR-c、MOTOR-d。
所述的MOTOR-a电路实现电机D-a的正转控制与反转控制，包括第一电机驱动芯片，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，第一三极管Q1、第二三极管Q2。第一电机驱动芯片采用L9120，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4均使用1N4148，第一三极管Q1、第二三极管Q2均使用2SB772。其中：
电机D-a的正转控制：第一电机驱动芯片的1号管脚与单片机的49号管脚连接；第一电机驱动芯片的2号管脚与共集电极的电流放大三极管Q1的集电极连接、与反向并联的开关二极管D1、D2的一端连接，三极管Q1的发射极接+5V电源、三极管Q1的基极与第一电机驱动芯片的4号管脚连接，反向并联的开关二极管D1、D2的另一端输出电机正转控制信号MOTOR1；第一电机驱动芯片的3号管脚接地。
电机D-a的反转控制：第一电机驱动芯片的8号管脚与单片机的50号管脚连接；第一电机驱动芯片的7号管脚与共集电极的电流放大三极管Q2的集电极连接、与反向并联的开关二极管D3、D4的一端连接，三极管Q2的发射极接+5V电源、三极管Q2的基极与第一电机驱动芯片的5号管脚连接，反向并联的开关二极管D3、D4的另一端输出电机反转控制信号MOTOR2；第一电机驱动芯片的6号管脚接地。
所述的MOTOR-b电路实现电机D-b的正转控制与反转控制，包括第二电机驱动芯片、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8，第三三极管Q3、第四三极管Q4。第二电机驱动芯片采用L9120，第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8均使用1N4148，第三三极管Q3、第四三极管Q4均使用2SB772。其中：
电机D-b的正转控制：第二电机驱动芯片的1号管脚与单片机的51号管脚连接；第二电机驱动芯片的2号管脚与共集电极的电流放大三极管Q3的集电极连接、与反向并联的开关二极管D5、D6的一端连接，三极管Q3的发射极接+5V电源、三极管Q3的基极与第二电机驱动芯片的4号管脚连接，反向并联的开关二极管D5、D6的另一端输出电机正转控制信号MOTOR3；第二电机驱动芯片的3号管脚接地。
电机D-b的反转控制：第二电机驱动芯片的8号管脚与单片机的45号管脚连接；第二电机驱动芯片的7号管脚与共集电极的电流放大三极管Q4的集电极连接、与反向并联的开关二极管D7、D8的一端连接，三极管Q4的发射极接+5V电源、三极管Q4的基极与第二电机驱动芯片的5号管脚连接，反向并联的开关二极管D7、D8的另一端输出电机反转控制信号MOTOR4；第二电机驱动芯片的6号管脚接地。
所述的MOTOR-c电路实现电机D-c的正转控制与反转控制，包括第三电机驱动芯片、第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12，第五三极管Q5、第六三极管Q6。第三电机驱动芯片采用L9120，第九二极管D9、第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12均使用1N4148，第五三极管Q5、第六三极管Q6均使用2SB772。其中：
电机D-c的正转控制：第三电机驱动芯片的1号管脚与单片机的4号管脚连接；第三电机驱动芯片的2号管脚与共集电极的电流放大三极管Q5的集电极连接、与反向并联的开关二极管D9、D10的一端连接，三极管Q5的发射极接+5V电源、三极管Q5的基极与第三电机驱动芯片的4号管脚连接，反向并联的开关二极管D9、D10的另一端输出电机正转控制信号MOTOR5；第三电机驱动芯片的3号管脚接地。
电机D-c的反转控制：第三电机驱动芯片的8号管脚与单片机的5号管脚连接；第三电机驱动芯片的7号管脚与共集电极的电流放大三极管Q6的集电极连接、与反向并联的开关二极管D11、D12的一端连接，三极管Q6的发射极接+5V电源、三极管Q6的基极与第三电机驱动芯片的5号管脚连接，反向并联的开关二极管D11、D12的另一端输出电机反转控制信号MOTOR6；第三电机驱动芯片的6号管脚接地。
所述的MOTOR-d电路实现电机D-d的正转控制与反转控制，包括第四电机驱动芯片、第十三二极管D13、第十四二极管D14、第十五二极管D15、第十六二极管D16，第七三极管Q7、第八三极管Q8。第四电机驱动芯片采用L9120，第十三二极管D13、第十四二极管D14、第十五二极管D15、第十六二极管D16均使用1N4148，第七三极管Q7、第八三极管Q8均使用2SB772。
所述的MOTOR-d模块中，包括正转控制与反转控制。其中：
电机D-d的正转控制：第四电机驱动芯片的1号管脚与单片机的6号管脚连接；第四电机驱动芯片的2号管脚与共集电极的电流放大三极管Q7的集电极连接、与反向并联的开关二极管D13、D14的一端连接，三极管Q7的发射极接+5V电源、三极管Q7的基极与第四电机驱动芯片的4号管脚连接，反向并联的开关二极管D3、D4的另一端输出电机正转控制信号MOTOR7；第四电机驱动芯片的3号管脚接地。
电机D-d的反转控制：第四电机驱动芯片的8号管脚与单片机的8号管脚连接；第四电机驱动芯片的7号管脚与共集电极的电流放大三极管Q8的集电极连接、与反向并联的开关二极管D15、D16的一端连接，三极管Q7的发射极接+5V电源、三极管Q7的基极与第四电机驱动芯片的5号管脚连接反向并联的开关二极管D15、D16的另一端输出电机反转控制信号MOTOR8；第四电机驱动芯片的6号管脚接地。
如图8所示：本发明的DB25接口包括DB25公头、DB25连接线、DB25母头。DB25公头通过DB25串口线与DB25母头对接。其中：
DB25母头的1号管脚接C-a外电、C-a内电；DB25母头的2号管脚接C-b外电、C-b内电；DB25母头的3号管脚接C-c外电、C-c内电；DB25母头的4号管脚接C-d外电、C-d内电；DB25母头的14号管脚接C-a外地、C-a内地； DB25母头的15号管脚接C-b外地、C-b内地；DB25母头的16号管脚接C-c外地、C-c内地；DB25母头的17号管脚接C-d外地、C-d内地；DB25母头的13号管脚接C-a外信；DB25母头的12号管脚接C-b外信；DB25母头的11号管脚接C-c外信；DB25母头的10号管脚接C-d外信；DB25母头的9号管脚接C-a内信；DB25母头的8号管脚接C-b内信；DB25母头的7号管脚接C-c内信；DB25母头的6号管脚接C-d内信；DB25母头的25号管脚接D-a反；DB25母头的24号管脚接D-a正；DB25母头的23号管脚接D-b反；DB25母头的22号管脚接D-b正；DB25母头的21号管脚接D-c反；DB25母头的20号管脚接D-c正；DB25母头的19号管脚接D-d反；DB25母头的18号管脚接D-d正。
DB25公头的 1号管脚、2号管脚、3号管脚、4号管脚接+5V电源；DB25公头的 14号管脚、15号管脚、16号管脚、17号管脚接+5V电源；DB25公头的13号管脚输入infrared_1；DB25公头的13号管脚输入infrared_1；DB25公头的12号管脚输入infrared_2；DB25公头的11号管脚输入infrared_3；DB25公头的10号管脚输入infrared_4；DB25公头的9号管脚输入infrared_5；DB25公头的8号管脚输入infrared_6；DB25公头的7号管脚输入infrared_7；DB25公头的6号管脚输入infrared_8；DB25公头的25号管脚输出电机正转控制信号MOTOR_1；DB25公头的24号管脚输出电机正转控制信号MOTOR_2；DB25公头的23号管脚输出电机正转控制信号MOTOR_3；DB25公头的22号管脚输出电机正转控制信号MOTOR_4；DB25公头的21号管脚输出电机正转控制信号MOTOR_5；DB25公头的20号管脚输出电机正转控制信号MOTOR_6；DB25公头的19号管脚输出电机正转控制信号MOTOR_7；DB25公头的18号管脚输出电机正转控制信号MOTOR_8。
如图9所示：本发明的系统时钟电路，记录系统工作信息。包括时钟芯片DS1302；第二晶振Y2；第九电容C9、第十电容C10；第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11；CR1220纽扣电池与CR1220纽扣电池座。晶振Y2采用32.768kHz晶振；滤除高频的电容C9为104瓷片电容、滤除低频的电解电容C10为100uF；上拉电阻R9、R10、R11均为10K。其中：
时钟芯片DS1302的1号管脚接CR1220纽扣电池正极，CR1220纽扣电池负极接地；2号管脚与3号管脚分别接32.768kHz晶振两端；4号管脚接地；5号管脚接单片机的58号管脚和上拉电阻R11的一端，上拉电阻R11的另一端接+5V电源；6号管脚接单片机的59号管脚和上拉电阻R10的一端，上拉电阻R10另一端接+5V电源；7号管脚接单片机的42号管脚和上拉电阻R9的一端，上拉电阻R9另一端接+5V电源；8号管脚接+5V电源；电容C9与电容C10并联形成滤波回路，一端接地，另一端接+5V电源。
如图10 所示：本发明的存储模块电路，实现虫害数据的暂存。包括EEPROM存储芯片24LC512；第五电阻R5、第六电阻R6。上拉电阻R5、R6均为10K。其中：存储芯片24LC512的1号管脚、2号管脚、3号管脚、4号管脚、7号管脚接地；5号管脚接单片机的43号管脚并与上拉电阻R6的一端连接，上拉电阻R6的另一端接+3.3V电源；6号管脚接单片机的44号管脚并与上拉电阻R5的一端，上拉电阻R5的另一端接+3.3V电源。
如图11所示：本发明的LCD驱动显示模块，根据用户操作显示相应诱捕器信息。包括19号管脚的液晶LCD19264f，第八电阻R8。电位器可调电阻R8为10K。其中，液晶LCD19264f的1号管脚接地；2号管脚接+5V电源；3号管脚接可调电阻R8的中间引脚，可调电阻R8的其余两个引脚分别接+5V电源和地；4号管脚接单片机的54号管脚；5号管脚接单片机的30号管脚；6号管脚接单片机的53号管脚；7号管脚接单片机的29号管脚；8号管脚接单片机的52号管脚；9号管脚接+5V电源；10～17号管脚分别连接单片机的60号管脚、61号管脚、62号管脚、63号管脚、64号管脚、1号管脚、2号管脚、3号管脚；18号管脚接单片机的55号管脚，19号管脚接地。
如图12所示：本发明的键盘模块，用户通过对键盘操作查询诱捕器相关信息。包括5P插针；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4, 上拉电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为1K；5P插针的1号管脚、2号管脚、3号管脚、4号管脚分别对应上、下、确定、返回四个按键，分别通过四个电阻R1～R4接+3.3V电源，四个电阻R1～R4分别接单片机的23号管脚、单片机的24号管脚、单片机的27号管脚、单片机的28号管脚；5P插针的5号管脚接地。
如图13所示：本发明的数据传输模块，实现数据的转发存储。包括USB模块和数据无线传输模块两部分。USB模块包括USB-A型接口母座（90度弯脚）焊接式USB母头，其中USB母头的1号管脚接+5V电源；2号管脚接单片机的36号管脚；3号管脚接单片机的37号管脚；4号管脚接地。
如图14所示：数据无线传输模块包括GPRS模块，单片机与GPRS模块通过RS232接口通信。GPRS模块包括GTX和GRX两条数据线，其中GPRS模块的GTX管脚接单片机的31号管脚；GPRS模块的GRX管脚接单片机的32号管脚。
下面结合图15说明本发明电路具体工作方式：
本发明的信号采集模块和电机驱动模块是一种虫害精准计数电路及其计数方法的核心部分，其特征在于新型诱捕器四周均设有虫害入口，分别对应四组信号采集单元模块。如图3和图4所示，信号采集单元模块安装于诱捕器的四周，形成四个虫害入口通道。每个虫害入口通道处都配置电动拍门装置，通道内都有一对由U型塑料件隔开平行放置的光电传感器。
当有虫害进入任何一个通道，且当前系统处于没有捕获任何信号状态的时候，八个光电传感器中只要有一个捕捉到信号，便经过第一逻辑芯片与第二逻辑芯片组成的逻辑门电路处理后触发单片机的外部中断，记录该信号，并进行软件滤波处理。如果是外部传感器捕捉到的信号，单片机对相应外部信号进行标记，并通过电机驱动电路控制相应电机正转，实现电动拍门，将触发了外部光电传感器的虫害排入虫害入口通道内部，避免逗留或摇摆在诱捕器周围的害虫（即触发了外部光电传感器的害虫但并未真正进入通道内部）产生干扰，造成计数误差。如果是内部光电传感器捕捉到的信号，单片机查看相应外部信号记录标记，判断是否为有效信号。若相应外部信号有记录标记，则为有效信号，产生计数。反之，则视为干扰信号，不产生计数。实现计数后或到达预设阈值时间，电机驱动电路控制相应电机反转，实现电机们返回。反之，当有虫害进入任何一个通道，且当前系统忙于处理其他光电传感器捕捉到的信号的时候，该新捕捉到的信号被记录下来，进入排队等待单片机处理。同时，在排队等待期间，系统主要通过单片机实时的扫描八个光电传感器对应的8个输入I/O口是否有信号，若此时该通道的内部光电传感器也捕捉到信号，并经过软件滤波后为有效信号，则也产生计数。
在系统忙于处理某一个虫害入口通道捕捉到的信号过程中，若其他通道也捕捉到虫害信号，系统是通过单片机实时的扫描八个光电传感器对应的8个输入I/O口是否有信号，来实现数据的采集和记录，以防丢失其他信号。这是由于系统同一时间只能处理一个通道的电动拍门动作，于是，采用实时扫描I/O口的方法，将该信号记录下来，等待系统空闲时，再对其进行处理。这样，可以较好的实现连续多个信号的计数，一定程度上减小了计数误差，提高了计数精度。在图15中，X(1-4)路分别对应四路虫害入口通道。
本实施例包含了存储、时钟、LCD液晶显示、键盘管理等模块电路，在软件控制下，使用户可以通过键盘操作修改系统时钟、查看每天捕捉害虫数据、查看每小时捕捉害虫数据、查看一段时间捕捉害虫总数、查看、设置与修改诱捕器基本信息、删除过期虫害数据、设置与修改接收虫害数据的测报人员的移动终端号码。还可以根据用户的不同需求设置无线传输的数据的格式和内容。
本实施例还包含USB模块和数据无线传输模块。
当插入U盘后，系统会自动读写虫害数据以TXT文件格式存储到移动U盘上，并在LCD显示屏上显示导出数据成功或失败。
数据无线传输模块通过定时向数据监测中心发送数据。一旦系统检测到定时时间已到，单片机通过存储模块从存储器中读出对应数据并封装为适合网络传输的格式。单片机通过RS232接口控制GPRS模块，先通过SMS短信平台将数据发送到预设的测报人员的移动终端上。再向数据监测中心发起TCP数据通信请求。得到正确反馈及应答后，GPRS网络根据相应的协议在采集终端和接入公网Internet的数据中心之间建立一条支持TCP/IP协议的数据通道，系统远程登录Internet。此时，GPRS模块即认为与数据监测中心的计算机服务器握手成功，并发送数据。从而实现终端诱捕器设备与数据监测中心计算机服务器的连接，这个通信连接一直保持存在，直到数据传输完毕。
Claims (2)
1.诱捕器中的虫害精准计数电路，其特征在于：包括主控模块，电源模块，信号采集模块，电机驱动模块，时钟模块，存储模块，LCD驱动显示模块，键盘模块，USB模块和数据无线传输模块；
所述的主控模块包括单片机和调试接口，其中的单片机型号为PIC24FJ256GB106；单片机的39号管脚接电阻R13一端，电阻R13另一端接晶振Y1一端、同时接独石电容C12的一端，独石电容C12另一端接地、同时接独石电容C13的一端，独石电容C13另一端与晶振Y1另一端接单片机的40号管脚；调试接口选用5P插座，其中，1号管脚接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接单片机的7号管脚；2号管脚接+3.3V电源连接，3号管脚接地，4号管脚接单片机的18号管脚；5号管脚接单片机的17号管脚；单片机的56管脚接滤波电容C11的一端，滤波电容C11另一端接地；单片机的10号管脚、单片机的57号管脚、滤波电容C22一端接+3.3V电源，滤波电容C22另一端接地；单片机的19号管脚、滤波电容C21一端接+3.3V电源，滤波电容C21另一端接地；单片机的26号管脚、滤波电容C20一端接+3.3V电源，滤波电容C20另一端接地；单片机的35号管脚、单片机的38号管脚、滤波电容C19一端接+3.3V电源，滤波电容C19另一端接地；单片机的9号管脚、单片机的20号管脚、单片机的25号管脚、单片机的41号管脚接地；
所述的电源模块由供电单元和电压转换单元组成；
所述的供电单元采用太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板安装在诱捕器外部上方，通过太阳能控制器给输出电压为12V的蓄电池充电，蓄电池通过电源线与DC电源插口对接，给电压转换单元供电；
所述的电压转换单元包括12V转+5V模块和12V转+3.3V模块，其中：
12V转+5V模块包括第一稳压芯片，第一稳压芯片1号管脚通过船型开关switch与DC电源插口的正极连接，并接电解电容C14正极，电解电容C14负极接地；第一稳压芯片的3号管脚、5号管脚接地；第一稳压芯片的4号管脚接下拉电解电容C15正极；第一稳压芯片的2号管脚接二极管D17负极、工字型电感L1一端，二极管D17正极接地，工字型电感L1另一端接第二稳压芯片的4号管脚、下拉电解电容C15正极并输出+5V电压，下拉电解电容C15负极接地；所述第一稳压芯片型号为LM2596T-5.0；
所述的12V转+3.3V模块包括第二稳压芯片，第二稳压芯片的1号管脚通过船型开关switch与DC电源插口的正极连接，并接电解电容C16正极，电解电容C16负极接地；第二稳压芯片的3号管脚、5号管脚接地；第二稳压芯片的2号管脚接二极管D18负极、工字型电感L2一端，二极管D18正极接地，工字型电感L2另一端接第二稳压芯片的4号管脚、下拉电解电容C17正极、发光二级管LED正极并输出+3.3V电压，发光二级管LED负极接电阻R13一端，下拉电解电容C17负极、电阻R13另一端接地；所述的第二稳压芯片型号为LM2596T-3.3；
所述的信号采集模块由四组信号采集单元模块组成，每组信号采集单元模块包括两个光电传感器，第一光电传感器的信号输出端经上拉电阻R17与单片机的16号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的2号管脚连接；第二光电传感器的信号输出端经上拉电阻R18与单片机的15号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的3号管脚连接；第三光电传感器的信号输出端经上拉电阻R19与单片机的14号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的5号管脚连接；第四光电传感器的信号输出端经上拉电阻R20与单片机的13号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的6号管脚连接；第五光电传感器的信号输出端经上拉电阻R21与单片机的12号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的8号管脚连接；第六光电传感器的信号输出端经上拉电阻R22与单片机的11号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的9号管脚连接；第七光电传感器的信号输出端经上拉电阻R23与单片机的21号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的11号管脚连接；第八光电传感器的信号输出端经上拉电阻R24与单片机的22号管脚连接，同时还与或非门SN74HC02N的12号管脚连接；
或非门SN74HC02N的7号管脚接地；14号管脚与+5V连接，1号管脚接与门SN74HC21N的1号管脚；4号管脚接与门SN74HC21N的2号管脚；10号管脚接与门SN74HC21N的4号管脚；13号管脚接与门SN74HC21N的5号管脚；与门SN74HC21N的6号管脚接单片机的46号管脚；7号管脚接地；14号管脚接+5V电源；
所述的电机驱动模块包括四组直流电机驱动单元模块和对应的四个附带负载电机门的130双轴直流小电机；直流电机驱动单元模块驱动双轴直流小电机正反转，从而实现负载电机门的开闭；
所述的时钟模块包括时钟芯片DS1302，上拉电阻R9、R10、R11，滤除高频的瓷片电容C9、滤除低频的电解电容C10和CR1220纽扣电池；其中时钟芯片DS1302的1号管脚接CR1220纽扣电池正极，CR1220纽扣电池负极接地；2号管脚与3号管脚分别接32.768kHz晶振两端；4号管脚接地；5号管脚接单片机的58号管脚和上拉电阻R11的一端，上拉电阻R11的另一端接+5V电源；6号管脚接单片机的59号管脚和上拉电阻R10的一端，上拉电阻R10另一端接+5V电源；7号管脚接单片机的42号管脚和上拉电阻R9的一端，上拉电阻R9另一端接+5V电源；8号管脚接+5V电源；电容C9与电容C10并联形成滤波回路，一端接地，另一端接+5V电源；
所述的存储模块包括EEPROM存储芯片24LC512，上拉电阻R5、R6；其中存储芯片24LC512的1号管脚、2号管脚、3号管脚、4号管脚、7号管脚接地；5号管脚接单片机的43号管脚并与上拉电阻R6的一端连接，上拉电阻R6的另一端接+3.3V电源；6号管脚接单片机的44号管脚并与上拉电阻R5的一端，上拉电阻R5的另一端接+3.3V电源；
所述的LCD驱动显示模块包括液晶LCD19264f，电位器可调电阻R8；其中，液晶LCD19264f的1号管脚接地；2号管脚接+5V电源；3号管脚接可调电阻R8的中间引脚，可调电阻R8的其余两个引脚分别接+5V电源和地；4号管脚接单片机的54号管脚；5号管脚接单片机的30号管脚；6号管脚接单片机的53号管脚；7号管脚接单片机的29号管脚；8号管脚接单片机的52号管脚；9号管脚接+5V电源；10～17号管脚分别连接单片机的60号管脚、61号管脚、62号管脚、63号管脚、64号管脚、1号管脚、2号管脚、3号管脚；18号管脚接单片机的55号管脚，19号管脚接地；
所述的键盘模块包括5P插针；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4；5P插针的1号管脚、2号管脚、3号管脚、4号管脚分别对应上、下、确定、返回四个按键，分别通过四个电阻R1～R4接+3.3V电源，四个电阻R1～R4分别接单片机的23号管脚、单片机的24号管脚、单片机的27号管脚、单片机的28号管脚；5P插针的5号管脚接地；
所述的USB模块包括USB-A型接口母座焊接式USB母头，其中USB母头的1号管脚接+5V电源；2号管脚接单片机的36号管脚；3号管脚接单片机的37号管脚；4号管脚接地；
所述的数据无线传输模块包括GPRS模块，其中GPRS模块的GTX管脚接单片机的31号管脚；GPRS模块的GRX管脚接单片机的32号管脚。
2.利用权利要求1所述的电路进行虫害精准计数的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
将信号采集模块安装于诱捕器的四周，形成四个虫害入口通道，分别对应四组虫害信号采集模块单元；每个虫害入口通道处都配置附带负载电机门的130双轴直流小电机，每个通道内都有一对由U型塑料件隔开平行放置的光电传感器；当有虫害进入任何一个通道，且当前系统处于没有捕获任何信号状态的时候，八个光电传感器中只要有一个捕捉到信号，便经过或非门SN74HC02N与与门SN74HC21N组成的逻辑门电路处理后触发单片机的外部中断，记录该信号，并进行软件滤波处理；如果是外部光电传感器捕捉到的信号，单片机对相应外部信号进行标记，并通过电机驱动模块控制相应电机正转，实现电动拍门，将触发了外部光电传感器的虫害拍入虫害入口通道内部，避免逗留或摇摆在诱捕器周围的害虫产生干扰，造成计数误差；如果是内部光电传感器捕捉到的信号，单片机查看相应外部信号记录标记，判断是否为有效信号；若相应外部信号有记录标记，则为有效信号，产生计数；反之，则视为干扰信号，不产生计数；实现计数后或到达预设阈值时间，电机驱动电路控制相应电机反转，实现电机门返回；反之，当有虫害进入任何一个通道，且当前系统忙于处理其它光电传感器捕捉到的信号的时候，该新捕捉到的信号被记录下来，进入排队等待单片机处理；同时，在排队等待期间，系统主要通过单片机实时的扫描八个光电传感器对应的8个输入I/O口是否有信号，若此时该通道的内部光电传感器也捕捉到信号，并经过软件滤波后为有效信号，则也产生计数。
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