CN205748686U - 一种植物叶片温度测量记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及叶片温度测量技术领域，公开了一种植物叶片温度测量记录仪，其包括单片机和分别与所述单片机连接的模拟叶温传感器电路、数字叶温传感器电路和实时时钟电路、通讯电路和存储电路。本实用新型能够实现多路接触式叶温测量和非接触式叶温测量同时进行，而且能够使得叶温监测更具有实时性。

Description

一种植物叶片温度测量记录仪

技术领域

本实用新型涉及叶片温度测量技术领域，特别是涉及一种植物叶片温度测量记录仪。

背景技术

目前对植物叶片温度测量大都采用以下技术方案：(1)接触式叶片温度测量仪，大多采用热电阻、热电偶传感器和光纤荧光式温度传感器进行数据采集、存储和显示。植物叶片温度记录仪(申请号：201010169492.9)采用单片机分别与Pt100铂热电阻传感器信号调理电路的电压输出端、显示屏和按键电路连接，通过按键实现用户与仪器的交互功能，热电阻传感器通过叶片固定夹具贴在叶片表面进行测温，实现了叶温的测量和显示。一种基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪(申请号：201320876953.5)由箱体、光纤荧光式温度传感器、支架和叶片夹具组成；箱体内装有供电电源模块、单片机控制模块、液晶显示器；支架上安装有波纹管，波纹管用于支撑叶片夹具，叶片夹具内设置有光纤荧光式温度传感器，通过叶片夹具与植物叶片接触，对植物叶片温度进行测量并显示。(2)非接触式叶片温度测量仪，主要采用红外测温方式对叶温进行测量，响应速度快，操作简单，实现对叶温在线长时间监测。远红外叶片表面温度参数测量装置及测量方法(申请号：201410016095.6)测量装置包括测量节点和手持监测设备，测量节点包括测温模块、第一通讯模块、电源模块、数据存储模块和现场监视模块；手持监测设备内设置有中央处理器、第二通讯模块，测温模块包括环境温度测量探头、叶表面温度远红外测量探头和调理电路，测量节点和手持监测设备采用ZigBee通讯协议通讯连接，实现了叶温的非接触式测量。

然而，当前接触式叶温测量仪测量叶温响应时间长，操作复杂，工作量大，费时费力；叶片固定夹具长时间直接与叶子接触很可能会损坏植物叶片表面，影响植物光合作用、蒸腾作用，从而影响植物的生长，而且还会引起叶子表面环境条件的改变；另外，大多接触式测量仪需要人工记录数据，数据无法自动存储，无法实现多点测量，不适合大面积测量。当前非接触式叶温测量仪只支持单路测量，不能进行多路传感器同时测量，且不能和接触式叶温测量同时进行，测量的灵活性较差；此外，当前测量仪不具备专门的时钟芯片和SD卡存储功能，不能显示测量时间，且温度数据不能通过SD卡方式导出。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是如何实现接触式叶温测量和非接触式叶温测量同时进行，而且如何使得叶温监测更具有实时性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种植物叶片温度测量记录仪，其包括单片机和分别与所述单片机连接的模拟叶温传感器电路、数字叶温传感器电路、实时时钟电路、通讯电路和存储电路。

其中，所述通讯电路包括USB接口电路和WIFI模块。

其中，还包括与所述单片机连接的供电电路、显示电路和按键电路。

其中，所述存储电路包括FLASH闪存电路、SD卡接口电路和所述USB接口电路。

其中，包括依次设置的上层电路板、中层电路板和下层电路板，所述单片机、模拟叶温传感器电路、数字叶温传感器电路、实时时钟电路、USB接口电路、SD卡接口电路、供电电路、显示电路、FLASH闪存电路和按键电路均设于所述中层电路板上；所述上层电路板设有与所述显示电路对应的显示屏，与所述USB接口电路对应的USB接口，与所述按键电路对应的按键控制面板；所述下层电路板上设有电源、开关和太阳能充电电路。

其中，所述上层电路板与中层电路板通过插针连接，所述中层电路板与下层电路板通过插座连接，所述插座用于连接外部电源。

其中，所述中层电路板上还设有复位电路和程序下载接口。

其中，包括上盖和下壳，所述上层电路板、中层电路板和下层电路板从上至下依次设于所述上盖与下壳之间的空间中。

其中，所述下壳上设有多个接口，分别用于连接至少一个测温探头和至少一个红外测温传感器。

其中，还包括与所述单片机连接的GPRS模块。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种植物叶片温度测量记录仪，其包括单片机和分别与所述单片机连接的模拟叶温传感器电路、数字叶温传感器电路、实时时钟电路、通讯电路和存储电路；实现了非接触式和接触式两种方式测量叶温，多路通道采集温度数据，支持多个传感器同时测量，实现了多点测量，节省人力物力，为温室叶温监测带来便利，降低监测成本；通过实时时钟电路可以记录每天每个时刻的叶片温度，使叶温监测更具有实时性；而且具有存储速率高、容量大的特点。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的上层电路板的结构示意图；

图3为本实用新型的中层电路板的结构示意图；

图4为本实用新型的下层电路板的结构示意图；

图5为本实用新型的整体结构拆分示意图；

图6为本实用新型的运行示意图。

图中：1：卡舌；2：卡舌簧；3：上盖；4：内面罩；5：上盖密封膜；6：下壳；7：卡簧；8：长轴；9：显示屏；10：USB接口；11：插针；12：按键控制面板；13：单片机；14：程序下载接口；15：复位电路；16：FLASH闪存电路；17：通用模拟传感器电路；18：SD卡接口电路；19：USB接口电路；20：显示电路；21：实时时钟电路；22：供电电路；23：模拟叶温传感器电路；24：数字叶温传感器电路；25：插座；26：太阳能充电电路；27：电源；28：开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，为本实用新型提供的一种植物叶片温度测量记录仪，对于电路部分，其包括单片机和分别与所述单片机连接的模拟叶温传感器电路、数字叶温传感器电路、实时时钟电路、通讯电路和存储电路。实现了非接触式和接触式两种方式测量叶温，多路通道采集温度数据，支持多个传感器同时测量，实现了多点测量，节省人力物力，为温室叶温监测带来便利，降低监测成本。另外，设置的实时时钟电路，可以记录每天每个时刻的叶片温度，使叶温监测更具有实时性。优选采用MSP430F249单片机作为核心处理器，主要负责控制各个模块的数据读取、温度数据的采集和存储等工作。实时时钟电路采用DS3231时钟芯片，与单片机通过IIC总线连接，完成时间数据的读取，包括年、月、日、时、分、秒时间信息。

具体地，通讯电路可以包括USB接口电路和WIFI模块，可以通过USB接口电路连接电脑，实现所述植物叶片温度测量记录仪与电脑通讯设置；通过WIFI模块能够实现植物叶片温度测量记录仪与电脑的无线通讯。

存储电路包括FLASH闪存电路、SD卡接口电路和所述USB接口电路。FLASH闪存电路采用串行四I/O Flash SST26VF016，采用四线SPI协议与单片机通讯，具有存储速率高、容量大、可在线编程和擦写次数多等特点；SD卡接口电路通过插入SD卡实现大容量存储，USB接口电路也可以用于插U盘将数据导出，为用户导出叶温信息提供了更多选择，使叶温数据获取更加方便。

其中，还包括与所述单片机连接的供电电路、显示电路和按键电路，供电电路用于为系统和传感器电路供电，显示电路用于实时显示监测数据，按键电路用于方便人机交互。

对于结构部分，如图2-4所示，该温度测量记录仪包括依次设置的上层电路板、中层电路板和下层电路板，所述单片机13、模拟叶温传感器电路23、数字叶温传感器电路24、实时时钟电路21、USB接口电路19、SD卡接口电路18、供电电路22、显示电路20、FLASH闪存电路16和按键电路均设于所述中层电路板上，所述中层电路板还设有通用模拟传感器电路17、程序下载接口14和复位电路15；所述上层电路板设有与所述显示电路对应的显示屏9，优选OLED显示屏，用于显示测量时间和测量温度数据，与所述USB接口电路对应的USB接口10，用于插接USB设备，与所述按键电路对应的按键控制面板12，方便通过按键选择测量方式；所述下层电路板上设有电源27、开关28和太阳能充电电路26，优选为锂电池太阳能充电电路，此外，该电路还具有电池短路防护功能等。通过将显示部分、数据采集部分以及电源部分分别设置在不同的电路板上，能够有效避免信号间的干扰。

具体地，所述上层电路板与中层电路板可以通过插针11连接，所述中层电路板与下层电路板可以通过插座25连接，所述插座用于连接外部电源。

其中，所述中层电路板上还设有复位电路和程序下载接口，用于监控单片机系统信号，具有手动复位输入和看门狗监控功能，程序可以通过JTAG或BSL方式烧写进单片机。

如图5所示，另外，该温度测量记录仪包括壳体，所述壳体包括上盖和下壳，所述上层电路板、中层电路板和下层电路板从上至下依次设于所述上盖与下壳之间的空间中，从而可以起到一定的防水效果。具体地，壳体由卡舌1、卡舌簧2、上盖3、内面罩4、上盖密封膜5、下壳6、卡簧7和长轴8构成。

其中，所述下壳6上设有多个接口，分别用于连接测温探头和红外测温传感器，以方便分别进行接触时测量和非接触式测量。接触时测量可实现热电阻、热电偶等多传感器测量，实现了叶温多路测量，除了支持红外测量叶温外，还实现了接触式测温，丰富了测温途径，满足不同条件下叶温的测量，为温室叶温监测带来便利。

其中，还包括与所述单片机连接的GPRS模块。使测量数据实现远程传输到客户端或PC机上，丰富了数据传输模式。

记录仪运行如图6所示，首先对单片机进行I/O口设置、系统时钟设置和寄存器设置，同时外设进行初始化，保证命令或数据的读写操作。接下来开始测量目标温度、环境温度以及读取时间，并将数据显示至OLED显示屏上，此时，检测是否存在U盘或SD卡存储设备，如果存在就将数据进行存储；如果不存在，则继续检测。每次数据存储完成后都要检测存储设备是否移除，如果没有移除，测量数据默认每隔10s自动存储一次，直至移除U盘或SD卡，存储结束。

由以上实施例可以看出，本实用新型能够实现接触式叶温测量和非接触式叶温测量同时进行，而且能够使得叶温监测更具有实时性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，包括单片机和分别与所述单片机连接的模拟叶温传感器电路、数字叶温传感器电路、实时时钟电路、通讯电路和存储电路。

2.根据权利要求1所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，所述通讯电路包括USB接口电路和WIFI模块。

3.根据权利要求2所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，还包括与所述单片机连接的供电电路、显示电路和按键电路。

4.根据权利要求3所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，所述存储电路包括FLASH闪存电路、SD卡接口电路和所述USB接口电路。

5.根据权利要求4所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，包括依次设置的上层电路板、中层电路板和下层电路板，所述单片机、模拟叶温传感器电路、数字叶温传感器电路、实时时钟电路、USB接口电路、SD卡接口电路、供电电路、显示电路、FLASH闪存电路和按键电路均设于所述中层电路板上；所述上层电路板设有与所述显示电路对应的显示屏，与所述USB接口电路对应的USB接口，与所述按键电路对应的按键控制面板；所述下层电路板上设有电源、开关和太阳能充电电路。

6.根据权利要求5所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，所述上层电路板与中层电路板通过插针连接，所述中层电路板与下层电路板通过插座连接，所述插座用于连接外部电源。

7.根据权利要求5所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，所述中层电路板上还设有复位电路和程序下载接口。

8.根据权利要求5所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，包括上盖和下壳，所述上层电路板、中层电路板和下层电路板从上至下依次设于所述上盖与下壳之间的空间中。

9.根据权利要求8所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，所述下壳上设有多个接口，分别用于连接至少一个测温探头和至少一个红外测温传感器。

10.根据权利要求1所述的植物叶片温度测量记录仪，其特征在于，还包括与所述单片机连接的GPRS模块。