CN213482227U - 一种基于stm32的土壤肥力计 - Google Patents
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Abstract
一种基于STM32的土壤肥力计，包括STM32单片机、电源模块、土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块、OLED显示模块、语音播放模块、WIFI模块、蓝牙模块、土壤肥力计外壳和检测探针，电源模块、OLED显示模块、语音播放模块、WIFI模块、蓝牙模块通过通讯总线与STM32单片机连接，STM32单片机通过通讯总线与土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块均与检测探针连接，检测探针伸出土壤肥力计外壳。本实用新型价格较低、操作简便、体型小巧，并且能迅速得到结果。
Description
技术领域
本实用新型属于农业设施领域，特别涉及一种土壤肥力的检测装置。
背景技术
随着现代农业的迅速发展，通过测量土壤肥力值并进一步提高土壤肥力来达到增产增收的效果，成为现代化农业的必要措施。而检测土壤肥力值的传统方法已经很难跟上现代化农业的快节奏，尤其是在土壤和空气环境条件变化较快的场景中，耗费时间长，测量步骤繁琐，测量精度受人为误差干扰严重，因此难以达到令人满意的效果。随着嵌入式应用的发展，只有用多种传感器模块实时检测土壤中各参数的值，才能更精确的评估土壤肥力值，达到更好的提高土壤肥力的效果。
目前市面上流行的土壤肥力计往往定价甚高，体型普遍较大，并且操作复杂，普通农户和家庭无力承担高昂的价格，导致用户花费大量时间成本和金钱成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种价格较低、操作简便、体型小巧，并且能迅速得到结果的土壤肥力计。需要注意的是，本方案仅说明如何将各模块或器件组合在一起，提供了一种构造方案，而不涉及软件的内容。
为实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：
一种基于STM32的土壤肥力计，包括STM32单片机、电源模块、土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块、OLED显示模块、语音播放模块、WIFI模块、蓝牙模块、土壤肥力计外壳和检测探针，所述STM32单片机采用型号为STM32F103ZET6单片机，所述电源模块、OLED显示模块、语音播放模块、WIFI模块、蓝牙模块通过通讯总线与所述STM32单片机连接，所述STM32单片机通过通讯总线与土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块连接，所述土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块均与检测探针连接，所述检测探针伸出所述土壤肥力计外壳。
进一步地，所述电源模块包括电池、电源管理模块和电压检测模块，所述电池与电源管理模块和电压检测模块相连接，电源管理模块包括TPS7350芯片、 TPS7333芯片以及连接在芯片的外围电路，所述电压检测模块为ADC电路。
再进一步地，所述土壤温湿度检测模块采用SHT30传感器模块，其IIC引脚 SDA与单片机PA9引脚相连，时钟引脚SCL与单片机PA10引脚相连。
更进一步地，所述土壤pH检测模块采用BHT-D型pH值传感器模块，该模块的模拟电压输出端PH与单片机的PC13引脚连接。
进一步地，所述土壤氮磷钾元素检测模块采用VMS-3000-TR传感器，该传感器采用RS485通信协议，而STM32并无此通信接口，因此采用SP3485芯片组成 RS485转UART模块。该传感器的RS485A接口与转换模块1脚相连，该传感器的RS485B与转换模块2脚相连。转换模块输出口(485TX和485RX)分别与单片机的PA10引脚和PA9引脚连接，转换模块的清零接口(485RST)与单片机的PA1 引脚连接。
进一步地，所述土壤电导率检测模块采用模拟TDS传感器模块，模拟电压输出引脚与单片机PA8引脚连接。
进一步地，所述OLED显示模块采用12864液晶显示模块，该模块的IIC通信口与单片机的PA4引脚连接，时钟引脚SCL与单片机的PA5引脚连接。
进一步地，所述语音播放模块采用DY-SV17F模块，该模块的两个UART通信口(TX和RX)分别于单片机的PC11引脚和PC10引脚连接，三个模式控制口 (CON1，CON2，OCN3)分别与单片机的PB9引脚，PB8引脚和PB7引脚连接。
进一步地，所述WIFI模块采用ESP8266模块，该模块UART通信口(UTXD 和URXD)分别与单片机的PB11引脚和PB10引脚连接，片选信号(CH_PD)和复位信号(RST)分别与单片机的PA2引脚和PA3引脚连接。
进一步地，所述蓝牙模块采用HC05模块，该模块的UART通信口(TX和RX) 分别与单片机的PB4引脚和PB5引脚连接。
本实用新型与现有技术相比具有以下特点：
1.该基于STM32的土壤肥力计，通过自动化模块检测土壤中多种指标，提高了智能化程度，操作简单，减少了人力投入与学习成本，提高了土壤肥力检测的效率，方便生产。
2.该基于STM32的土壤肥力计所用到的模块都是常见的检测模块，因此结构简单、容易实现，并且价格低于市面存在的土壤肥力计。
3.该基于STM32的土壤肥力计通过蓝牙模块可以实现与手机的通信，方便人们在移动终端实时查看土壤肥力值。
4.该基于STM32的土壤肥力计通过WIFI模块可以将检测数据上传至云端，储存数据以便分析。
5.该基于STM32的土壤肥力计的电压检测模块可以通过对电压值进行检测，在LCD显示模块反馈实时电源电量，避免因电压不足导致测量精度下降。
6.该基于STM32的土壤肥力计可以通过语音播报模块反馈当前土壤肥力值，或在电源电压不足时提示更换电源，提高了人机交互的程度。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型STM32模块的电路图；
图3为本实用新型外壳示意图；
图4为本实用新型外壳尺寸示意图(1)；
图5为本实用新型外壳尺寸示意图(2)；
图6为本实用新型电源管理模块的电路图；
图7为本实用新型电压检测模块的电路图；
图8为本实用新型土壤温湿度检测模块的电路图；
图9为本实用新型土壤pH检测模块的电路图；
图10为本实用新型土壤氮磷钾元素检测模块的电路图；
图11为本实用新型土壤电导率检测模块的电路图；
图12为本实用新型OLED显示模块的电路图；
图13为本实用新型语音播放模块的电路图；
图14为本实用新型WIFI模块的电路图；
图15为本实用新型蓝牙模块的电路图；
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完善地描述。
参照图1～图15，一种基于STM32的土壤肥力计，包括STM32单片机和与STM32 单片机连接的电源模块、土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮元素检测模块、土壤钾元素检测模块、土壤磷元素检测模块、土壤电导率模块、OLED显示模块、语音播放模块、WIFI模块、蓝牙模块以及土壤检测计外壳和检测探针，所述土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块均与检测探针连接，所述检测探针伸出所述土壤肥力计外壳。
所述STM32单片机采用信号为STM32F103ZET6的单片机，其电路图如图2所示，所述单片机一共144个引脚，其OSC_IN和OSC_OUT接8M晶体振荡器，VSS 引脚接地，VDD引脚与电源模块连接。
所述土壤温湿度检测模块采用SHT30传感器模块，其电路图如图6所示，其IIC引脚SDA与单片机PA9引脚相连，时钟引脚SCL与单片机PA10引脚相连，引脚3.3V与电源模块相接，引脚GND接地。该芯片具有体积小，精度高，价格便宜的特点。
所述土壤pH检测模块采用BHT-D型pH值传感器模块，其电路图如图7所示，该模块的模拟电压输出端PH与单片机的PC13引脚连接，引脚5V-1与电源模块相接，引脚GND接地，其他引脚悬空。
所述土壤氮磷钾元素检测模块采用VMS-3000-TR传感器，其电路图如图8所示，该传感器采用RS485通信协议，而STM32并无此通信接口，因此采用SP3485 芯片组成RS485转UART模块。该传感器的RS485A接口与转换模块1脚相连，该传感器的RS485B与转换模块2脚相连。转换模块输出口(485TX和485RX)分别与单片机的PA10引脚和PA9引脚连接，转换模块的清零接口(485RST)与单片机的 PA1引脚连接。传感器的引脚GND接地，引脚VCC与电源模块相连。该传感器的优势在于采用全新TDR技术，价格便宜，可以快速准确的得到土壤中氮磷钾元素的含量。
所述土壤电导率检测模块采用模拟TDS传感器模块，其电路图如图9所示，模拟电压输出引脚与单片机PA8引脚连接，引脚VCC与电源模块相连，引脚GND 接地，温度补偿引脚T悬空。
所述OLED显示模块采用12864液晶显示模块，其电路图如图10所示，该模块的IIC通信口与单片机的PA4引脚连接，时钟引脚SCL与单片机的PA5引脚连接，引脚GND接地，引脚3V3-1与电源模块相连。
所述语音播放模块采用DY-SV17F模块，其电路图如图11所示，该模块的两个UART通信口(TX和RX)分别于单片机的PC11引脚和PC10引脚连接，三个模式控制口(CON1，CON2，OCN3)分别与单片机的PB9引脚，PB8引脚和PB7引脚连接。引脚V5与电源模块连接，引脚GND接地。
所述WIFI模块采用ESP8266模块，其电路图如图12所示，该模块UART通信口(UTXD和URXD)分别与单片机的PB11引脚和PB10引脚连接，片选信号(CH_PD) 和复位信号(RST)分别与单片机的PA2引脚和PA3引脚连接。引脚VCC与电源模块连接，引脚GND接地，引脚GPIO0和引脚GPIO2悬空。
所述蓝牙模块采用HC05模块，其电路图如图13所示，该模块的UART通信口 (TX和RX)分别与单片机的PB4引脚和PB5引脚连接，引脚VCC与电源模块连接，引脚GND接地。
本实用新型的具体工作方式为：STM32发送指令，各传感器收集土壤数据传送回单片机，根据所得到的土壤温湿度、土壤pH值、土壤氮磷钾含量、土壤电导率等指标，在单片机内部综合运算得到肥力值数据，该数据可以通过蓝牙传送到移动终端(如手机)或者通过ESP8266上传到云端。
以上所述仅是本实用新型优选的实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何基于本实用新型所提供的技术方案和实用新型构思进行的改造和替换都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，包括STM32单片机、电源模块、土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块、OLED显示模块、语音播放模块、WIFI模块、蓝牙模块、土壤肥力计外壳和检测探针，所述STM32单片机采用型号为STM32F103ZET6单片机，所述电源模块、OLED显示模块、语音播放模块、WIFI模块、蓝牙模块通过通讯总线与所述STM32单片机连接，所述STM32单片机通过通讯总线与土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块连接，所述土壤温湿度检测模块、土壤pH检测模块、土壤氮磷钾元素检测模块、土壤电导率检测模块均与检测探针连接，所述检测探针伸出所述土壤肥力计外壳。
2.如权利要求1所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述电源模块包括电池、电源管理模块和电压检测模块，所述电池与电源管理模块和电压检测模块相连接，电源管理模块包括TPS7350芯片、TPS7333芯片以及连接在芯片的外围电路，所述电压检测模块为ADC电路。
3.如权利要求1或2所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述土壤温湿度检测模块采用SHT30传感器模块，其IIC引脚SDA与单片机PA9引脚相连，时钟引脚SCL与单片机PA10引脚相连。
4.如权利要求1或2所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述土壤pH检测模块采用BHT-D型pH值传感器模块，该模块的模拟电压输出端PH与单片机的PC13引脚连接。
5.如权利要求1或2所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述土壤氮磷钾元素检测模块采用VMS-3000-TR传感器，该传感器采用RS485通信协议，而STM32并无此通信接口，因此采用SP3485芯片组成RS485转UART模块，该传感器的RS485A接口与转换模块1脚相连，该传感器的RS485B与转换模块2脚相连，转换模块输出口485TX和485RX分别与单片机的PA10引脚和PA9引脚连接，转换模块的清零接口485RST与单片机的PA1引脚连接。
6.如权利要求1或2所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述土壤电导率检测模块采用模拟TDS传感器模块，模拟电压输出引脚与单片机PA8引脚连接。
7.如权利要求1或2所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述OLED显示模块采用12864液晶显示模块，该模块的IIC通信口与单片机的PA4引脚连接，时钟引脚SCL与单片机的PA5引脚连接。
8.如权利要求1或2所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述语音播放模块采用DY-SV17F模块，该模块的两个UART通信口TX和RX分别于单片机的PC11引脚和PC10引脚连接，三个模式控制口CON1、CON2和OCN3分别与单片机的PB9引脚，PB8引脚和PB7引脚连接。
9.如权利要求1或2所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述WIFI模块采用ESP8266模块，该模块UART通信口UTXD和URXD分别与单片机的PB11引脚和PB10引脚连接，片选信号CH_PD和复位信号RST分别与单片机的PA2引脚和PA3引脚连接。
10.如权利要求1或2所述的一种基于STM32的土壤肥力计，其特征在于，所述蓝牙模块采用HC05模块，该模块的UART通信口TX和RX分别与单片机的PB4引脚和PB5引脚连接。
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