農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x，屬于電子技術(shù)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，傳感器技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，傳感器作為獲取信息的重要器件，在整個(gè)信息農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用尤為重要。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)通過(guò)采用各類(lèi)傳感器，獲得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的各種參數(shù)信息，從而掌握和控制溫度、濕度、光照、通風(fēng)、噴灌等來(lái)完成對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保障，保證農(nóng)作物良好的、適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。
[0003]目前，在當(dāng)今的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中，從農(nóng)作物的育苗，生長(zhǎng)、收獲一直到儲(chǔ)藏等環(huán)節(jié)，以及農(nóng)產(chǎn)品的貯藏、保鮮、加工，還有畜禽的養(yǎng)殖、育種等環(huán)節(jié)，傳感器技術(shù)都有著廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)常用的傳感器包括常用的空氣溫濕度傳感器、用于檢測(cè)土壤的土壤溫度傳感器、土壤水分含量傳感器，對(duì)于作物生長(zhǎng)環(huán)境光線檢測(cè)的光照強(qiáng)度傳感器，用于大棚空氣環(huán)境檢測(cè)的CO2含量傳感器，用于畜禽舍環(huán)境檢測(cè)的NH3含量傳感器、H2S含量傳感器等。
[0004]本實(shí)用新型采用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實(shí)用的光照傳感器、0)2傳感器、NH3傳感器、H2S傳感器這四種傳感器來(lái)采集光照度、二氧化碳、氨氣和硫化氫信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大和調(diào)理，并結(jié)合微處理器，對(duì)各傳感器送入微處理器的信號(hào)進(jìn)行采集和計(jì)算，最后驅(qū)動(dòng)顯示在液晶屏上，同時(shí)本測(cè)量?jī)x還具有USB端口，用于與電腦等USB接口設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x可直接向USB設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量和實(shí)驗(yàn)儀器的不足，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x，采用多種農(nóng)業(yè)中實(shí)用的傳感器，并結(jié)合微處理器和液晶顯示，能完成多種傳感的測(cè)量和顯示。適合于種植、農(nóng)學(xué)、物理等課程的測(cè)量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0006]農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x包括測(cè)量?jī)x主機(jī)和四種傳感器測(cè)量傳感探頭，測(cè)量?jī)x主機(jī)上設(shè)置有液晶屏、光照傳感輸入端、二氧化碳傳感輸入端、硫化氫傳感輸入端、氨氣傳感輸入端、3*3鍵盤(pán)和USB端口 ；測(cè)量?jī)x內(nèi)具有微處理器芯片，以及光傳感放大電路、二氧化碳傳感放大電路、硫化氫傳感接口電路、氨氣傳感接口電路、驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路，用于完成信號(hào)的采集、計(jì)算處理和顯示。
[0007]本測(cè)量?jī)x的四種傳感器測(cè)量探頭分別通過(guò)各自的放大電路或接口電路與微處理器相連接；其微處理器、驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路依次相連接。
[0008]本測(cè)量?jī)x采用的微處理器是TI公司生產(chǎn)的MSP430F479。它是一款超低功耗的微處理器，它基于真正的正交16位RISCCPU內(nèi)核，具有16個(gè)可單周期全尋址的16位寄存器，3個(gè)不同的時(shí)鐘信號(hào)，6種工作模式，耗電電流很小，并可置于省電模式，以中斷的方式喚醒，盡可能地降低功耗。MSP430F479具有強(qiáng)大的運(yùn)算性能、片內(nèi)包括有精密硬件乘法器、具有60KB的FLASH、2KB的RAM、16位的A/D轉(zhuǎn)換器、高精度比較器等常用資源。通過(guò)片內(nèi)的JTAG調(diào)試接口即可完成系統(tǒng)編碼的調(diào)試，開(kāi)發(fā)環(huán)境方便高效。
[0009]本測(cè)量?jī)x的光照傳感輸入端、二氧化碳傳感輸入端、硫化氫傳感輸入端、氨氣傳感輸入端都采用多芯航空插座。
[0010]本測(cè)量?jī)x的液晶顯示電路采用低電壓、低功耗帶中文字庫(kù)、采用ST7920控制器的128X64液晶顯示屏。它具有4/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其模塊接口方式靈活，操作指令簡(jiǎn)單、方便，可以顯示8X4行16X16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是測(cè)量?jī)x外觀圖，其中的I是液晶屏，2是光照傳感輸入端，3是二氧化碳傳感輸入端，4是硫化氫傳感輸入端，5是氨氣傳感輸入端，6是3*3鍵盤(pán)，7是USB端口。
[0012]圖2是系統(tǒng)電路原理圖。
[0013]圖3是二氧化碳傳感放大電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]結(jié)合附圖，下面具體說(shuō)明農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x的工作和電路情況。
[0015]本實(shí)用新型采用硅光傳感2DU6作為光照傳感器件，硅光傳感是利用光伏特效應(yīng)把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件，它有較大面積的PN結(jié)，當(dāng)光照射在PN結(jié)上時(shí)，在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)。而光照傳感的光電轉(zhuǎn)換和放大電路選用美國(guó)模擬器件ADI公司推出的新的標(biāo)準(zhǔn)器件0P777，它是單精密運(yùn)算放大器，具有真正單電源、微功耗和滿電源輸出的特點(diǎn)，同時(shí)它還具有極低的失調(diào)電壓、低漂移和低噪聲的特點(diǎn)。
[0016]本實(shí)用新型的二氧化碳傳感器采用MG811，MG811傳感器對(duì)0)2具有良好的靈敏度和選擇性，并且受溫濕度的變化影響較小，但此傳感器內(nèi)阻很小，如果直接與MSP430的ADC模塊連接容易電壓失真，因此在兩者之間加一個(gè)高阻抗的隔離放大器，在應(yīng)用中采用高輸入阻抗的放大器CA3140作為隔離器放大，將傳感器的電壓值等比例放大在250-330mV，CA3140的輸出端腳經(jīng)過(guò)RC高通濾波后與MSP430F479的ADC轉(zhuǎn)化器相連。
[0017]本實(shí)用新型的氨氣傳感器采用MQ135氣敏傳感器，硫化氫傳感器采用MQ136氣敏傳感器，MQ135和MQ136都屬于表面型半導(dǎo)體氣敏傳感器，它們都為固體電解質(zhì)型氣敏傳感器，它們都具有良好的靈敏度和驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，只需簡(jiǎn)單的分壓接口電路就可將信號(hào)傳輸至微處理器。
[0018]本實(shí)用新型的3*3鍵盤(pán)包含有菜單按鍵、清除按鍵、返回按鍵、確定按鍵、時(shí)間按鍵、功能按鍵、背光按鍵和兩個(gè)選擇按鍵。分別用于菜單中參數(shù)的選擇，傳感顯示的選擇，記錄時(shí)間的確認(rèn)，液晶屏的背光等功能。
[0019]本實(shí)用新型的USB端口采用沁恒公司的CH375B芯片，CH375B支持全速的USB-HOST接口，兼容USB2.0協(xié)議，只需要簡(jiǎn)單的外圍元器件，支持12Mb/s全速USB設(shè)備，支持USB設(shè)備的控制傳輸、批量傳輸和中斷傳輸，可自動(dòng)檢測(cè)USB設(shè)備的連接與斷開(kāi)，支持5V電源電壓和3.3V電源電壓，CH375B芯片還支持低功耗模式，在使用中采用并行接口通訊方式。
[0020]本實(shí)用新型采用農(nóng)業(yè)中常用的各類(lèi)傳感器和高性能微處理器芯片，能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境中的多種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和顯示等功能，適合于種植、農(nóng)學(xué)、物理等課程的測(cè)量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征是:包括測(cè)量?jī)x主機(jī)和四種傳感器測(cè)量傳感探頭，測(cè)量?jī)x主機(jī)上設(shè)置有液晶屏、光照傳感輸入端、二氧化碳傳感輸入端、硫化氫傳感輸入端、氨氣傳感輸入端、3*3鍵盤(pán)和USB端口 ；測(cè)量?jī)x內(nèi)具有微處理器芯片，以及光傳感放大電路、二氧化碳傳感放大電路、硫化氫傳感接口電路、氨氣傳感接口電路、驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路，用于完成信號(hào)的采集、計(jì)算處理和顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征是:其四種傳感器測(cè)量探頭分別通過(guò)各自的放大電路或接口電路與微處理器相連接；其微處理器、驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路依次相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征是:其微處理器芯片采用的是TI公司生產(chǎn)的MSP430F479。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征是:其3*3鍵盤(pán)包含菜單按鍵、清除按鍵、返回按鍵、確定按鍵、時(shí)間按鍵、功能按鍵、背光按鍵和兩個(gè)選擇按鍵。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征是:其光照傳感輸入端、二氧化碳傳感輸入端、硫化氫傳感輸入端、氨氣傳感輸入端都采用多芯航空插座。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)多參數(shù)測(cè)量?jī)x，包括測(cè)量?jī)x主機(jī)和四種傳感器測(cè)量傳感探頭，測(cè)量?jī)x主機(jī)上設(shè)置有液晶屏、光照傳感輸入端、二氧化碳傳感輸入端、硫化氫傳感輸入端、氨氣傳感輸入端、3*3鍵盤(pán)和USB端口；測(cè)量?jī)x內(nèi)具有微處理器芯片，以及光傳感放大電路、二氧化碳傳感放大電路、硫化氫傳感接口電路、氨氣傳感接口電路、驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路。本測(cè)量?jī)x采用農(nóng)業(yè)中常用的各類(lèi)傳感器和高性能微處理器芯片，能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境中的多種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和顯示等功能，適合于種植、農(nóng)學(xué)、物理等課程的測(cè)量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類(lèi)】G01D21/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204881703
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520664209
【發(fā)明人】汪建, 周琴, 李燕
【申請(qǐng)人】四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 汪建
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月30日