農(nóng)業(yè)多參數(shù)測量儀的制作方法
【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)測量儀，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?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)通過采用各類傳感器，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)、噴灌等來完成對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保障，保證農(nóng)作物良好的、適宜的生長環(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、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、用于檢測土壤的土壤溫度傳感器、土壤水分含量傳感器，對于作物生長環(huán)境光線檢測的光照強(qiáng)度傳感器，用于大棚空氣環(huán)境檢測的CO2含量傳感器，用于畜禽舍環(huán)境檢測的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采集光照度、二氧化碳、氨氣和硫化氫信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)放大和調(diào)理，并結(jié)合微處理器，對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)本測量儀還具有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)測量儀可直接向USB設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有的測量和實(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)測量儀，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量和顯示。適合于種植、農(nóng)學(xué)、物理等課程的測量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0006]農(nóng)業(yè)多參數(shù)測量儀包括測量儀主機(jī)和四種傳感器測量傳感探頭，測量儀主機(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鍵盤和USB端口 ；測量儀內(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]本測量儀的四種傳感器測量探頭分別通過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]本測量儀采用的微處理器是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。通過片內(nèi)的JTAG調(diào)試接口即可完成系統(tǒng)編碼的調(diào)試，開發(fā)環(huán)境方便高效。
[0009]本測量儀的光照傳感輸入端、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]本測量儀的液晶顯示電路采用低電壓、低功耗帶中文字庫、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。
【附圖說明】
[0011]圖1是測量儀外觀圖，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，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，下面具體說明農(nóng)業(yè)多參數(shù)測量儀的工作和電路情況。
[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。而光照傳感的光電轉(zhuǎn)換和放大電路選用美國模擬器件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)電路簡單的特點(diǎn)，只需簡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USB設(shè)備的連接與斷開，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)中常用的各類傳感器和高性能微處理器芯片，能實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)環(huán)境中的多種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和顯示等功能，適合于種植、農(nóng)學(xué)、物理等課程的測量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)業(yè)多參數(shù)測量儀，其特征是:包括測量儀主機(jī)和四種傳感器測量傳感探頭，測量儀主機(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鍵盤和USB端口 ；測量儀內(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)測量儀，其特征是:其四種傳感器測量探頭分別通過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)測量儀，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)測量儀，其特征是:其3*3鍵盤包含菜單按鍵、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)測量儀，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。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)多參數(shù)測量儀，包括測量儀主機(jī)和四種傳感器測量傳感探頭，測量儀主機(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鍵盤和USB端口；測量儀內(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。本測量儀采用農(nóng)業(yè)中常用的各類傳感器和高性能微處理器芯片，能實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)環(huán)境中的多種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測量和顯示等功能，適合于種植、農(nóng)學(xué)、物理等課程的測量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類】G01D21/02
【公開號(hào)】CN204881703
【申請?zhí)枴緾N201520664209
【發(fā)明人】汪建, 周琴, 李燕
【申請人】四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 汪建
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月30日