嵌入式农作物生长环境信息采集仪及工作方法

摘要

本发明涉及嵌入式农作物生长环境信息采集仪，包括相互电连接的采集部件、调理部件、数据处理部件、通信部件和存储部件。其中通信部件包括多个数据传输接口，分别为USB总线接口、BlueTooth总线接口、RS485总线接口。BlueTooth总线接口由驱动器BTA10实现，具体是通过接口件和拨码开关组合设计来实现。存储部件包括非易失性电可擦除数据存储器AT24C256。基于嵌入式农作物生长环境信息采集仪的工作方法，包括上电启动、部件初始化、启动BlueTooth通信、命令解析、参数设置、模式设置、数据写入储存空间和数据通信。本发明可以在任意手机或智能终端上使用，实现现场数据直观显示、随测随走的数据采集功能，且工作方法步骤简单，使用方便，能实时反映农作物的生长和健康状况。

主权项

一种嵌入式农作物生长环境信息采集仪，包括相互电连接的采集部件(1)、调理部件(2)、数据处理部件(3)、通信部件(4)和存储部件(5)；所述采集部件(1)包含八种不同类型的模拟量传感器，分别为空气温度传感器(11)、空气湿度传感器(12)、光照强度传感器(13)、CO2浓度传感器(14)、土壤温度传感器(15)、土壤湿度传感器(16)、土壤熵情传感器(17)和农作物颜色传感器(18)，用于将大棚农作物的生长环境物理量信息转换为模拟量的电信号；所述调理部件(2)包括八个精密仪表放大器INA326，八个可调式电阻和八个陶瓷电容，其中八个可调式电阻和八个陶瓷电容电联接组成八个低通型滤波器；信息采集部件(1)中的八种不同类型的传感器分别与八个精密仪表放大器INA326电联接，八个精密仪表放大器INA326又分别与八个低通型滤波器电连接，实现模拟量传感器信号的输出、精确放大和滤波；所述数据处理部件(3)包括模数转换器AD7949和单片机C8051F320，模数转换器AD7949的输入端口CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6、CH7和CH8分别电连接调理模块(2)中八个低通型滤波器的输出端口，用于接收经过放大和低通滤波处理后的模拟量电信号；模数转换器AD7949数据地址的总线端口(12)、(13)、(14)脚电连接单片机C8051F320数据地址的总线端口22、23、24脚，用于选择八路模拟输入中的一路和传输处理后数据；单片机C8051F320的控制端口脚(26)与模数转换器AD7949的片选端口(11)电连接，用于选择模数转换器AD7949和启动模数转换器AD7949；其特征在于：所述通信部件(4)包括多个数据传输接口，分别为USB总线接口、BlueTooth总线接口、RS485接口，其中USB总线接口电连接单片机C8051F320的通信端口(4)、(5)脚；BlueTooth总线接口由驱动器BTA10实现，具体是通过接口件(41)和拨码开关SW1、SW2组合设计来实现；在接口件(41)和拨码开关SW1、SW2组合电路连接中，单片机C8051F320的引脚端口L0～L1与驱动器BTA10的引脚端口P0～P1分别依次电连接，单片机C8051F320的引脚端口L2～L11与开关阵列器SP1的输入端口分别依次电连接，开关阵列器SP1的输出端口与驱动器BTA10的引脚端口P2～P11分别依次电连接，单片机C8051F320的总线端口S1～S8与驱动器BTA10的总线端口U0～U7分别依次电连接，驱动器BTA10的引脚端口P2～P5与拨 码开关SW2的输入管脚1～4分别依次电连接，驱动器BTA10的引脚端口P6～P11与拨码开关SW1的输入管脚1～6分别依次电连接，拨码开关SW1的输出管脚7～12分别与地端电连接，拨码开关SW2的输出管脚5～8分别与地端电连接；单片机C8051F320的引脚端口L0～L1与驱动器BTA10的引脚端口P0～P1分别依次电连接，用于设置嵌入式农作物生长环境信息采集仪在BlueTooth通信中是主机状态还是从机状态，单片机C8051F320的引脚端口L2～L11通过接口件(41)中开关阵列器SP1分别与驱动器BTA10的引脚端口P2～P11依次电连接，或驱动器BTA10的引脚端口P2～P11分别于拨码开关SW1、SW2依次电连接，根据用户发送命令参数或手动动态修改BlueTooth通信中采集器的通信通道地址和通信速率，以适应不同手机或智能终端和不同环境下，建立快速和稳定BlueTooth通信的要求；RS485总线接口通过驱动器MAX485E的通信端口(1)、(4)脚电连接单片机C8051F320的通信端口(31)、(32)脚；所述存储部件(5)包括非易失性电可擦除数据存储器AT24C256，非易失性电可擦除数据存储器AT24C256的页面选择端口(3)、(4)和数据总线端口(5)、(6)脚分别与单片机C8051F320的引脚端口(17)、(18)脚和数据总线端口(19)，(20)电连接，其中，页面选择端口(3)，(4)脚实现对非易失性电可擦除数据存储器AT24C256的存储页面进行选择，总共可选择四个存储页面，第一存储页面和第二存储页面的页面锚记为属性页面，第三存储页面和第四存储页面的页面锚记为信息页面，每个页面的存储空间为64KB，存储部件(5)的数据总线端口(5)、(6)脚根据选择的存储页面和页面锚记，完成不同类型的数据传输和存储，从而实现向非易失性电可擦除数据存储器AT24C256指定存储页面写入数据，或从非易失性电可擦除数据存储器AT24C256指定存储页面读取数据的功能，将存储经过处理后的农作物现场数据的写入给现场农田工作人员或农业种植户，现场农田工作人员或农业种植户或对嵌入式农作物生长环境信息采集仪的配置信息的读取，以实现一种“随测随走”的数据采集功能；USB总线接口、BlueTooth总线接口和RS485总线接口根据应用场景需求设定为总线输出型传感器接入，用于对总线输出型传感器接入的处理和分析，其中作为无线通信接口的BlueTooth总线接口通过嵌入式农作物生长环境信息采集仪与现场农田工作人员或农业种植户的手机进行无线连接，安装相应的显示界面建立数据通信，实现现场数据的直观显示和查看，并根据实时采集的数据显示结果，判断和了解现场农作物的生长态势和健康状况。