基于cortex_m3的農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、2015年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期基于Cortex－M3的農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1123黃偉力，邊燕，馮青春，張志強(qiáng)(1．河北工程大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，河北邯鄲056038;2．北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京100097;3．太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院，太原030024)摘要:為了快速、全面地獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)過程中的參數(shù)變化(土壤墑情、雨量、地下水位)，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)信息的需求，提高糧食產(chǎn)量，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于Cortex－M3的農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)用多種智能傳感器組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)采集雨量、土壤

2、含水率和地下水位數(shù)據(jù)，經(jīng)軟件解析、處理后，通過GPＲS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。系統(tǒng)供電采用太陽能電池板和鉛酸蓄電池兩種方式，提高了設(shè)備野外工作的穩(wěn)定性。硬件設(shè)計(jì)采用Cortex－m3內(nèi)核的stm32f103作為MCU，相比于AＲM系列，功耗降低了1/4，速度快了1/3。軟件設(shè)計(jì)開發(fā)了數(shù)據(jù)采集、無線通信和在線訪問等程序，通過瀏覽器，即使在遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)點(diǎn)的異地，也能夠?qū)崟r(shí)查看設(shè)備狀態(tài)和訪問歷史數(shù)據(jù)。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，適合農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。關(guān)鍵詞:農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù);Cortex－M3;實(shí)時(shí)

3、監(jiān)測(cè);無線傳輸中圖分類號(hào):S126文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003－188X(2015)02－0203－03DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.048壤墑情監(jiān)測(cè)主要完成雨量、墑情(土壤含水率)、蒸發(fā)0引言量、地下水位數(shù)據(jù)的采集、存貯、顯示和傳輸功能;地目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和下水資源監(jiān)測(cè)主要完成水位、流速、流量、水量的采［1］［1］［2］方法主要有地面觀測(cè)、遙感監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。集、存貯、顯示和傳輸功能。地面觀測(cè)只能獲取單點(diǎn)或局地的結(jié)果，不能代表本地通過ＲS－

4、485總線將智能水位計(jì)、智能流量計(jì)、區(qū)作物的綜合情況，同時(shí)人為主觀因素對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的墑情傳感器與信息采集板相連，構(gòu)成信息采集單元。評(píng)定影響較大，缺乏宏觀的比較判別，難以實(shí)現(xiàn)區(qū)域它采用低功耗Cortex－M3為控制核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采或大范圍監(jiān)測(cè);遙感監(jiān)測(cè)多以1km分辨率的極軌氣象集與存儲(chǔ)。本地通過USB接口或ＲS－232接口與上衛(wèi)星資料為主，精細(xì)化程度不高;動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)方法雖位機(jī)通信;遠(yuǎn)程通過GPＲS網(wǎng)絡(luò)或短信方式實(shí)時(shí)發(fā)送多，但監(jiān)測(cè)效果的連續(xù)性和動(dòng)態(tài)性不好，對(duì)正確評(píng)估數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

5、監(jiān)作物長(zhǎng)勢(shì)及年景展望貢獻(xiàn)有限。為此，通過多種智能測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。［3］傳感器，結(jié)合低功耗嵌入式系統(tǒng)Cortex－M3和具有TCP/IP協(xié)議的無線通信模塊MC323，組成多點(diǎn)監(jiān)測(cè)［4］網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、處理和無線發(fā)送，并可通過瀏覽器實(shí)時(shí)查看設(shè)備狀態(tài)和訪問歷史數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)的不足。1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig．1Structurediagramofmonitoringsystem農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由雨量監(jiān)測(cè)、土壤墑情監(jiān)測(cè)及地下水

6、資源監(jiān)測(cè)組成。雨量監(jiān)測(cè)主要完成雨2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)量、水位、流量數(shù)據(jù)的采集、存貯、顯示和傳輸功能;土農(nóng)作物生長(zhǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)由信息采集收稿日期:2014－02－21單元、供電單元、無線傳輸單元組成。信息采集單元基金項(xiàng)目:國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAF07B02)主要完成雨量數(shù)據(jù)、土壤墑情數(shù)據(jù)和地下水位數(shù)據(jù)的作者簡(jiǎn)介:黃偉力(1958－)，男，河北邯鄲人，教授，(E－mail)采集、處理與存儲(chǔ)，同時(shí)控制無線傳輸單元完成數(shù)據(jù)wangxiangyong521@126．com。的發(fā)送與信息指令的接收;供電

7、單元為整個(gè)系統(tǒng)提供通訊作者:邊燕(1986－)，女，濟(jì)南人，碩士研究生，(E－mail)306481361@qq．com。工作電壓;無線傳輸單元完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送與控制指·203·2015年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期令的接收。2．3無線傳輸單元2．1信息采集單元硬件設(shè)計(jì)選用MC323模塊作為無線傳輸單元。該模塊集信息采集單元主要由智能傳感器、STM32F103、成了基帶處理器、射頻處理器、MCP存儲(chǔ)器和電源管FLASH芯片S29AL032D、SＲAM芯片IS62WV25616、理芯片等功能，同時(shí)內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)

8、議和支持800MHzLCD、觸發(fā)器HEF4521BT、總線驅(qū)動(dòng)器74HC245PW、的工作頻段，能夠提供語音傳輸和短消息發(fā)送。將232轉(zhuǎn)換芯片MAX3222、帶隔離的485收發(fā)器stm32f103的UAＲT3與該模塊的串口相連，同時(shí)外接ADM2483、供電單元接口電路和MC323接口電路等SIM卡電路，實(shí)現(xiàn)雨量數(shù)據(jù)、墑情數(shù)據(jù)、地下水位數(shù)據(jù)組成。信息采集單元結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。和控制指令的無線發(fā)送。無線傳輸單元結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。圖