一种葡萄生长环境监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种葡萄生长环境监测系统，该系统包括微控制器及分别于为控制器连接的数据存储模块、数据采集模块、无线/以太网通信模块、电源管理模块和键盘/显示模块，所述微控制器采用的主控芯片为STM32F103ZET6，所述数据采集模块包括分别与主控芯片四个接口相连的空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓度传感器，数据存储模块采用铁电存储器FM24C16和AT45DB161B Flash相结合，无线通信模块带有GPRS、CDMA通信接口，以太网通信模块带有ENC28J60型控制芯片，电源管理模块采用12V直流电源供电。通过该监测系统模块实现了葡萄生长过程中各种数据的采集，为葡萄种植提供了科学、合理的数据，满足了现代化的葡萄园管理需求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉果树种植领域，具体为一种葡萄生长环境监测系统。
技术介绍
我国大多数葡萄园管理模式粗放落后，生产过程中只能依靠经验、目测对葡萄园进行管理作业，该种方式虽然简单，但所得数据不准确或错误，同时空气温湿度、光照强度、土壤温湿度等数据还是依靠单一的检测设置逐一检测，费时费力且很难对采集数据进行统计，因此不能满足现代化葡萄园管理的需求，阻碍了我国葡萄产业发展和果农创收。
技术实现思路
本技术针对以上不足之处，本技术提供一种葡萄生长环境监测系统，通过监测系统模块实现了葡萄生长过程中各种数据的采集，为葡萄种植提供了科学、合理的数据，满足了现代化的葡萄园管理需求。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该系统包括微控制器及分别与微控制器连接的数据存储模块、数据采集模块、无线/以太网通信模块、电源管理模块和键盘/显示模块，所述微控制器采用的主控芯片为STM32F103ZET6，所述数据采集模块包括分别与主控芯片四个接口相连的空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓度传感器，数据存储模块采用铁电存储器FM24C16和AT45DB161BFlash相结合，无线通信模块带有GPRS、CDMA通信接口，以太网通信模块带有ENC28J60型控制芯片，电源管理模块采用12V直流电源供电。电源模块为整个系统供电，四个传感器分别对葡萄园内环境环境因子进行数据采集，并通过主控芯片进行数据处理，处理之后的数据分别通过数据存储模块进行存储，同时人们可以通过显示模块进行数据的读取工作，由此可见，该系统实现了葡萄园管理的各种数据的自动采集与集中存储工作，不再通过人工进行单独采集葡萄生长数据，并通过显示模块直接读取数据，直观且效率高，满足了葡萄园的现代化管理要求。本技术设计了，所述主控芯片带有8路模拟量输入接口、4路数字量输入接口和2路功率输出接口，8路模拟量输入接口分别连接空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓度传感器，所述各个传感器将采集的数据通过A/D转换芯片转变为数字量传给主控芯片。本技术设计了，所述传感器均采用电流型传感器，空气温湿度传感器采用AQ3020型号、土壤温湿度传感器采用SWR-100W型号、光照强度传感器采用TP-PT-1型号和CO2浓度传感器采用TP-C02-1型号；所述A/D转换采用型号ADS1110的转换芯片连接两片CD4051，每一传感器的信号脚连接125Ω的匹配电阻后接到CD4051的16位AD采样引脚上；所述数字量输入接口采用型号为TLP521-2的光电耦合器将主控芯片的端口与外部单元隔离，其采用GPIO引脚PG11、PG13、PG14、PG15作为数字量信号的输入端；所述功率输出接口设置为两路继电器功率输出接口。附图说明图1所示为本技术的结构示意图一；图2所示为数字量电路连接图；图3所示位功率输出接口图；图4所示为FM24C16电路连线图；图5所示为电路图一；图6所示为电路图二。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细描述：如图1-2所示为本技术的一个具体实施例，该系统包括微控制器及分别与微控制器连接的数据存储模块、数据采集模块、无线/以太网通信模块、电源管理模块和键盘/显示模块，所述微控制器采用的主控芯片为STM32F103ZET6，所述数据采集模块包括分别与主控芯片相连的空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓度传感器，数据存储模块采用铁电存储器FM24C16和AT45DB161BFlash相结合，无线通信模块带有GPRS、CDMA通信接口，以太网通信模块带有ENC28J60型控制芯片，电源管理模块采用12V直流电源供电，所述主控芯片使用高性能的ARMCortex-M332位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，高达512K字节Flash，64K字节的SRAM，STM32F102ZET6还带有4个片选的灵活的静态存储器，该芯片支持CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器；同时该芯片具有LCD接口，兼容8080/6800模式，能匹配更多的外部设备具有强大的通用性丰富的增强I/O端口，所有I/O口都可以映像到16个外部中断且可以容忍5V信号输入，大大增强了耐压性能；同时包含2个12位的ADC、4个16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN，该芯片有PA、PB、PC、PD、PE、PF、PG7组I/O口，每组有16个管脚；所述主控芯片带有8路模拟量输入接口、4路数字量输入接口和2路功率输出接口，8路模拟量输入接口分别连接空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓度传感器，所述各个传感器将采集的数据通过A/D转换芯片转变为数字量传给主控芯片，所述传感器均采用电流型传感器，空气温湿度传感器采用AQ3020型号、土壤温湿度传感器采用SWR-100W型号、光照强度传感器采用TP-PT-1型号和CO2浓度传感器采用TP-C02-1型号；如下表所示为各个传感器的性能参数图表：所述A/D转换采用型号ADS1110的转换芯片连接两片CD4051，每一传感器的信号脚连接125Ω的匹配电阻后接到CD4051的16位AD采样引脚上；ADS1110是精密的连续自校准模/数转换器，其带有差分输入和高达16位的分辨率，内部有温度补偿，封装为小型SOT23-6，片内基准电压为2.048V，提供范围为2.048V的输入差分电压；ADS1110使用I2C串行接口进行通信，可在2.7V～5.5V的单电源下工作，可每秒采样15、30、60或240次以进行转换；ADS1110引脚功能如下表所示：引脚标号引脚名称功能说明1VIN+采样模拟信号(正)输入端2GND模拟地和数字地3SCLI2C总线时钟线4SDAI2C总线数据线5VDD电源端，通常接+5V6VIN-采样模拟信号(负)输入端CD4051扩展8路采集通道，CD4051相当于一个单刀八掷开关，由3位输入地址端A、B、C的地址码来决定开关接通的通道，下表是CD4051真值表，如下表所示：INH禁止端CBA通道选择00000000110010200113010040101501106011171***NONE所述数字量输入接口采用型号为TLP521-2的光电耦合器将主控芯片的端口与外部单元隔离，提高抗干扰能力；采用GPIO引脚PG11、PG13、PG14、PG15作为数字量信号的输入端，该数字量电路连接如图2所示；所述功率输出接口设置为两路继电器功率输出接口，如图3所示；所述FM24C16主要用于存储参数(如RTC时间、采样时间间隔、采样通道、IP地址等)；AT45DB161B主要用于存储环境数据信息(如空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、CO2浓度等)和系统状态信息(如电压、温度、信号强度等)；铁电存储选用2k的FM24C16，用于存储参数。铁电存储器(FRAM)的核心技术是高可靠性铁电晶体的使用，这一特殊材料使铁电存储器同时拥有随机存取记忆体和非易失行存储器的特性，FRAM具有以下优点：(1)写入数据快且无延时等待；(2)读写寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种葡萄生长环境监测系统，其特征在于：该系统包括微控制器及分别与微控制器连接的数据存储模块、数据采集模块、无线/以太网通信模块、电源管理模块和键盘/显示模块，所述微控制器采用的主控芯片为STM32F103ZET6，所述数据采集模块包括分别与主控芯片相连的空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓度传感器，数据存储模块采用铁电存储器FM24C16和AT45DB161B Flash相结合，无线通信模块带有GPRS、CDMA通信接口，以太网通信模块带有ENC28J60型控制芯片，电源管理模块采用12V直流电源供电，所述主控芯片带有8路模拟量输入接口、4路数字量输入接口和2路功率输出接口，8路模拟量输入接口分别连接空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓度传感器，所述各个传感器将采集的数据通过A/D转换芯片转变为数字量传给主控芯片。

【技术特征摘要】
1.一种葡萄生长环境监测系统，其特征在于：该系统包括微控制器及分别与微控制器连接的数据存储模块、数据采集模块、无线/以太网通信模块、电源管理模块和键盘/显示模块，所述微控制器采用的主控芯片为STM32F103ZET6，所述数据采集模块包括分别与主控芯片相连的空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓度传感器，数据存储模块采用铁电存储器FM24C16和AT45DB161BFlash相结合，无线通信模块带有GPRS、CDMA通信接口，以太网通信模块带有ENC28J60型控制芯片，电源管理模块采用12V直流电源供电，所述主控芯片带有8路模拟量输入接口、4路数字量输入接口和2路功率输出接口，8路模拟量输入接口分别连接空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照强度传感器和CO2浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：亓雪龙，陶吉寒，孙洪雁，孙倩，陈雯，
申请(专利权)人：山东省果树研究所，
类型：新型
国别省市：山东;37