多功能作物生长及环境监测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多功能作物生长及环境因子监测仪，其特征是组成包括微控制系统模块、数据采集模块、图像采集模块、存储模块、显示按键模块和电源模块；微控制系统模块通过数据采集模块获取多种环境因子和作物生长信息、通过图像采集模块获取作物图像、通过显示按键模块获取时间间隔周期和闹钟中断，并将所获得的所有内容传递给显示按键模块并存入存储模块中；电源模块用于提供不同电压幅值的电源。本实用新型专利技术实现了作物生长参数以及作物生长环境参数的大规模获取，并具有安全可靠、运行稳定、实用性和拓展性较高的特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种多功能作物生长及环境因子监测仪，其特征是组成包括微控制系统模块、数据采集模块、图像采集模块、存储模块、显示按键模块和电源模块；微控制系统模块通过数据采集模块获取多种环境因子和作物生长信息、通过图像采集模块获取作物图像、通过显示按键模块获取时间间隔周期和闹钟中断，并将所获得的所有内容传递给显示按键模块并存入存储模块中；电源模块用于提供不同电压幅值的电源。本技术实现了作物生长参数以及作物生长环境参数的大规模获取，并具有安全可靠、运行稳定、实用性和拓展性较高的特点。【专利说明】多功能作物生长及环境监测仪
本技术涉及农业信息化领域，具体地说是一种多功能作物生长及环境监测仪。
技术介绍
精准农业是基于信息获取与智能管理的现代化农业技术，其本质是与作物相关的各类信息的获取、智能化数据分析和管理。精准农业的主要内容是作物生长和环境信息的快速、实时、准确地获取和后期智能化数据分析与处理。过去的人工数据获取和主观经验判断是完全无法满足上述要求的，且费时费力。随着计算机、通信、传感器技术的快速发展，农业物联网技术得到迅猛发展，它可以快速、实时、可靠地采集作物生长和环境信息，数据经过后期处理分析后，可以给出客观、科学的预测评估，同时配合其他控制技术，对目标区域实施有效的科学管理。 就我国目前的自动监测技术而言，还处在学习消化国外先进技术之中，不过近年来，随着科研投入的加大，一些科研院校也取得了一定的进展。如张潜等设计实现了 “掌上型”温室环境监控系统，王一鸣等研制了一种温室分布式自动控制系统，周良等设计了一种基于嵌入式和Zig Bee技术的农田信息监测系统，但这些也只涉及到获取作物的周围环境信息。美国、英国、以色列等国家研制出一些先进的仪器，如以色列的PTM-48A植物光合生理监测系统，美国LI公司生产的L1-6400便携式光合测定系统等，都可以对作物的生长信息和环境信息进行有效的监测，但是这些仪器价格比较昂贵，不利于农业生产过程中的推广应用。 随着各种新型传感器技术的飞速发展，各类环境监测仪器也应运而生。各种尝试性的研究具有各自的特点，针对性强，如土壤水分监测仪可以快捷获取土壤的水分含量，但其功能也较为单一，除了快速监测土壤水分外，其他环境因子都无法监测，要想测量较为齐全的环境因子参数，就必须对多种不同的仪器进行联合使用，从而提高了监测的难度和复杂性；作物本身生长信息的监测目前国内涉及的并不多，技术也多被国外公司所垄断，所开发的仪器价格昂贵，国内可以同时对作物本身生长信息和环境信息进行监测的仪器基本没有。
技术实现思路
鉴于作物本身生长信息和环境信息实时监测的需求，以及目前存在的问题，本技术提出一种操作简便、性价比高、能满足实时监测要求的多功能作物生长及环境因子监测仪，以期实现作物生长参数以及作物生长环境参数的大规模获取，并具有安全可靠、运行稳定、实用性和拓展性较高的特点。 为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是: 本技术一种多功能作物生长及环境因子监测仪的特点是组成包括微控制系统模块、数据采集模块、图像采集模块、存储模块、显示按键模块和电源模块； 所述微控制系统模块的组成包括以ARM为内核的主控芯片、实时时钟RTC和外围电路；所述主控芯片通过所述实时时钟RTC设置时间间隔周期，以所述时间间隔周期获取多种环境因子以及作物生长信息，并通过所述实时时钟RTC设置闹钟中断，以闹钟中断定时获取作物图像；所述主控芯片将所述时间间隔周期、闹钟中断、多种环境因子、作物生长信息以及作物图像传递给所述显示按键模块并存入所述存储模块中； 所述数据采集模块由多种环境因子传感器、作物生长信息传感器和传感器接口电路组成，所述多种环境因子传感器和作物生长信息传感器中模拟量的输出引脚通过所述传感器接口电路与所述主控芯片的12位A/D 口 PAO?PA7引脚相连，所述多种环境因子传感器和作物生长信息传感器中数字量的输出引脚通过所述传感器接口电路与所述主控芯片的GP1 口 PGll引脚相连； 所述图像采集模块由摄像头模块和双口缓冲器芯片组成，所述摄像头模块获取作物图像并通过自身的0V_D0?0V_D7接口与双口缓冲器芯片的D1?DI7引脚连接用于传输所述作物图像，所述主控芯片的PCO?PC7引脚分别与所述FIFO缓冲器的FIF0_D0?FIF0_D7引脚相连用于获取所述作物图像； 所述存储模块由SD卡、FLASH和EEPROM组成，所述SD卡与所述主控芯片的Η)2、ΡΒ13、ΡΒ14、ΡΒ15引脚相连用于接收所述多种环境因子、作物生长信息以及作物图像，所述FLASH与所述主控芯片的ΡΒ12、ΡΒ13、ΡΒ14、ΡΒ15引脚相连用于存储系统文件，所述EEPROM与所述主控芯片的ΡΒ10、PBll引脚相连用于存储所述时间间隔周期和闹钟中断； 所述显示按键模块由按键单元和触摸显示屏组成，所述按键单元包括返回键和手动拍照键，所述返回键与所述主控芯片的ΡΕ2引脚相连用于操作所述触摸显示屏；所述手动拍照键与主控芯片的ΡΕ3引脚相连用于手动获取作物图像；所述主控芯片通过FSMC接口与所述触摸显示屏相连，用于显示所述多种环境因子、作物生长信息以及作物图像，并获取所述时间间隔周期和闹钟中断； 所述电源模块对所述主控芯片和各种传感器进行不同电压幅值的有效供电。 本技术所述的多功能作物生长及环境因子监测仪的特点也在于: 所述多种环境因子包括空气温度、空气湿度、空气CO2浓度、光照强度、土壤水分含量和土壤温度，所述作物生长信息包括作物茎杆直径微变、果实生长速率和叶片温度。 所述主控芯的FSMC接口分别与触摸显示屏的复位信号LCD_RST、片选信号IXD_CS、命令/数据标志位LCD_RS、写入数据信号LCD_WR、读取数据信号LCD_RD、16位数据线DBO?DB15相连用于控制所述触摸显示屏。 与已有技术相比，本技术的有益效果体现在: 1、本技术通过数据采集模块可同时监测多个环境因子(作物周围大气环境及土壤环境)和作物本体生长信息，或者可监测单个环境因子、作物生长信息，从而具有较强的可扩充性。 2、本技术可手动或定时获取作物的图像，手动拍照可以根据需要拍取想要的作物照片，定时拍照可以在没有操作人员的情况下，系统自主完成拍照，方便快捷，通过分析作物图像可以获取作物大量的生长信息，有利于对作物图像的实时采集与保存，并为后期图像的分析、处理、建模等研究提供有效的图像来源。 3、本技术通过SD卡存储数据和图像，实现数据和图片的实时存储，满足不间断、海量存储，存储数据便于读取等特点，通过W25Q64FLASH存储系统文件，确保仪器系统的稳定性，使之能正常工作，通过24C02EEPR0M存储设置参数，确保实时数据采集和图像获取，三者相互独立，互不干扰，独立的存储各种系统参数和环境及作物本身的信息采集，有利于采集的信息有效传输。 4、本技术所采用的TFT-1XD触摸显示屏为16位真彩显示屏，可实时显示操作界面、数据和作物图像，所有功能选择和参数设置都可在所述TFT-LCD触摸显示屏上完成，实现了操作的便捷性，减少了周围按键模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能作物生长及环境因子监测仪，其特征是组成包括微控制系统模块、数据采集模块、图像采集模块、存储模块、显示按键模块和电源模块；所述微控制系统模块的组成包括以ARM为内核的主控芯片、实时时钟RTC和外围电路；所述主控芯片通过所述实时时钟RTC设置时间间隔周期，以所述时间间隔周期获取多种环境因子以及作物生长信息，并通过所述实时时钟RTC设置闹钟中断，以闹钟中断定时获取作物图像；所述主控芯片将所述时间间隔周期、闹钟中断、多种环境因子、作物生长信息以及作物图像传递给所述显示按键模块并存入所述存储模块中；所述数据采集模块由多种环境因子传感器、作物生长信息传感器和传感器接口电路组成，所述多种环境因子传感器和作物生长信息传感器中模拟量的输出引脚通过所述传感器接口电路与所述主控芯片的12位A/D口PA0～PA7引脚相连，所述多种环境因子传感器和作物生长信息传感器中数字量的输出引脚通过所述传感器接口电路与所述主控芯片的GPIO口PG11引脚相连；所述图像采集模块由摄像头模块和双口缓冲器芯片组成，所述摄像头模块获取作物图像并通过自身的OV_D0～OV_D7接口与双口缓冲器芯片的DI0～DI7引脚连接用于传输所述作物图像，所述主控芯片的PC0～PC7引脚分别与所述FIFO缓冲器的FIFO_D0～FIFO_D7引脚相连用于获取所述作物图像；所述存储模块由SD卡、FLASH和EEPROM组成，所述SD卡与所述主控芯片的PD2、PB13、PB14、PB15引脚相连用于接收所述多种环境因子、作物生长信息以及作物图像，所述FLASH与所述主控芯片的PB12、PB13、PB14、PB15引脚相连用于存储系统文件，所述EEPROM与所述主控芯片的PB10、PB11引脚相连用于存储所述时间间隔周期和闹钟中断；所述显示按键模块由按键单元和触摸显示屏组成，所述按键单元包括返回键和手动拍照键，所述返回键与所述主控芯片的PE2引脚相连用于操作所述触摸显示屏；所述手动拍照键与主控芯片的PE3引脚相连用于手动获取作物图像；所述主控芯片通过FSMC接口与所述触摸显示屏相连，用于显示所述多种环境因子、作物生长信息以及作物图像，并获取所述时间间隔周期和闹钟中断；所述电源模块对所述主控芯片和各种传感器进行不同电压幅值的有效供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江朝晖，王春生，杨春合，张静，饶元，李绍稳，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34