土壤信息快速定位測量儀的製作方法
2023-06-16 09:14:36 2
專利名稱：土壤信息快速定位測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種土壤信息快速定位測量儀，用於快速測量土壤中與作物生長有關的信息的空間分布。
背景技術：
影響作物生長的因素有很多種，如土壤的類型、含水率、pH值、電導率、氮磷鉀含量、有機質含量、病蟲害等，這些信息在農田中的分布是不均勻的，存在空問和時間差異。獲取土壤信息的分布情況，根據作物實際的情況有針對性地實施變量施肥、噴藥等管理，可達到減少投入、提高產量、降低環境汙染的目的。為了獲取土壤信息的分布情況，需要測量採樣點的位置及相關土壤信息。傳統的測量方式和儀器難以滿足精細農業管理中快速定位測量的要求，一方面傳統的測量儀器都不具備定位的功能，只能利用其他方式如皮尺、全站儀等來測量採樣點位置，效率太低；另一方面傳統的土壤信息測量需在實驗室中進行，使用專用設備，測量周期長，不能進行實時快速測量，如傳統測量土壤水分含量需要在實驗室烘箱裡進行，經過烘乾、稱重、再烘乾，直至兩次稱重的質量幾乎完全相等為止。
發明內容
為了克服不能對採樣點進行定位的問題，本實用新型的目的是提供了一種土壤信息快速定位測量儀，能快速實時測量土壤信息(如土壤含水率、pH值、電導率等)，具有較高的測量精度，同時能實時提供採樣點的位置信息，從而獲得土壤信息的空間分布情況。
本實用新型採用的技術方案是它包括1)全球衛星定位系統的接收器通過RS-232接口與單片機連接；2)傳感器通過A/D模數轉換電路與單片機連接；3)測量儀的單片機上接有鍵盤，鎖存器，顯示器，數據存儲器和電源，所說的全球衛星定位系統的接收器為手持機GPS310或用OEM板內置在測量儀內部。
所說的單片機為89C52，鍵盤為4×4行列鍵盤，鎖存器為74HC573三態鎖存器，顯示器為YXD1602字符式液晶顯示屏，數據存儲器為HM626。
本儀器由測量儀、GPS(全球衛星定位系統)接收器及傳感器組成，由GPS測量採樣點的位置，通過傳感器快速測量土壤信息(如含水率、pH值、電導率、養分等)。測量儀由主板、薄膜鍵盤及LCD顯示屏等組成，鍵盤採用4×4行列鍵盤，通過扁平線連接到主板，顯示器採用YXD1602字符式液晶顯示器，通過數據線連接到主板。在測量儀外殼後部有三個連接口，分別連接蓄電池電源、GPS接收機及傳感器。GPS接收器通過RS-232接口與單片機(89C52)相連，由單片機分離出精度、緯度、高度等定位數據。傳感器(水分傳感器、pH傳感器等)的信號送入測量儀的A/D模塊(由AD0809構成)，可同時連接8路信號，在單片機的控制下將傳感器信號轉換成數字量。單片機將定位數據和土壤信息實時地顯示在LCD顯示屏上，通過鍵盤輸入控制命令，可實現數據的存儲、顯示、刪除、面積距離計算、聯機通訊等功能。使用時，將傳感器插入土壤中，將GPS接收機放置在測量點的上方，按測量儀的「測量」鍵，開始測量，當信號穩定後，按「存儲」鍵存儲數據，然後移到其它位置進行測量，為了真實反映土壤信息的分布，一般按柵格方式均勻選取測量點。
本實用新型與背景技術相比，具有以下特點(1)定位功能該儀器應用了GPS技術，在田間測量時，能快速提供採樣點的三維位置信息；(2)快速實時測量測量儀使用傳感器測量土壤的信息，測試速度快、測試精度高、使用方便、能實時測量；整套測試儀器一個人就可以攜帶，只要帶上這套測試儀到田間，就可以實時測得農田信息，並以數字的方式直接顯示在顯示屏上，或把這些信息存到測試儀器的晶片中，同時還可實現對計算機的通訊以便事後處理；(3)結構簡單，功能強，便於攜帶整套檢測儀僅由傳感器、GPS、單片機、鍵盤、顯示屏、導線等組成，重量輕，該儀器除了具有快速定位測試等功能外，還具有GIS功能，能計算農田面積以及實現地圖存儲等；(4)具有良好的社會效益與經濟效益通過使用農田信息快速定位測試儀，可以解決當前獲取農田信息難的問題，對提高農田管理、農田決策、實現精細農業起到積極的作用。
圖1為土壤信息快速測量儀的結構原理框圖；圖2為單片機及存儲器的電路；圖3為RS-232通訊接口的電路；
圖4為A/D模數轉換器電路。
具體實施方式
在圖1中，GPS接收機採用GPS310，其定位信息通過RS-232接口送到單片機中(89C52)，傳感器的信號通過A/D轉換接口轉換成數位訊號後輸入單片機。鍵盤採用由4×4的行列結構，顯示器使用YXD1602字符式液晶顯示屏，電源由7805組成，將蓄電池的12V電壓穩壓成5V，供測量儀使用。存儲器採用非易失性大容量的RAM(HM6264)，保存測量數據。通過RS-232接口，可將保存在存儲器中的數據下載到計算機中，作進一步的分析處理。
圖2中，U1為89C52單片機，通過P1口與鍵盤KEY連接。U2(74HC573)為三態8D鎖存器，用於鎖存地址信號。U3(HM6264)為8K數據存儲器，用於存儲測量的數據。
圖3中，U6(MAX232)為RS-232接口晶片，用於TTL電平與RS-232電平之間的轉換，接口採用標準9針插座圖4中，U4(AD0809)為模/數轉換器，共可接8路信號(IN0-IN7)，D0～D7為單片機數據總線。
權利要求1.一種土壤信息快速定位測量儀，其特徵在於它包括1)全球衛星定位系統的接收器通過RS-232接口與單片機連接；2)傳感器通過A/D模數轉換電路與單片機連接；3)測量儀的單片機上接有鍵盤，鎖存器，顯示器，數據存儲器和電源。
2.根據權利要求1所述的一種土壤信息快速定位測量儀，其特徵在於所說的全球衛星定位系統的接收器為手持機GPS310或用OEM板內置在測量儀內部。
3.根據權利要求1所述的一種土壤信息快速定位測量儀，其特徵在於所說的單片機為89C52，鍵盤為4×4行列鍵盤，鎖存器為74HC573三態鎖存器，顯示器為YXD1602字符式液晶顯示屏，數據存儲器為HM6264。
專利摘要本實用新型公開了一種土壤信息快速定位測量儀。它包括全球衛星定位系統的接收器通過RS－232接口與單片機連接；傳感器通過A/D模數轉換電路與單片機連接；測量儀的單片機上接有鍵盤，鎖存器，顯示器，數據存儲器和電源。由全球衛星定位系統的接收器測量採樣點的位置，通過傳感器快速測量土壤信息。在單片機的控制下實現數據的採集、存儲、顯示等功能。本實用新型主要用於測量農田中土壤信息的空間分布情況。可以解決當前獲取農田信息難的問題，對提高農田管理、農田決策、實現精細農業起到積極的作用。
文檔編號G01N35/00GK2624209SQ0323030
公開日2004年7月7日 申請日期2003年4月9日 優先權日2003年4月9日
發明者何勇, 裘正軍, 葛曉峰 申請人:浙江大學