具有蒸發量傳感器接口電路的農業環境信息採集控制裝置製造方法
2023-10-04 10:55:49
具有蒸發量傳感器接口電路的農業環境信息採集控制裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有蒸發量傳感器接口電路的農業環境信息採集控制裝置，包括電連接的控制電路、蒸發量傳感器接口電路、GPS和GPRS通訊接口電路；蒸發量傳感器接口電路與控制電路連接；GPS和GPRS通訊接口電路，通過GPRS通訊模塊，無線連接Internet網絡，將數據發送至遠程伺服器，通過GPRS無線網絡連接Internet，實現遠程智能監控和遠程數據分析，該裝置解決了農業現場環境參數的實時監測，長期監測等問題，可以通過無線連接Internet網絡，使用方便靈活，該方案對傳感器節點採用分布式管理，各種傳感器可以隨意組合，增加系統靈活性。
【專利說明】具有蒸發量傳感器接口電路的農業環境信息採集控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種農業環境信息採集控制裝置，具體地說，涉及一種具有蒸發量傳感器接口電路的農業環境信息採集控制裝置，屬於農業【技術領域】。
【背景技術】
[0002]農業環境是指農業生物生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，農業環境監測就是利用物理、化學等手段監測農業現場的環境參數。長期以來農業生產採用粗放式管理，以生產者的經驗對作物環境做出判斷，然後採取相應的措施。隨著精準農業的發展趨勢，越來越重視環境信息的採集，開始採用土壤溫度，土壤溼度，光照等傳感器，但仍為人工離散的採集方式為主，工作量大，不能實時的，長期的對農業環境做出判斷。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的問題是針對以上問題，提供一種具有蒸發量傳感器接口電路的農業環境信息採集控制裝置。
[0004]為解決上述問題，本發明所採用的技術方案是:一種具有蒸發量傳感器接口電路的農業環境信息採集控制裝置，其特徵在於:所述農業環境信息採集控制裝置包括電連接的控制電路、蒸發量傳感器接口電路、GPS和GPRS通訊接口電路；
所述蒸發量傳感器接口電路與控制電路連接；
所述GPS和GPRS通訊接口電路，通過GPRS通訊模塊，無線連接Internet網絡，將數據發送至遠程伺服器。
[0005]一種優化方案，所述控制電路包括微處理器Ul、移位寄存器U16，微處理器Ul的型號為STM32F107，微處理器Ul的94腳經電阻R4接插接件J0，微處理器Ul的8腳與9腳之間接晶振XI，微處理器Ul的12腳與13腳之間接晶振X2，微處理器Ul的14腳接電阻Rl的一端、電容C5的一端，電阻Rl的另一端接電源，電容C5的另一端接地。
[0006]進一步地，所述微處理器Ul的23腳接喚醒電路，喚醒電路包括電阻R3、電容C6和開關Kl,微處理器Ul的23腳接電阻R3的一端、電容C6的一端和開關Kl的一端，電阻R3的另一端接電源，開關Kl的另一端接地，電容C6的另一端接地。
[0007]進一步地，所述移位寄存器U16的I腳接微處理器Ul的63腳，移位寄存器U16的2腳接微處理器Ul的61腳，移位寄存器U16的9腳接微處理器Ul的62腳。
[0008]進一步地，所述蒸發量傳感器接口電路包括運算放大器U9、運算放大器U10、電阻R40、電阻R41、電阻R42、電阻R43、電阻R44、三極體Q2和插接件J8，運算放大器U9、運算放大器UlO的型號為LM358，插接件J8用來連接蒸發量傳感器，蒸發量傳感器採用ZFLl型蒸發器，插接件J8的I腳接蒸發量傳感器的信號端，插接件J8的2腳接蒸發量傳感器的電源正極，插接件J8的3腳接蒸發量傳感器的電源負極，插接件J8的4腳接蒸發量傳感器的電源負極，三極體Q2的基極經電阻R40接微處理器Ul的37腳，三極體Q2的集電極接電源，三極體Q2的發射極接運算放大器U9的電源端、插接件J8的2腳，插接件J8的4腳接電阻R41的一端、移位寄存器U16的3腳，電阻R41的另一端接電源，插接件J8的I腳接運算放大器U9的同相輸入端，運算放大器U9的反相輸入端接其輸出端，運算放大器U9的輸出端經電阻R42接運算放大器UlO的同相輸入端，電阻R44連接在運算放大器UlO的反相輸入端與輸出端之間，運算放大器UlO的反相輸入端經電阻R43接地，運算放大器UlO的輸出端接微處理器Ul的36腳。
[0009]進一步地，所述GPS和GPRS通訊接口電路包括單通道限流配電開關U13、收發器U17、電阻R75至電阻R78、電容C22、電容C23、電容C34至電容C37、插接件J12和插接件J13，單通道限流配電開關U13的型號為TPS2041BDBV，收發器U17的型號為MAX3232，插接件J12用來連接GPRS通訊模塊，GPRS通訊模塊採用LT2302嵌入式GPRS DTU模塊，插接件J12的I腳接GPRS通訊模塊的0N/0FF端，插接件J12的2腳接GPRS通訊模塊的電源正極DC+,插接件J12的3腳接GPRS通訊模塊的電源負極DC-，插接件J12的4腳接GPRS通訊模塊的TTL電平串口接收TR，插接件J12的4腳接GPRS通訊模塊的TTL電平串口發送TT，插接件J12的4腳接GPRS模塊的準備好信號LINK，插接件J12的I腳接電阻R75的一端、微處理器Ul的76腳，插接件J12的4腳接微處理器Ul的78腳，插接件J12的5腳接微處理器Ul的79腳，插接件J12的6腳接微處理器Ul的77腳、電阻R76的一端，電阻R76的另一端接電源。
[0010]進一步地，所述插接件J13用來連接GPS通訊模塊，採用環球BR-355 GPS模塊，插接件J13的I腳接GPS通訊模塊的電源負極，插接件J13的2腳接GPS通訊模塊的RS-232串口發送TX，插接件J13的3腳接GPS通訊模塊的RS-232串口接收RX，插接件J13的4腳接GPS通訊模塊的電源正極，插接件Jl3的5腳接GPS通訊模塊的電源負極，插接件Jl3的2腳接收發器U17的13腳，插接件J13的3腳接收發器U17的14腳，插接件J13的4腳接單通道限流配電開關U13的I腳、電容C22的一端、電容C23的一端，電容C22的另一端、電容C23的另一端接地，單通道限流配電開關U13的4腳接微處理器Ul的85腳、電阻R77的一端，電阻R77的另一端接電源，收發器U17的11腳接微處理器Ul的80腳，收發器U17的12腳接微處理器Ul的83腳。
[0011]本發明採取以上技術方案，具有以下優點:針對以上缺點，該裝置以網絡技術和傳感器技術為核心，適應現代農業發展的要求，實現農業環境的智能化監控。該裝置對有線和無線傳感器節點進行分布式管理，根據現場或遠程設置獲取農業現場環境參數，並通過過GPRS無線網絡或有線網絡連接Internet，實現遠程智能監控和遠程數據分析。
[0012]該裝置解決了農業現場環境參數的實時監測，長期監測等問題，可以通過無線和有線連接Internet網絡，使用方便靈活。特別是具有無線傳感器節點接口，不僅使信息採集範圍大大擴大，而且通過無線接口隨意增加環境參數種類。該方案對傳感器節點採用分布式管理，各種傳感器可以隨意組合，增加系統靈活性。各傳感器節點電源獨立控制，可以有效降低系統功耗，滿足野外長期工作要求。
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]附圖1為本發明實施例中控制電路的電路框圖；
附圖2為本發明實施例中傳感器接口電路的電路原理圖； 附圖3為本發明實施例中氣壓傳感器接口電路、土壤溫度傳感器接口電路、空氣溫溼度傳感器接口電路的電路原理圖；
附圖4為本發明實施例中風速傳感器接口電路、光照傳感器接口電路、土壤溼度傳感器接口電路的電路原理圖；
附圖5為本發明實施例中二氧化碳傳感器接口電路的電路原理圖；
附圖6為本發明實施例中蒸發量傳感器接口電路的電路原理圖；
附圖7為本發明實施例中降雨量傳感器接口電路的電路原理圖；
附圖8為本發明實施例中無線接口電路的電路原理圖；
附圖9為本發明實施例中網絡接口電路的電路原理圖；
附圖10為本發明實施例中電源電路的電路原理圖；
附圖11為本發明實施例中GPS和GPRS通訊接口電路的電路原理圖；
附圖12為附圖2中微處理器Ul的放大圖；
圖中，
1-控制電路，2-傳感器接口電路，3-無線接口電路，4-網絡接口電路，5-電源電路，6-氣壓傳感器接口電路，7- 土壤溫度傳感器接口電路，8-空氣溫溼度傳感器接口電路，9-風速傳感器接口電路，10-光照傳感器接口電路，11-土壤溼度傳感器接口電路，12-二氧化碳傳感器接口電路，13-蒸發量傳感器接口電路，14-降雨量傳感器接口電路，15-無線發送接口電路，16-無線接收接口電路，17-電源開關電路，18-穩壓電路，19-充電電路，20-電量指示電路，21-GPS和GPRS通訊接口電路。
【具體實施方式】
[0015]實施例，如圖1所示，一種農業環境信息採集控制裝置，包括電連接的控制電路1、傳感器接口電路2、無線接口電路3、網絡接口電路4和電源電路5。
[0016]控制電路I的作用:包括微處理器U1，是整個系統的核心，微處理器Ul採用STM32F107晶片，STM32F107是意法半導體公司推出的一款STM32互連型系列、內核為ARMCortex-M3的32位高性能微控制器。負責系統調度，數據採集，數據處理，網絡傳輸等功能。
[0017]傳感器接口電路2的作用:是各種傳感器接口，包括有線傳感器節點及無線傳感器節點。每個傳感器具有獨立電源，或者幾個傳感器共有一個獨立電源，每個獨立電源均可以獨立開關，只在採集某個傳感器時，才打開相應電源，從而有效降低功耗，延長電池使用壽命。每個傳感器接口均設置在線檢測信號，提高系統靈活性。傳感器接口電路2包括電連接的氣壓傳感器接口電路6、土壤溫度傳感器接口電路7、空氣溫溼度傳感器接口電路8、風速傳感器接口電路9、光照傳感器接口電路10、土壤溼度傳感器接口電路11、二氧化碳傳感器接口電路12、蒸發量傳感器接口電路13、降雨量傳感器接口電路14。
[0018]無線接口電路3，包括無線發送接口電路15和無線接收接口電路16，無線發送接口電路15連接433MHz無線發射模塊，用於給無線傳感器節點發送指令；無線接收接口電路16連接315MHz無線接收模塊，用於接收無線傳感器節點的採集數據。
[0019]網絡接口電路4的作用:實現TCP/IP網絡接口，可以有線連接Internet網絡，增加系統可靠性。
[0020]電源電路5的作用:是整個系統供電系統，具有蓄電池和市電供電功能，具有軟開關機功能，保證關機狀態下零功耗。電源電路5包括電源開關電路17、穩壓電路18、充電電路19和電量指示電路20。
[0021]氣壓傳感器接口電路6，採用瑞士 INTERSEMA數字氣壓傳感器MS5540C，符合歐洲ROHS標準，具有低功耗，低電壓等特點。
[0022]土壤溫度傳感器接口電路7，連接美國DALLAS公司的DS18B20數字式溫度傳感器，接口帶有在線檢測功能，增加系統智能性。
[0023]空氣溫溼度傳感器接口電路8，連接SHTll溼度和溫度傳感器，SHTll是瑞士Sensirion公司生產的具有I2C總線接口的單片全校準數字式相對溼度和溫度傳感器。該傳感器採用獨特的CMOSens TM技術，具有數字式輸出、免調試、免標定、免外圍電路及全互換的特點。接口帶有在線檢測功能，增加系統智能性。
[0024]風速傳感器接口電路9，用於連接EC-8SX —體化風速風向傳感器，增加系統可靠性，具有電平轉換電路。接口帶有在線檢測功能，增加系統智能性。
[0025]光照傳感器接口電路10，連接RY-G型光照強度傳感器，接收4_20mA電流環信號。接口帶有在線檢測功能，增加系統智能性。
[0026]土壤溼度傳感器接口電路11，連接TDR-3型土壤水分傳感器，接收電壓信號，具有信號調製功能。接口帶有在線檢測功能，增加系統智能性。
[0027]二氧化碳傳感器接口電路12，連接CMllOl NDIR紅外CO2傳感器，通過串口與系統相連，採用獨立電源，只在檢測時打開電源，可有效降低功耗。接口帶有在線檢測功能，增加系統智能性。
[0028]蒸發量傳感器接口電路13，連接ZFLl型蒸發器，接收電壓信號，具有信號調製功能。採用獨立電源，只在檢測時打開電源，可有效降低功耗。接口帶有在線檢測功能，增加系統智能性。
[0029]降雨量傳感器接口電路14，連接RY-YLH02降雨量傳感器，接收開關量，接口帶有在線檢測功能，增加系統智能性。
[0030]電源開關電路17，電源軟開關機電路，可以有效保證關機狀態下零功耗，以及關機時系統重要數據不丟失。
[0031]穩壓電路18，採用開關穩壓晶片，提高轉換效率，降低發熱；充電電路19，電池充電及指示電路；電量指示電路20，通過檢測電池電壓，計算電池容量。具有檢測截止電路，可有效降低功耗。
[0032]GPS和GPRS通訊接口電路21，通過GPRS通訊模塊，無線連接Internet網絡，將數據發送至遠程伺服器。
[0033]如圖2、圖12所示，控制電路I包括微處理器U1、移位寄存器U16，微處理器Ul的型號為STM32F107，微處理器Ul的94腳經電阻R4接插接件J0，微處理器Ul的8腳與9腳之間接晶振XI，微處理器Ul的12腳與13腳之間接晶振X2，微處理器Ul的14腳接電阻Rl的一端、電容C5的一端，電阻Rl的另一端接電源，電容C5的另一端接地。
[0034]微處理器Ul的23腳接喚醒電路，喚醒電路包括電阻R3、電容C6和開關K1，微處理器Ul的23腳接電阻R3的一端、電容C6的一端和開關Kl的一端，電阻R3的另一端接電源，開關Kl的另一端接地，電容C6的另一端接地。
[0035]微處理器Ul的14、72、76、77、89、90腳接插接件J1，插接件Jl用來連接調試設備以對微處理器Ul進行調試。
[0036]移位寄存器U16構成在線檢測電路，由八位並行輸入/串行輸出寄存器74LV165組成，移位寄存器U16的I腳接微處理器Ul的63腳，移位寄存器U16的2腳接微處理器Ul的61腳，移位寄存器U16的9腳接微處理器Ul的62腳，微處理器Ul通過移位寄存器U16輸入各傳感器的在線狀態。
[0037]如圖3所示，氣壓傳感器接口電路6包括氣壓模塊傳感器U3、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17，氣壓模塊傳感器U3的型號為MS5540C，氣壓模塊傳感器U3的I腳接電阻R14的一端、微處理器Ul的15腳，電阻R14的另一端接電源，氣壓模塊傳感器U3的8腳接電阻R15的一端、微處理器Ul的18腳，電阻R15的另一端接電源,氣壓模塊傳感器U3的7腳接電阻R16的一端、微處理器Ul的17腳，電阻R16的另一端接電源，氣壓模塊傳感器U3的6腳接電阻R17的一端、微處理器Ul的26腳，電阻R17的另一端接電源,氣壓模塊傳感器U3的5腳接電源。
[0038]土壤溫度傳感器接口電路7包括電阻R18、電阻R19和插接件J2，插接件J2用來連接土壤溫度傳感器，土壤溫度傳感器的型號為DS18B20，插接件J2的I腳接傳感器的電源負極，插接件J2的2腳接傳感器信號，插接件J2的3腳接傳感器正極，插接件J2的4腳與移位寄存器U16的6腳連接，電阻R18的一端、電阻R19的一端接電源，電阻R18的另一端接插接件J2的4腳、移位寄存器U16的6腳，插接件J2的3腳接電源，電阻R19的另一端接插接件J2的2腳、微處理器Ul的2腳，插接件J2的I腳接地。
[0039]空氣溫溼度傳感器接口電路8包括電阻R20、電阻R21、電阻R22和插接件J3，插接件J3用來連接空氣溫溼度傳感器，空氣溫溼度傳感器的型號為SHT11，插接件J3的I腳接空氣溫溼度傳感器的電源負極，插接件J3的2腳接空氣溫溼度傳感器的數據信號，插接件J3的3腳接空氣溫溼度傳感器的時鐘信號，插接件J3的4腳接空氣溫溼度傳感器的電源正極，插接件J3的5腳接空氣溫溼度傳感器的電源負極，電阻R20的一端、電阻R21的一端、電阻R22的一端接電源，電阻R20的另一端接插接件J3的5腳、移位寄存器U16的10腳，插接件J3的4腳接電源，電阻R21的另一端接插接件J3的3腳、微處理器Ul的4腳，電阻R22的另一端接插接件J3的2腳、微處理器Ul的5腳，插接件J3的I腳接地。
[0040]如圖4所示，風速傳感器接口電路9包括雙電源轉換收發器U5、電阻R24、電阻R25、電容Cll和插接件J4，雙電源轉換收發器U5的型號為74LVC4245，插接件J4用來連接風速風向傳感器，風速風向傳感器採用EC-8SX—體化風速風向傳感器，插接件J4的I腳接風速風向傳感器的風向信號D0,插接件J4的2腳接風速風向傳感器的風向信號Dl,插接件J4的3腳接風速風向傳感器的風向信號D2，插接件J4的4腳接風速風向傳感器的風向信號D3，插接件J4的5腳接風速風向傳感器的風向信號D4，插接件J4的6腳接風速風向傳感器的風向信號D5，插接件J4的7腳接風速風向傳感器的風向信號D6，插接件J4的8腳接風速風向傳感器的電源正極，插接件J4的9腳接風速風向傳感器的電源負極，插接件J4的10腳空，插接件J4的11腳接風速風向傳感器的風速信號CP，插接件J4的11腳接接風速風向傳感器的電源負極，雙電源轉換收發器U5的I腳、2腳接電源和插接件J4的8腳，雙電源轉換收發器U5的3腳、4腳、5腳、6腳、7腳、8腳、9腳與插接件J4的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳、7腳一一對應，雙電源轉換收發器U5的10腳、插接件J4的11腳接電容Cll的一端、電阻R25的一端，電容Cll的另一端接地，電阻R25的另一端接電源，插接件J4的9腳經電阻R24接電源，雙電源轉換收發器U5的14腳接微處理器Ul的40腳，雙電源轉換收發器U5的14腳接微處理器Ul的40腳，雙電源轉換收發器U5的15腳接微處理器Ul的46腳，雙電源轉換收發器U5的16腳接微處理器Ul的45腳，雙電源轉換收發器U5的17腳接微處理器Ul的44腳，雙電源轉換收發器U5的18腳接微處理器Ul的43腳，雙電源轉換收發器U5的19腳接微處理器Ul的41腳，雙電源轉換收發器U5的20腳接微處理器Ul的39腳，雙電源轉換收發器U5的21腳接微處理器Ul的38腳。
[0041]光照傳感器接口電路10包括運算放大器U6、電阻R26、電阻R27、電阻R28、電阻R29、電阻R30和插接件J5，運算放大器U6的型號為LM358，插接件J5用來連接光照傳感器，光照傳感器採用RY-G型光照強度傳感器，插接件J5的4腳接光照傳感器的電源正極，插接件J5的3腳接光照傳感器的電源負極，插接件J5的2腳接光照傳感器的信號，插接件J5的I腳接光照傳感器的電源負極，運算放大器U6的電源端接電源、插接件J5的4腳，運算放大器U6的同相輸入端經電阻R28接電阻R27的一端、插接件J5的2腳，電阻R27的另一端接地，電阻R30設置在運算放大器U6的反相輸入端與輸出端之間，運算放大器U6的反相輸入端經電阻R29接地，插接件J5的I腳接電阻R26的一端、移位寄存器U16的12腳，電阻R26的另一端接電源，運算放大器U6的輸出端接微處理器Ul的31腳。
[0042]土壤溼度傳感器接口電路11包括運算放大器U7、電阻R31、電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35和插接件J6，運算放大器U7的型號為LM358，插接件J6用來連接土壤溼度傳感器，土壤溼度傳感器採用TDR-3型土壤水分傳感器，插接件J6的I腳接土壤溼度傳感器電源負極，插接件J6的2腳接土壤溼度傳感器信號，插接件J6的3腳接土壤溼度傳感器電源正極，插接件J6的4腳接土壤溼度傳感器電源負極，運算放大器U7的同相輸入端經電阻R33接電阻R32的一端、插接件J6的2腳，電阻R32的另一端接地，電阻R35設置在運算放大器U7的反相輸入端與輸出端之間，運算放大器U7的反相輸入端經電阻R34接地，插接件J6的4腳接電阻R31的一端、移位寄存器U16的13腳，電阻R31的另一端接電源，運算放大器U7的輸出端接微處理器Ul的30腳。
[0043]如圖5所示，二氧化碳傳感器接口電路12包括單通道限流配電開關U8、電容C12、電容C13、電阻R36、電阻R37、電阻R38、電阻R39、三極體Ql和插接件J7，單通道限流配電開關U8的型號為TPS2041BDBV，插接件J7用來連接二氧化碳傳感器，二氧化碳傳感器採用CMl 101 NDIR紅外CO2傳感器，插接件J7的I腳接CO2傳感器的電源正極，插接件J7的2腳接CO2傳感器的信號RX，插接件J7的3腳接CO2傳感器的信號TX，插接件J7的4腳接傳感器的電源正極，插接件J7的5腳接CO2傳感器的電源負極，單通道限流配電開關U8的4腳接電阻R36的一端、微處理器Ul的96腳，電阻R36的另一端接電源，單通道限流配電開關U8的I腳接電容C12的一端、電容C13的一端、插接件J7的I腳，電容C12的另一端、電容C13的另一端接地，插接件J7的2腳接微處理器Ul的92腳，插接件J7的3腳接微處理器Ul的93腳，插接件J7的4腳經電阻R38接電阻R37的一端、三極體Ql的基極，三極體Ql的發射極、電阻R37的另一端接地，三極體Ql的集電極接移位寄存器U16的4腳、電阻R39的一端，電阻R39的另一端接地。
[0044]如圖6所示，蒸發量傳感器接口電路13包括運算放大器U9、運算放大器U10、電阻R40、電阻R41、電阻R42、電阻R43、電阻R44、三極體Q2和插接件J8，運算放大器U9、運算放大器UlO的型號為LM358，插接件J8用來連接蒸發量傳感器，蒸發量傳感器採用ZFLl型蒸發器，插接件J8的I腳接蒸發量傳感器的信號端，插接件J8的2腳接蒸發量傳感器的電源正極，插接件J8的3腳接蒸發量傳感器的電源負極，插接件J8的4腳接蒸發量傳感器的電源負極，三極體Q2的基極經電阻R40接微處理器Ul的37腳，三極體Q2的集電極接電源，三極體Q2的發射極接運算放大器U9的電源端、插接件J8的2腳，插接件J8的4腳接電阻R41的一端、移位寄存器U16的3腳，電阻R41的另一端接電源，插接件J8的I腳接運算放大器U9的同相輸入端，運算放大器U9的反相輸入端接其輸出端，運算放大器U9的輸出端經電阻R42接運算放大器UlO的同相輸入端，電阻R44連接在運算放大器UlO的反相輸入端與輸出端之間，運算放大器UlO的反相輸入端經電阻R43接地，運算放大器UlO的輸出端接微處理器Ul的36腳。
[0045]如圖7所示，降雨量傳感器接口電路14包括電容C14、電阻R45、電阻R46、電阻R47和插接件J9，插接件J9用來連接降雨量傳感器，降雨量傳感器採用RY-YLH02降雨量傳感器，插接件J9的I腳接降雨量傳感器的電源負極，插接件J9的I腳接降雨量傳感器的電源正極，插接件J9的3腳接降雨量傳感器的電源負極，插接件J9的3腳接電阻R45的一端、移位寄存器U16的14腳，電阻R45的另一端接電源，插接件J9的2腳接電阻R46的一端、電阻R47的一端、電容C14的一端，電阻R46的另一端接電源，電容C14的另一端接地，電阻R47的另一端接微處理器Ul的42腳。
[0046]如圖8所示，無線接口電路3包括單通道限流配電開關Ul 1、電阻R48、電容C14、電容C15、無線發送接口電路15和無線接收接口電路16，單通道限流配電開關Ull的型號為TPS2041BDBV，單通道限流配電開關Ull的4腳接微處理器Ul的I腳，單通道限流配電開關Ull的I腳即輸出端接電容C14的一端、電容C15的一端，電容C14的另一端、電容C15的另
一端接地。
[0047]無線發送接口電路15包括電阻R49、電阻R50、三極體Q3和插接件J10，插接件JlO用來連接無線發射模塊，採用433MHz無線發射模塊，插接件JlO的I腳接無線發射模塊電源正極，插接件JlO的2腳接無線發射模塊數據端，插接件JlO的3腳接無線發射模塊電源負極，三極體Q3的集電極接電阻R50的一端、插接件JlO的I腳，電阻R50的另一端接單通道限流配電開關Ull的I腳、插接件JlO的2腳，三極體Q3的基極經電阻R49接微處理器Ul的29腳，三極體Q3的發射極接地。
[0048]無線接收接口電路16包括電阻R51、電阻R52、電阻R53、電阻R54、三極體Q4和插接件Jll，插接件Jll用來連接無線接收模塊，採用315MHZ無線接收模塊，插接件Jll的I腳接無線接收模塊電源正極，插接件Jll的2腳接無線接收模塊數據端，插接件Jll的3腳空，插接件Jll的4腳接無線發射接收模塊電源負極，三極體Q4的集電極接電阻R51的一端、電阻R52的一端，電阻R51的另一端接微處理器Ul的98腳，電阻R52的另一端接電源，三極體Q4的發射極接地，三極體Q4的基極接電阻R53的一端、電阻R54的一端，電阻R53的另一端接地，電阻R54的另一端接插接件Jll的2腳，插接件Jll的I腳接單通道限流配電開關Ull的I腳。
[0049]在距離採集控制裝置較近處採用土壤溼度傳感器接口電路11連接TDR-3型土壤水分傳感器來檢測土壤溼度；而在較遠處則採用無線接口電路3連接無線發射模塊、無線接收模塊，無線發射接收模塊連接土壤溼度傳感器來檢測土壤溼度。
[0050]由於無線發射模塊與無線接收模塊的頻率不同，避免了發射、接收無線信號的相互幹擾，土壤溼度傳感器連接無線發射接收模塊，無線發射接收模塊接收無線發射模塊發出的433MHZ信號，控制土壤溼度傳感器工作，將檢測到的溼度信息通過無線發射接收模塊的415MHZ信號發射，無線接收模塊接收該信號。
[0051]如圖9所示，網絡接口電路4包括乙太網收發器U12、RJ45接頭、電阻R55至電阻R74、電容C17至電容C21，乙太網收發器U12的型號為DM9161AEP，RJ45接頭的型號為HR911105A，太網收發器U12的10腳接微處理器Ul的65腳，太網收發器U12的12腳接微處理器Ul的24腳、電阻R61的一端，電阻R61的另一端接微處理器Ul的67腳，太網收發器U12的32腳接電阻R57的一端、電阻R59的一端，電阻R57的另一端接微處理器Ul的66腳，電阻R59的另一端電源，太網收發器U12的25腳接電阻R58的一端、微處理器Ul的25腳，電阻R58的另一端接電源，太網收發器U12的24腳接微處理器Ul的16腳，太網收發器U12的37腳接微處理器Ul的32腳，太網收發器U12的29腳接微處理器Ul的33腳，太網收發器U12的28腳接微處理器Ul的34腳，太網收發器U12的21腳接微處理器Ul的48腳，太網收發器U12的20腳接微處理器Ul的51腳，太網收發器U12的19腳接微處理器Ul的52腳，太網收發器U12的3腳、4腳、7腳、8腳、11腳、13腳與RJ45接頭的3腳、6腳、I腳、2腳、10腳、11腳對應連接。
[0052]如圖10所示，電源電路5包括電源開關電路17、穩壓電路18、充電電路19和電量指示電路20。
[0053]電源開關電路17包括電阻R87、電阻R88、電阻R89、二極體D1、二極體D2、電容C26、開關K2和三極體Q7，電阻R87的一端接電源，電阻R87的另一端接二極體Dl的正極、微處理器Ul的58腳，二極體Dl的負極接二極體D2的負極並經並聯的電容C26、開關K2後接地，二極體D2的正極接電阻R88的一端、穩壓電路18，電阻R88的另一端接三極體Q7的集電極，三極體Q7的基極經電阻R89接微處理器Ul的57腳，三極體Q7的發射極接地。
[0054]穩壓電路18包括電阻R90、電容C27、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31、電容C32、電容C33、二極體D5、線圈L、穩壓器U14和調壓器U15，穩壓器U14的型號為LM2576T-5.0，調壓器 U15 的型號為 LM1117。
[0055]充電電路19包括電阻R83、電阻R84、電阻R85、電阻R86、電容C24、電容C25、二極體D3、二極體D4、三極體Q5、鋰電池BT2和插接件J14，插接件J14用來接外接電源，電阻R86的一端接電源，電阻R86的另一端接微處理器Ul的59腳、三極體Q5的集電極，三極體Q5的發射極接地，三極體Q5的基極經電阻R84接電阻R83的一端、電阻R85的一端，電阻R83的另一端接地，電阻R85的另一端接插接件J14的2腳、電容C24的一端、電容C25的一端、二極體D3的正極，二極體D3的負極接鋰電池BT2的正極、二極體D4的正極，電容C24的另一端、電容C25的另一端、鋰電池BT2的負極接地，二極體D4的負極接12V電源。
[0056]電量指示電路20包括電阻R79、電阻R80、電阻R81、電阻R82、二極體D4、三極體Q6，三極體Q6的集電極接12V電源，三極體Q6的基極經電阻R79接微處理器Ul的60腳，三極體Q6的發射極經電阻R81接電阻R80的一端、電阻R82的一端，電阻R82的另一端接地。
[0057]如圖11所示，GPS和GPRS通訊接口電路21包括單通道限流配電開關U13、收發器U17、電阻R75至電阻R78、電容C22、電容C23、電容C34至電容C37、插接件J12和插接件J13，單通道限流配電開關U13的型號為TPS2041BDBV，收發器U17的型號為MAX3232，插接件J12用來連接GPRS通訊模塊，GPRS通訊模塊採用LT2302嵌入式GPRS DTU模塊，插接件J12的I腳接GPRS通訊模塊的ON/OFF端，插接件J12的2腳接GPRS通訊模塊的電源正極DC+,插接件J12的3腳接GPRS通訊模塊的電源負極DC-，插接件J12的4腳接GPRS通訊模塊的TTL電平串口接收TR，插接件J12的4腳接GPRS通訊模塊的TTL電平串口發送TT，插接件J12的4腳接GPRS模塊的準備好信號LINK，插接件J12的I腳接電阻R75的一端、微處理器Ul的76腳，插接件J12的4腳接微處理器Ul的78腳，插接件J12的5腳接微處理器Ul的79腳，插接件J12的6腳接微處理器Ul的77腳、電阻R76的一端，電阻R76的另一端接電源。
[0058]插接件J13用來連接GPS通訊模塊，採用環球BR-355 GPS模塊，插接件J13的I腳接GPS通訊模塊的電源負極，插接件J13的2腳接GPS通訊模塊的RS-232串口發送TX，插接件J13的3腳接GPS通訊模塊的RS-232串口接收RX，插接件J13的4腳接GPS通訊模塊的電源正極，插接件J13的5腳接GPS通訊模塊的電源負極，插接件J13的2腳接收發器U17的13腳，插接件J13的3腳接收發器U17的14腳，插接件J13的4腳接單通道限流配電開關U13的I腳、電容C22的一端、電容C23的一端，電容C22的另一端、電容C23的另一端接地，單通道限流配電開關U13的4腳接微處理器Ul的85腳、電阻R77的一端，電阻R77的另一端接電源，收發器U17的11腳接微處理器Ul的80腳，收發器U17的12腳接微處理器Ul的83腳。
[0059]開機時，按下開關K2，穩壓器U14的5腳電平由二極體D2，開關K2拉低，穩壓器U14工作輸出5V電源，經穩壓器U15輸出3.3V電源，控制電路啟動。控制電路啟動後立即將0N0FF_P0WER位信號置高，三極體Q7導通，通過電阻R88維持穩壓器U14的5腳為低電平，保持穩壓電路18正常工作。當關機時，按下開關K2，0N0FF_Sff信號經二極體Dl、開關K2變低電平，控制電路檢測到後完成數據保存等工作，並且等開關K2彈起後將0N0FF_P0WER位信號置低，三極體Q7截止，穩壓器U14的5腳變高電平穩壓電路18停止工作，系統斷電。充電電路19實現電池充電指示功能，當插接件J14接入市電後，三極體Q5導通Power_SW信號變低，當插接件J14斷電後三極體Q5截止，Power_SW信號變高，控制電路通過檢測Power_Sff信號電平，指示充電狀態，二極體D3、二極體D4均採用低壓降二極體，降低電源損耗。電量指示電路20通過採集電池電壓計算電池剩餘容量，需採集電池時，控制電路置高Batter_Power信號電平，三極體Q6導通，控制電路通過A/D 口採集Batter_AD點電壓。平時控制電路置低Batter_PoWer信號電平，三極體Q6截止，電阻R81、電阻R82不分流，降低電池損耗。
[0060]控制電路包括STM32F107及其配套器件，晶振Xl為低頻晶振，與鋰電池BTl —起供微處理器Ul內部RTC電路工作，為系統提供實時時鐘，晶振X2為高頻時鐘是Ul的工作時鐘，電阻R1、電容C5組成系統的上電復位電路，電阻R3、電容C6、開關Kl組成喚醒電路，當系統處於省電睡眠狀態時，用於喚醒系統，插接件J0、插接件Jl及其附件為控制電路的
編程，調試接口。
[0061]氣壓傳感器接口電路6為大氣壓傳感器接口，土壤溫度傳感器接口電路7為土壤溫度傳感器接口，空氣溫溼度傳感器接口電路8為空氣溫溼度傳感器接口，單通道限流配電開關U2、電阻R13、電容C7、電容C8組成以上三種傳感器的供電電路，當開始採集其中之一傳感器時，控制電路I置CG3V3_Power信號為低電平，單通道限流配電開關U2打開，傳感器供電，開始工作，採集完成後控制電路I置CG3V3_POWer信號為高電平，單通道限流配電開關U2斷開，傳感器停止工作，從而有效減低功耗。氣壓傳感器接口電路6為大氣壓傳感器接口，MS5540C通過I2C總線與微處理器Ul通訊，將大氣壓數位訊號傳送給微處理器Ul。土壤溫度傳感器接口電路7為土壤溫度傳感器接口，採用DS18B20，通過TuWen_DATA —線與微處理器Ul通訊，Tuffen_Online為傳感器在線檢測信號，在傳感器端接電源負極，當接入傳感器後，TUWen_Online變為低電平，否則為高電平。微處理器Ul通過在線檢測電路檢測傳感器是否在線。土壤溫度傳感器接口電路7為土壤溫度傳感器接口，採用SHTl I，通過KongQi_clk, kongQi_DATA 二線制信號與微處理器Ul通訊,KongQi_Online為傳感器在線檢測信號，在傳感器端接電源負極，當接入傳感器後，KongQi_Online變為低電平，否則為高電平。微處理器Ul經在線檢測電路檢測傳感器是否在線。
[0062]風速傳感器接口電路9為風速風向傳感器接口，光照傳感器接口電路10為光照強度傳感器接口，土壤溼度傳感器接口電路11為土壤溼度傳感器接口，單通道限流配電開關U4、電阻R23、電容C9、電容ClO組成以上三種傳感器的供電電路，當開始採集其中之一傳感器時，控制電路I置CG5V_PoWer信號為低電平，單通道限流配電開關U4打開，傳感器供電，開始工作，採集完成後控制電路I置CG5V_PoWer信號為高電平，單通道限流配電開關U4斷開，傳感器停止工作，從而有效減低功耗。風速傳感器接口電路9為風速風向傳感器接口，米用EC-8SX —體化風速風向傳感器,傳感器信號通過雙電源轉換收發器U5與微處理器Ul隔離，風向信號採用格雷編碼，輸入微處理器Ul後通過解碼得到風向角度，風速信號CP為脈衝信號，微處理器Ul通過測量脈衝頻率計算出風速。Feng_0nline為傳感器在線檢測信號，在傳感器端接電源負極，當接入傳感器後，Feng_0nline變為低電平，否則為高電平。微處理器Ul經在線檢測電路檢測傳感器是否在線。光照傳感器接口電路10為光照強度傳感器接口，採用RY-G型光照強度傳感器，發送4-20mA電流環信號，電阻R27、電阻R28、電阻R29、電阻R30和運算放大器U6組成信號調理電路，將電流信號轉化為0-3V的電壓信號，通過微處理器Ul的A/D轉換接口測量信號強度，計算出光照強度。GuagZhao_Online為傳感器在線檢測信號，在傳感器端接電源負極，當接入傳感器後，GuagZha0_Online變為低電平，否則為高電平。微處理器Ul經在線檢測電路檢測傳感器是否在線。土壤溼度傳感器接口電路11為土壤溼度傳感器接口，採用TDR-3 土壤水分傳感器，輸出0-2.5V電壓信號，電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35和運算放大器U7組成信號調理電路，輸出0-3V電壓信號，通過微處理器Ul的A/D轉換接口測量信號強度，計算出土壤含水量。TuShi_0nline為傳感器在線檢測信號，在傳感器端接電源負極，當接入傳感器後，TuShi_0nline變為低電平，否則為高電平。微處理器Ul經在線檢測電路檢測傳感器是否在線。
[0063]二氧化碳傳感器接口電路12通過串口與微處理器Ul通訊，微處理器Ul通過串口取得CO2濃度。單通道限流配電開關U8、電阻R36、電容C12、電容C13組成傳感器的供電電路，當開始採集傳感器時，控制電路I置C02_PoWer信號為低電平，單通道限流配電開關U4打開，傳感器供電，開始工作，採集完成後控制電路I置C02_PoWer信號為高電平，單通道限流配電開關U8斷開，傳感器停止工作，從而有效減低功耗。C02_0nline為傳感器在線檢測信號，在傳感器端J7的4腳接電源正極，當接入傳感器後，三極體Ql導通，C02_0nline變為低電平，否則三極體Ql截止，C02_0nline為高電平。微處理器Ul經在線檢測電路檢測傳感器是否在線。[0064]蒸發量傳感器接口電路13，ZFL1型蒸發器輸出0_20mV電壓信號。運算放大器U9、運算放大器U10、電阻R42、電阻R43、電阻R44組成信號調理電路，輸出0-3V電壓信號，通過微處理器Ul的A/D轉換接口測量信號強度，計算出蒸發量。電阻R40、三極體Q2組成供電電路，當開始採集傳感器時，控制電路I置ZhengFa_P0Wer信號為高電平，三極體Q2導通，傳感器供電，開始工作。採集完成後控制電路I置ZhengFa_Power信號為低電平,三極體Q2截止，傳感器停止工作，從而有效減低功耗。ZhengFa_Online為傳感器在線檢測信號，在傳感器端接電源負極，當接入傳感器後，ZhengFa_Online變為低電平，否則為高電平。微處理器Ul經在線檢測電路檢測傳感器是否在線。
[0065]降雨量傳感器接口電路14，降雨量傳感器採用RY-YLH02降雨量傳感器，輸出脈衝信號，經電容C14、電阻R47濾波後輸入微處理器U1，微處理器Ul通過測量脈衝頻率計算出降雨量。
[0066]無線接口電路3連接無線傳感器節點，無線接口採用發送接收雙頻率結構，信息發送佔用433MHz頻道，數據接收佔用315MHz頻道。採用輪詢方式查詢各傳感器數據。無線發送接口電路15所示由電阻R49、電阻R50、三極體Q3與433MHz無線發射模塊組成無線發送接口，微處理器Ul通過WuXian_433發送調製信息，經三極體Q3作電平轉化後，由433MHz無線發送模塊發送。無線接收接口電路16所示由電阻R51、電阻R52、電阻R53、電阻R54、三極體Q4和315MHz無線接收模塊組成無線接收接口，接收信號經三極體Q4作電平轉換後，傳遞給微處理器U1，微處理器Ul對接收信號解調得到測量信息。單通道限流配電開關Ul1、電阻R48、電容C14、電容C15組成該接口的供電電路，當開始通訊時，控制電路I置WuXian_P0Wer信號為低電平，單通道限流配電開關Ull打開，接口供電，開始工作，通訊完成後控制電路I置WuXian_PoWer信號為高電平，單通道限流配電開關Ull斷開，接口停止工作，從而有效減低功耗。
[0067]有線網絡接口電路4實現裝置與Internet網絡的有線連接。DM916IAEP是一款完全集成的和符合成本效益單晶片快速乙太網PHY，是一款常用的物理層收發器。HR911105A是帶網路變壓器的網絡插座，利用這套方案可以組成可靠，成本低廉的網絡接口。
[0068]GPRS無線網絡接口由電阻R75、電阻R76和GPRS通訊模塊組成，GPRS通訊模塊通過TTL電平串口信號GPRS_RX，GPRS_TX與微處理器Ul相連，經GPRS模塊與Internet連接，實現遠程智能控制及遠程數據傳送。微處理器Ul通過設置GPRS_0FF0N高低電平控制GPRS模塊上電或斷電。通過GPRS_LINK信號查詢模塊的工作狀態。
[0069]GPS接口電路由電阻R77、電阻R78、電容C22、電容C33、單通道限流配電開關U13、收發器U17及GPS通訊模塊組成，用於接收裝置所在地的地理信息以及標準時間。微處理器Ul通過RS-232接口接收GPS通訊模塊信息。收發器U17為RS-232電平轉換電路。單通道限流配電開關U13、電阻R77、電容C22、電容C23組成該接口的供電電路，當開始通訊時，控制電路I置GPS_PoWer信號為低電平，單通道限流配電開關U13打開，GPS通訊模塊開始工作，通訊完成後控制電路I置GPS_PoWer信號為高電平，單通道限流配電開關U13斷開，GPS通訊模塊停止工作，從而有效減低功耗。GPS_0nline為GPS通訊模塊在線檢測信號，在傳感器端接電源負極，當接入GPS通訊模塊後，GPS_0nline變為低電平，否則為高電平。
[0070]以上僅是本發明的一種最優化技術方案，本發明以上電路不是唯一的，其中的各個電路也可以採用其他形式，只要能夠實現其功能即可。[0071]本領域技術人員應該認識到，上述的【具體實施方式】只是示例性的，是為了使本領域技術人員能夠更好的理解本
【發明內容】
，不應理解為是對本發明保護範圍的限制。在本發明技術方案的啟示下，本領域技術人員可以不經創造性勞動，採用其它方式實現本發明的目的，比如傳感器接口電路中數量的變化，以及無線接口電路的改變等，只要是根據本發明技術方案所作的改進，均落入本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.具有蒸發量傳感器接口電路的農業環境信息採集控制裝置，其特徵在於:所述農業環境信息採集控制裝置包括電連接的控制電路(1)、蒸發量傳感器接口電路(13)、GPS和GPRS通訊接口電路(21)； 所述蒸發量傳感器接口電路(13 )與控制電路(I)連接； 所述GPS和GPRS通訊接口電路(21 )，通過GPRS通訊模塊，無線連接Internet網絡，將數據發送至遠程伺服器。
2.如權利要求1所述的農業環境信息採集控制裝置，其特徵在於:所述控制電路(I)包括微處理器Ul、移位寄存器U16，微處理器Ul的型號為STM32F107，微處理器Ul的94腳經電阻R4接插接件J0，微處理器Ul的8腳與9腳之間接晶振XI，微處理器Ul的12腳與13腳之間接晶振X2，微處理器Ul的14腳接電阻Rl的一端、電容C5的一端，電阻Rl的另一端接電源，電容C5的另一端接地。
3.如權利要求2所述的農業環境信息採集控制裝置，其特徵在於:所述微處理器Ul的23腳接喚醒電路，喚醒電路包括電阻R3、電容C6和開關Kl，微處理器Ul的23腳接電阻R3的一端、電容C6的一端和開關Kl的一端，電阻R3的另一端接電源，開關Kl的另一端接地，電容C6的另一端接地。
4.如權利要求3所述的農業環境信息採集控制裝置，其特徵在於:所述移位寄存器U16的I腳接微處理器Ul的63腳，移位寄存器U16的2腳接微處理器Ul的61腳，移位寄存器U16的9腳接微處理器Ul的62腳。
5.如權利要求4所述的農業環境信息採集控制裝置，其特徵在於:所述蒸發量傳感器接口電路(13)包括運算放大器U9、運算放大器U10、電阻R40、電阻R41、電阻R42、電阻R43、電阻R44、三極體Q2和插接件J8，運算放大器U9、運算放大器UlO的型號為LM358，插接件J8用來連接蒸發量傳感器，蒸發量傳感器採用ZFLl型蒸發器，插接件J8的I腳接蒸發量傳感器的信號端，插接件J8的2腳接蒸發量傳感器的電源正極，插接件J8的3腳接蒸發量傳感器的電源負極，插接件J8的4腳接蒸發量傳感器的電源負極，三極體Q2的基極經電阻R40接微處理器Ul的37腳，三極體Q2的集電極接電源，三極體Q2的發射極接運算放大器U9的電源端、插接件J8的2腳，插接件J8的4腳接電阻R41的一端、移位寄存器U16的3腳，電阻R41的另一端接電源，插接件J8的I腳接運算放大器U9的同相輸入端，運算放大器U9的反相輸入端接其輸出端，運算放大器U9的輸出端經電阻R42接運算放大器UlO的同相輸入端，電阻R44連接在運算放大器UlO的反相輸入端與輸出端之間，運算放大器UlO的反相輸入端經電阻R43接地，運算放大器UlO的輸出端接微處理器Ul的36腳。
6.如權利要求5所述的農業環境信息採集控制裝置，其特徵在於:所述GPS和GPRS通訊接口電路(21)包括單通道限流配電開關U13、收發器U17、電阻R75至電阻R78、電容C22、電容C23、電容C34至電容C37、插接件J12和插接件J13，單通道限流配電開關U13的型號為TPS2041BDBV，收發器U17的型號為MAX3232，插接件J12用來連接GPRS通訊模塊，GPRS通訊模塊採用LT2302嵌入式GPRS DTU模塊，插接件J12的I腳接GPRS通訊模塊的ON/OFF端，插接件J12的2腳接GPRS通訊模塊的電源正極DC+，插接件J12的3腳接GPRS通訊模塊的電源負極DC-，插接件J12的4腳接GPRS通訊模塊的TTL電平串口接收TR，插接件J12的4腳接GPRS通訊模塊的TTL電平串口發送TT，插接件J12的4腳接GPRS模塊的準備好信號LINK，插接件J12的I腳接電阻R75的一端、微處理器Ul的76腳，插接件J12的4腳接微處理器Ul的78腳，插接件J12的5腳接微處理器Ul的79腳，插接件J12的6腳接微處理器Ul的77腳、電阻R76的一端，電阻R76的另一端接電源。
7.如權利要求6所述的農業環境信息採集控制裝置，其特徵在於:所述插接件J13用來連接GPS通訊模塊，採用環球BR-355 GPS模塊，插接件J13的I腳接GPS通訊模塊的電源負極，插接件J13的2腳接GPS通訊模塊的RS-232串口發送TX，插接件J13的3腳接GPS通訊模塊的RS-232串口接收RX，插接件J13的4腳接GPS通訊模塊的電源正極，插接件J13的5腳接GPS通訊模塊的電源負極，插接件J13的2腳接收發器U17的13腳，插接件J13的3腳接收發器U17的14腳，插接件J13的4腳接單通道限流配電開關U13的I腳、電容C22的一端、電容C23的一端，電容C22的另一端、電容C23的另一端接地，單通道限流配電開關U13的4腳接微處理器Ul的85腳、電阻R77的一端，電阻R77的另一端接電源，收發器U17的11腳接微處理器U l的80腳，收發器U17的12腳接微處理器Ul的83腳。
【文檔編號】G05B19/418GK103926886SQ201410068386
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】杜豔芹, 耿愛花, 王海榮, 杜連彩, 趙學良, 周志霞, 杜芳, 徐玉軍 申請人:山東安博儀器股份有限公司