农业多功能实验仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种农业多功能实验仪，属于电子技术应用和实验应用的领域。
【背景技术】
[0002]在现代的农业生产中，传感器技术得到了广泛的应用，传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器作为获取信息的重要器件，在现代信息农业生产中的作用尤为重要。现代农业生产通过采用各类传感器，获得农业生产环境中的各种参数信息，从而掌握和控制温度、湿度、光照、通风、喷灌等来完成对农业生产的保障，保证农作物良好的、适宜的生长环境。
[0003]目前，在当今的现代农业发展中，从农作物的育苗，生长、收获一直到储藏等环节，以及农产品的贮藏、保鲜、加工，还有畜禽的养殖、育种等环节，传感器技术都有着广泛的应用。现代设施农业常用的传感器包括常用的空气温湿度传感器、用于检测土壤的土壤温度传感器、土壤水分含量传感器，对于作物生长环境光线检测的光照强度传感器，用于大棚空气环境检测的co2含量传感器，用于畜禽舍环境检测的nh3含量传感器、h2s含量传感器等。
[0004]本实用新型采用农业生产中实用的温湿度传感器、光照传感器、0)2传感器、见13传感器、h2s传感器这五种传感器来采集温湿度、光照度、二氧化碳、氨气和硫化氢信号，经过信号放大和调理，并结合微处理器，对多种传感器送入微处理器的信号进行采集和计算，最后驱动显示在液晶屏上，同时本实验仪还具有SD卡接口和RS232通信，用于与电脑等设备进行数据的交换，实现方便的数据存储和通信。
【实用新型内容】
[0005]针对现有的测量和实验仪器的不足，本实用新型设计的农业多功能实验仪，采用多种农业中实用的传感器，并结合微处理器和液晶显示，能完成多种传感的测量和显示。适合于种植、农学、物理等课程的测量与教学实验。
[0006]农业多功能实验仪包括实验仪主机和五种传感器测量传感探头，实验仪主机上设置有液晶屏、传感输入端口 1、传感输入端口 2、3*3键盘、SD卡接口、功能旋钮和通信端口 ；实验仪内具有微处理器芯片，以及光传感放大电路、二氧化碳传感放大电路、硫化氢传感接口电路、氨气传感接口电路、存储电路、驱动电路和显示电路，用于完成信号的采集放大、计算处理和显示。
[0007]本实验仪的五种传感器测量传感探头是温湿度传感器传感探头，光照传感器传感探头，C02传感器传感探头，H 2S传感器和NH3传感器传感探头，其光照传感器探头、光传感放大电路与微处理器依次相连接，其0)2传感器传感探头、二氧化碳传感放大电路与微处理器依次相连接，其H2S传感器、硫化氢传感接口电路与微处理器依次相连接、其NH3传感器传感探头、氨气传感接口电路与微处理器依次相连接，其温湿度传感器传感探头直接与微处理器相连接，其微处理器、驱动电路、显示电路依次相连接。
[0008]本实验仪采用的微处理器是TI公司生产的MSP430F479。它是一款超低功耗的微处理器，它基于真正的正交16位RISCCPU内核，具有16个可单周期全寻址的16位寄存器，3个不同的时钟信号，6种工作模式，耗电电流很小，并可置于省电模式，以中断的方式唤醒，尽可能地降低功耗。MSP430F479具有强大的运算性能、片内包括有精密硬件乘法器、具有60KB的FLASH、2KB的RAM、16位的A/D转换器、高精度比较器等常用资源，开发环境方便高效。
[0009]本实验仪的传感输入端口 1和传感输入端口 2都采用多芯航空插座。
[0010]本实验仪的液晶显示电路采用低电压、低功耗带中文字库、采用ST7920控制器的128X64液晶显示屏。它具有4/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，其模块接口方式灵活，操作指令简单、方便，可以显示8X4行16X16点阵的汉字，也可完成图形显示，可构成全中文人机交互图形界面。
【附图说明】
[0011 ] 图1是农业多功能实验仪外观图，其中的1是液晶屏，2传感输入端口 1，3是传感输入端口 2，4是3*3键盘，5是SD存储卡接口，6是功能旋钮，7是通信端口。
[0012]图2是系统电路原理图。
[0013]图3是二氧化碳传感放大电路图。
【具体实施方式】
[0014]结合附图，下面具体说明农业多功能实验仪的工作和电路情况。
[0015]本实用新型采用SHT11来作为温湿度的传感器，SHT11是瑞士 Sensir1n公司生产的数字式温湿度传感器，它能提供二线数字串行接口 SCK和DATA，接口简单，含有已校准的数字信号输出的温湿度复合传感器。其内部包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路集成在同一芯片上，它可与微处理器直接相连，此外，该传感器还体积小，并且抗干扰能力强。
[0016]本实用新型采用硅光传感2DU6作为光照传感器件，硅光传感是利用光伏特效应把光直接转变成电能的器件，它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，在结的两端出现电动势。而光照传感的光电转换和放大电路选用美国模拟器件ADI公司推出的新的标准器件0P777，它是单精密运算放大器，具有真正单电源、微功耗和满电源输出的特点，同时它还具有极低的失调电压、低漂移和低噪声的特点。
[0017]本实用新型的二氧化碳传感器采用MG811，MG811传感器对0)2具有良好的灵敏度和选择性，并且受温湿度的变化影响较小，但此传感器内阻很小，如果直接与MSP430的ADC模块连接容易电压失真，因此在两者之间加一个高阻抗的隔离放大器，在应用中采用高输入阻抗的放大器CA3140作为隔离器放大，将传感器的电压值等比例放大在250-330mV，CA3140的输出端脚经过RC高通滤波后与MSP430F479的ADC转化器相连。
[0018]本实用新型的氨气传感器采用MQ135气敏传感器，硫化氢传感器采用MQ136气敏传感器，MQ135和MQ136都属于表面型半导体气敏传感器，它们都为固体电解质型气敏传感器，它们都具有良好的灵敏度和驱动电路简单的特点，只需简单的分压接口电路就可将信号传输至微处理器。
[0019]本实用新型的3*3键盘包含菜单按键、清除按键、返回按键、确定按键、时间按键、存储按键、背光按键和两个选择按键。分别用于菜单中参数的选择，传感显示的选择，记录时间的确认，液晶屏的背光等功能。实验仪在使用时结合功能旋钮、3*3键盘、传感输入端1和传感输入端2，可完成对各种测量传感探头的选择、使用和数据的显示。
[0020]本实用新型采用了 SD卡存储数据接口，设计是将SD卡与MSP430F479的硬件SPI接口相连接，对SD卡的读取和控制采用占用I/O 口最少的SPI模式，SPI模式利用SD卡的片选引脚CS、数据输入引脚M0S1、数据输出引脚MIS0和时钟引脚CLK实现与外部的数据传输。实验仪的通信端口采用RS232串口，利用MSP430F479的UART模块通过RS232串口与PC机进行通信，而RS232采用标准负逻辑电平的方式。
[0021]本实用新型采用农业中常用的多种不同功能的传感器和高性能微处理器芯片，能实现对农业环境中的多种参数进行准确的测量和显示等功能，适合于种植、农学、物理等课程的测量与教学实验。
【主权项】
1.一种农业多功能实验仪，其特征是:包括实验仪主机和五种传感器测量传感探头，实验仪主机上设置有液晶屏、传感输入端口 1、传感输入端口 2、3*3键盘、SD卡接口、功能旋钮和通信端口 ；实验仪内具有微处理器芯片，以及光传感放大电路、二氧化碳传感放大电路、硫化氢传感接口电路、氨气传感接口电路、存储电路、驱动电路和显示电路，用于完成信号的采集放大、计算处理和显示；其五种传感器测量传感探头是温湿度传感器传感探头，光照传感器传感探头，C02传感器传感探头，H2S传感器和册13传感器传感探头；其光照传感器探头、光传感放大电路与微处理器依次相连接，其0)2传感器传感探头、二氧化碳传感放大电路与微处理器依次相连接，其H2S传感器、硫化氢传感接口电路与微处理器依次相连接、其册13传感器传感探头、氨气传感接口电路与微处理器依次相连接，其温湿度传感器传感探头直接与微处理器相连接，其微处理器、驱动电路、显示电路依次相连接。2.根据权利要求1所述的农业多功能实验仪，其特征是:其微处理器芯片采用的是TI公司生产的MSP430F479。3.根据权利要求1所述的农业多功能实验仪，其特征是:其3*3键盘包含菜单按键、清除按键、返回按键、确定按键、时间按键、存储按键、背光按键和两个选择按键。4.根据权利要求1所述的农业多功能实验仪，其特征是:其传感输入端口1和传感输入端口 2都采用多芯航空插座。
【专利摘要】本实用新型涉及一种农业多功能实验仪，包括实验仪主机和五种传感器测量传感探头，实验仪主机上设置有液晶屏、传感输入端口1、传感输入端口2、3×3键盘、SD卡接口、功能旋钮和通信端口；实验仪内具有微处理器芯片，以及光传感放大电路、二氧化碳传感放大电路、硫化氢传感接口电路、氨气传感接口电路、存储电路、驱动电路和显示电路。本实验仪采用农业中常用的多种不同功能的传感器和高性能微处理器芯片，能实现对农业环境中的多种参数进行准确的测量和显示等功能，适合于种植、农学、物理等课程的测量与教学实验。
【IPC分类】G01D21/02, G09B5/02
【公开号】CN205028481
【申请号】CN201520680422
【发明人】汪建, 孙萍, 吴文娟, 周琴
【申请人】四川农业大学, 汪建
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月5日