一种测亩计产仪的制作方法

本发明涉及电路领域，具体说的是一种测亩计产仪。

背景技术：

在我国农机田间收割作业中，都是以传统的测产模式进行测量，在机械车辆进行作业之前，需要用手推车或者手持设备进行面积测量比便用于农机作业结算，而作物产量的统计则更为落后，需要工作人员进行对农户进行询问登记统计。传统的测量方法无论从效率、数据真实性都非常落后。测亩计产仪的开发与应用可以配合农机作业机械车辆，实现由传统的人工测量作业面积产量向自动化测量模式的转变，并作为农机行业的配套系统，为提升农机产品的附加值，推动我国农业结构调整，提高农业生产高效化提供了有效的技术支持。测亩计产仪的应用不仅可以节约材料、能源，减少传统测产模式的误差，而且可显著提高生产效率，是企业提高自身产品竞争力的一种非常重要的途径和方法。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种测亩计产仪，对测亩、计产提供电路支持。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种测亩计产仪，设有电路板，电路板包括ARM芯片U1、电源管理电路、GPS模块电路、GPRS模块电路，本地调试电路，USB接口电路，WIFI模块电路、ARM主芯片U1上分别连接电源管理电路、GPS模块电路、GPRS模块电路、本地调试电路、USB接口电路、以及WIFI模块电路；

所述的ARM芯片U1为ALLWINNER_A20芯片；

所述的电源管理电路包括电源管理芯片U13和电源隔离芯片U22，电源管理芯片U13为MP2565芯片，电源隔离芯片U22为AP2191WG-7芯片，电源管理芯片U13的第7引脚接车载12V电源，U13的第7引脚和第2引脚之间接入电阻R48，U13的第2引脚接电阻R55的一端，电阻R55另一端接GND，U13的第6引脚接电阻R20的一端，R20的另一端接GND,U13的第5引脚接GND,电源管理芯片U13的第3引脚分别接电容C76的一端和电容C70的一端，电容C70的另一端接GND,电容C76的另一端串联电阻R86，电阻R86的另一端接GND，电源管理芯片U13的第1引脚分别接电感L7的一端、二极管D6的负极、电容C72的一端，二极管D6的正极接地，电容C72的另一端接地，L7的另一端分别连接电容EC2的一端、电容C68的一端，电容EC2的另一端和电容C68另一端并联后接地，电源管理芯片U13的第4引脚分别接电阻R34的一端和电阻R50的一端,电阻R34的另一端接GND，电阻R50的接电感L7的另一端，L7的另一端输出VDD_5V电源，电源管理芯片U13的第8引脚依次串联电阻R200、电容C69，电容C69的另一端接U13的第1引脚；电源隔离芯片U22的输入端第5引脚接VDD_5V，电源隔离芯片U13的输出端第1引脚输出US_5V，电源隔离芯片U22的第2引脚接GND，电源隔离芯片U22的第4引脚接ARM芯片U1的PB11引脚并且使用下拉电阻R186,电阻R186的另一端接GND；

所述的本地调试电路中的RS232控制芯片U14的第1引脚与第3引脚之间接电容C63，RS232控制芯片U14的第4引脚与第5引脚之间接电容C62，RS232控制芯片U14的第16引脚分别接电源VCC-3V和电容C61的一端，电容C61的另一端接GND，RS232控制芯片U14的第2引脚分别接C75的一端与电容C242的一端，电容C75的另一端接RS232控制芯片U14的第16引脚，电容C242的另一端接GND, RS232控制芯片U14的第6引脚与第15引脚之间接电容C71，RS232控制芯片U14的第15引脚接GND，RS232控制芯片U14的第14引脚接端子CON12的第6引脚，RS232控制芯片U14的第13引脚接端子CON12的第5引脚，RS232控制芯片U14的第11引脚接ARM芯片U1的PG6引脚，RS232控制芯片U14的第12引脚接ARM芯片U1的PG7引脚；

所述的USB接口电路中端子CN15的第1引脚接压敏电阻RV8的一端，压敏电阻RV8的另一端接GND,端子CN15的第1引脚接电阻R163一端，电阻R163的另一端分别接电阻R164的一端、电容C239的一端和ARM主芯片U1的PH5引脚，电容C239的另一端和电阻R164另一端并联接GND,端子CN15的第1引脚接电阻R166的一端，电阻R166的另一端接网络USBBUS,端子CN15的第2引脚分别接电阻RV15的一端和电阻R158的一端，电阻RV15的另一端接GND,电阻R158的另一端接网络DM0,端子CN15的第3引脚分别接电阻RV16的一端和电阻R159的一端，电阻RV16的另一端接GND,电阻R159的另一端接网络DP0,端子CN15的第4引脚接ARM主芯片U1的PH4引脚，端子CN15的第4引脚分别接电阻RV17的一端和电阻R162的一端，电阻RV17的另一端接GND,电阻R162的另一端接电源VCC_3V，端子CN15的第5引脚接GND。

所述的WIFI模块电路中模块M1的第1引脚接电源CS1_AVDD,并接滤波电容C209、电容C210、以及电容C211进行滤波处理,模块M1的第2引脚接电阻R146的一端，R146的另一端接网络DM2，模块M1的第3引脚接电阻R145的一端，R145的另一端接网络DP2,模块M1的第4引脚和第5引脚接GND，模块M1的第6引脚接电容C206的一端，电容C206的另一端接电容C208的一端和电感L6的一端，电容C208的另一端接GND，电感L6的另一端接天线ANT1的第1引脚,天线ANT1的第3引脚和第2引脚接GND，天线ANT1的第3引脚和第1引脚之间接电容C207,模块M2的第7引脚接电源CSI_AVDD,模块M2的第8引脚接网络DM2WIFI,模块M2第9引脚接网络DP2WIFI，模块M2第10引脚接GND，模块M2的第3引脚接ARM主芯片U1的PB12引脚，M2的第4引脚接ARM主芯片U1的PB8引脚，模块M2的第5引脚接ARM主芯片U1的PB6引脚，模块M2的第6引脚接ARM主芯片U1的PB7引脚,模块M2的第1引脚接GND；

所述的GPS电路包括GPS_3V3电源电路和GPS应用电路，GPS应用电路中IC M4的第7引脚和第8引脚接电源GPS_3V3，IC M4的第1引脚和第12脚接地,IC M4第4引脚接电阻R42的一端，R42另一端接LED灯D5的正极，LED灯D5负极接地,IC M4的第11引脚接热敏电阻Z0，Z0另一端接GPS天线座CN10的第1引脚，CN10的其他引脚接地,GPS模块IC M4的第14引脚分别接电容C80的一端和磁珠电感L9的一端，电容C80另一端接地，磁珠电感L9的另一端接天线座CN10的第1引脚,GPS_3V3电源电路向GPS电路提供电源GPS_3V3，所述的GPS_3V3电源电路中的电源芯片 U11的第1引脚接5V电源，电源芯片U11的第3引脚接电阻R26的一端与电阻R46的一端，R26的另一端接ARM主芯片U1的PH17引脚,电阻R46的另一端接地,电源芯片U11的第2脚接地，电源芯片U11的第5引脚输出GPS_3V3电源,IC M4通过串口TTL电平直接与ARM主芯片U1相连，IC M4第2引脚串入电阻R23与ARM主芯片U1的PI11引脚相连，IC M4的第3引脚串入电阻R76与ARM主芯片U1的PI10相连接,

所述的GPRS模块电路包含GPRS电源电路和GPRS应用电路,GPRS电源电路中电源芯片U9的第2引脚接电源VDD_5V，U9的第7引脚分别接R59的一端与电阻R53的一端，电阻R59的另一端接地，电阻R53的另一端接入ARM主芯片U1的PH16引脚,电源芯片U9的第3引脚接电感L12，电感L12的另一端输出GPRS_3V8,电源芯片U9的电源反馈引脚第5引脚分别接电阻R102的一端、电阻R52的一端和电容C52的一端，电阻R102的另一端接地，电阻R52的另一端和电容C52另一端并联接入电源GPRS_3V8,GPRS_3V8通过电解电容EC4和陶瓷电容C73进行滤波处理,所述的GPRS应用电路中的GPRS模块M3的第1引脚接R68的一端，电阻R68的另一端接ARM主芯片U1的PG11引脚，GPRS模块M3的第2引脚接电阻R98的一端，电阻R98的另一端接ARM主芯片U1的PG10引脚,GPRS模块M3的第8、13、19、21、27、30、31、33、37、38引脚接地,GPRS模块M3的第9、10、11、12接CN9用作预留,GPRS模块M3的第14引脚串入22R电阻连接电阻RV11后接地，GPRS模块M3的第15引脚接R101的一端，电阻R101的另一端串联电阻RV6后接地, GPRS模块M3的第16引脚连接电阻R67的一端，R67的另一端串联电阻RV12后接地, GPRS模块M3的第17引脚连接电阻R60的一端，电阻R60的另一端串联电阻RV3后接地, GPRS模块M3的第18引脚分别连接电阻RV2和电容C54的一端，电容C54另一端接地,GPRS模块M3的第24引脚连接CN5的第1引脚，GPRS模块M3的第25引脚连接CN5的第3引脚，GPRS模块M3的第26引脚连接CN5的第2引脚,CN5的第4引脚接地,GPRS模块M3的第32引脚分别接电感L10的一端和电阻R89的一端，电感L10另一端接地，电阻R89的另一端分别接GPRS天线座CN12的第一引脚和电感L11的一端，电感L11的另一端接地,GPRS模块M3的第39引脚接三极管Q7的集电极，三极管Q7的基极接电阻R169的一端，R169的另一端接ARM主芯片U1的PH10引脚，三极管Q7的漏极接地,GPRS模块M3的第41和42引脚串入1K的电阻接LED红色指示灯，GPRS模块M3的第34和35引脚接入电源GPRS_3V8, GPRS模块M3的第28引脚接二极管的D17的负极，二极管D17的正极接电池。

本发明所述的电路板还包括SD卡读取电路，SD卡读取电路与ARM主芯片U1连接，所述的SD卡读取电路中端子CN4的第1引脚接桑罗SIM_DET,端子CN4的第2引脚接网络SIM_DATA，端子CN4的第3引脚接GND，端子CN4的第5引脚接网络SIM_CLK, 端子CN4的第6引脚接网络SIM_RST, 端子CN4的第7引脚接电源SIM_VDD, 端子CN4的第8引脚接GND, 端子CN4的第9引脚接ARM主芯片U1的PH1引脚, 端子CN4的第10引脚接电阻R94的一端，电阻R94的另一端接ARM主芯片U1的PF0引脚，端子CN4的第11引脚接电阻R79的一端，电阻R79的另一端接ARM主芯片U1的PF1引脚，端子CN4的第12引脚接电阻R95的一端，电阻R95的另一端接ARM主芯片U1的PF2引脚，端子CN4的第13引脚接GND, 端子CN4的第14引脚接电阻R81的一端，电阻R81的另一端接ARM主芯片U1的PF3引脚，端子CN4的第15引脚接电阻R84的一端，电阻R84的另一端接ARM主芯片U1的PF4引脚，端子CN4的第16引脚接电阻R61的一端，电阻R61的另一端接ARM主芯片U1的PF5引脚。

本发明所述的电路板还包括智能背光电路，智能背光电路与ARM主芯片U1连接，所述的智能背光电路中包括基准电压芯片U10和基准芯片U16，基准电压芯片U10为LP3382B6F芯片，基准芯片U16为LP3980-33B5F芯片，基准电压芯片U10的第1引脚接电容C231的一端，电容C231的另一端接GND，基准电压芯片U10的第5引脚接二极管D7的负极，二极管D7的正极接U10的第1引脚，U10的第6引脚分别接电感FB6的一端和电感PL1的一端，同时使用电容C216和C219滤波处理，电感PL1的另一端接U10的第1引脚和二极管D7的正极，电感FB6的另一端接三极管Q1的第3引脚，三极管Q1的第2引脚分别接电源VDD_5V、电阻R96的一端、电容C111的一端，三极管Q1的第1引脚接电阻R96的另一端、电容C111的另一端，三极管Q1的第一引脚连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接GND,三极管Q2的基极分别接电阻R64的一端、R77的一端，电阻R64的另一端接GND,电阻R77的另一端分别接电阻R92的一端和ARM芯片U1的PH7引脚，电阻R92的另一端接基准控制芯片U10的第4引脚和电阻R91的一端，电阻R91的另一端接GND，基准控制芯片U10的第2引脚接GND,基准控制芯片U10的第3引脚分别接电阻R22的一端、R54的一端,电阻R22的另一端分别接电容C222的一端和电阻R66的一端，电容C222的另一端接GND，电阻R66的另一端接ARM芯片U1的PB2引脚和电阻R49的一端，电阻R49的另一端接电源VCC_LCD，电阻R54的另一端分别接电阻R57的一端、电阻R58的一端、电阻R69的一端、以及电感FB5的一端，电阻R57的另一端、电阻R58的另一端、电阻R69的另一端接GND,电感 FB2的另一端接端子CN7的第1引脚和电容C103的一端,电容C103的另一端接GND，基准芯片U16的第1引脚分别接VDD_5V和电容C217的一端，电容C217的另一端接GND，基准芯片U16 的第2引脚接GND，基准芯片U16的第3引脚分别接电阻R51的一端和电阻R83的一端，电阻R51的另一端接GND，电阻R83的另一端接ARM芯片U1的PH8引脚，基准芯片U16的第4引脚悬空，基准芯片U16 的第5引脚分别接电容C224的一端和电容C82的一端，电容C224的一端和电容C82的一端并联输出电压VCC_LCD，电容C224的另一端和电容C82的另一端接GND。

本发明的有益效果是：目前国内对粮食产量测量、对作业面积的测量都是采用比较传统的方法，例如使用人工推车或手持设备进行测量作业面积，而对产量的计算是采用传统的过磅称量等方法，截止到自动测亩计产仪出现之前，并没有任何一种可以自动测量和统计的有效手段。而传统的人工测量既影响作业效率又耗费大量的人力和金钱。自动测亩计产仪可以有效的改善目前测量窘态和市场空白，无需额外的人力成本和时间成本，将本电路板制作为自动测亩计产仪安装在联合收割机上，作业人员在作业的过程中即可采集相关数据，作业之后即可完成作业面积和产量的测量和计算，既精准又可靠。测亩仪的GPS电路将作业机械在田地作业的位置信息和行进轨迹完美的记录，为作业地块面积的计算提供可靠和详实的数据基础。测亩仪内部的GPRS模块电路支持GPRS无线传输功能可及时的将作业机械的作业信息上传到后台服务器，包含作业面积、机械状态、机械位置、作业产量等信息。可以为后台监控人员实时监控和后期统计与处理。后台监控人员对作业机械的位置监控可以合理的调配资源和跨区指挥作业。测亩仪内的SD卡电路提供了系统文件对系统参数进行设置功能，方便有快捷，大大的方便了安装人员调试和后期参数调整。除了最基本的自动测亩和计算产量的功能。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的电源管理电路的电源管理芯片的电路连接图；

图3为本发明的电源管理电路的电源隔离芯片的电路连接图；

图4为本发明的本地调试电路图；

图5为本发明的USB接口电路图；

图6为本发明的WIFI模块电路图；

图7为本发明的GPS_3V3电源电路图；

图8为本发明的GPS应用电路图；

图9为本发明的GPRS电源电路图；

图10为本发明的GPRS应用电路图；

图11为本发明的SD卡读取电路图；

图12为本发明的智能背光电路图；

图13为本发明的ARM主芯片U1的A部分电路图；

图14为本发明的ARM主芯片U1的B部分电路图。

具体实施方式

智能管理电路的功能是为系统提供稳定且纹波尽可能小的5V电源，使用电源管理芯片U13反馈基准电压为0.8V，使用电感L7避免谐振发生，利用电阻网络进行反馈分压，输出使用成对的EC12和C68电容进行纹波处理和静噪处理。电源管理电路前端使用热自恢复保险丝，防止因机车静电干扰或发动机打火瞬间出现的涌动电流造成设备损坏，配合TVS1的瞬态抑制功能做到防止因安装人员因电源线反接造成的设备损坏。相比现有设备电源电路的技术优点是电源接反保护和输出电压更加稳定干净。

本地调试电路使用RS232电路，该电路是作为工程人员进行线长监测的一种手段。该电路使用RS232控制芯片SP3232E，其提供ARM芯片TTL电平信号的转换，实现可以直接用于PC连接的CMOS电平，CMOS电平信号具有增强干扰能力和增加传输距离等优势。该部分电路在设备使用上提供系统运行信息，辅助专业人员分析设备运行状况。

智能背光电路的作用根据光信号强度提供智能背光，自动测亩计产仪是安装在农业机械上的终端产品，其主要使用环境是室外、且光线随时间变化较大的场合。如果光线变化，背光输出电压需要自动调整适应人眼识别。智能被广电路根据光线的变化可以职能调整背光电源的输出电压等级从而起到调整背光的作用。电路使用管理芯片U10提供LCD借口必须的电源供给LEDA和LEDK。智能背光电路在测亩仪中的作用就是无论外界光线如何始终提供适合人眼观看的屏显亮度。

USB接口电路主要功能是数据传输功能，电路使用USB接口CN15，使用压敏电阻RV17与RV8，进行静电防护。信号线上传入R158，R159，R166等限流电阻，对电路内部起到保护作用。该USB接口电路的特点是具有电流涌动保护和静电防护，相比以往的USB电路的优势在于更可靠的防静电保护和涌动防护措施，更加适用于车载终端产品。

WIFI电路主要功能提供无线WIFI网络支持，可以随时随地接入移动热点进行联网下载与网络数据通讯。电路中WIFI模组M1与天线ANT1之间接入线路匹配的电阻电容电感网络严格控制数据线路的距离和信号衰减。WIFI模组与主CPU使用I2S进行数据通讯，减少主ARM芯片的数据接口负担，主ARM芯片使用I2S数据接口对WIFI模组进行控制与通讯，设备网络数据限制状态时，使WIFI模组处于休眠或闲置状态，减少设备终端的功耗。

SD卡电路在测亩仪终端产品中的主要功能是提供数据存储与系统参数设置功能，利用SD卡文件系统对系统的目的连接网络地址及端口号进行设置，对设备终端ID及序列号进行设置，对产量计算所必须的参数进行设置等功能。SD卡电路在以往的SD卡电路中做少许调整，在数据线中传入匹配电阻，主要作用是匹配线线路阻抗，保证传输速度、稳定数据可靠性等。

GPS电路的作用是提供用于测亩仪的位置信息和计算作业面积的定位信息。电路使用GS97U7模块，在GPS信号衰减度做到最优处理，对天线部分电路的处理更加精细，在铺设天线接地和天线引线部分使用条线和匹配电阻处理。GPS电路的供电部分使用独立的电源供电，避免设备的其他高频信号对模块的干扰。该部分电路使用电源管理芯片U11，使系统的5V电源调节到GPS模块使用的电源等级，并且做到电源分离。测亩仪的自动测亩功能以及实时传送定位功能都必须以此电路作为数据依托。

GPRS电路的作用是使用手机模块提供设备的移动数据功能。该电路使用手机模块SIM800C用于设备与通讯运营基站的连接并附带GPRS功能进行数据传输。将测亩仪的定位信息、作业数据、粮食产量、呼叫求救等信息上传到后台服务器。模块M3的控制引脚通过三极管接入主控ARM芯片，主芯片根据设备状态控制手机模块的工作状态，及要保证数据及时传送又要控制终端设备的平均功耗。使用三极管Q7的开关特性，对手机模块进行控制，可以避免主控芯片和GPS芯片电源等级差异和数据信号的串扰带来的模块工作异常问题。自动测亩仪利用GPS电路进行GPS位置信息采集，GSP模块电路采集到的位置信息传输到ARM主芯片中，ARM主芯片根据位置信息进行汇总、筛选、运算计算得到作业面积信息；

ARM主芯片U1的SDIO数据接口与外部超声波采集模块通讯得到粮仓内粮食信息，ARM主芯片根据超声波采集模块采集的粮食信息，进行数据分析判断运算得到粮产信息。