，电池容量2200mAh ;电压转换电路5采用正向低压降稳压芯片ASM1117-3.3，稳压输出3.3V直流电压；AMS1117内部集成过热保护和限流电路，是电池供电和便携式仪表的最佳选择。
[0020]参见图4，程序下载电路11采用PL2303芯片将STC12LE5A60S2芯片与计算机USB接口相连，将控制程序由计算机下载至主控制芯片，JPl为USB接口。为保证PL2303正常工作，需要在引脚VDD、RESET、VDD_232和DSIU^i 5V电压，在引脚OSCl和0SC2之间接12MHz晶体振荡器Y3，引脚TXD接主控制芯片引脚RXD，引脚RSD接主控制芯片引脚TXD。
[0021]参见图5，主控制电路8采用STC12LE5A60S2单片机作为核心处理器。该系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(IT)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍，采用低压3.3V供电，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换(250K/S，即25万次/秒)，4个16位定时器，56K Flash存储空间、1280B静态存取内存、IK可编程只读存储器，能够满足数据采集存储显示等工作，为系统的功能实现提供了基础和保障。其中Pl 口连接显示电路12，输出传感信号至OLED显示屏；0LED屏是利用有机发光材料受激辐射发光原理，因此无需背光、亮度高、功耗低，最符合系统需要。P0.4、P0.5采用I2C总线连接数据存储电路10，数据存储电路10使用的AT24C16支持I2C总线数据传送协议。I2C总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器，任何从总线接收数据的器件为接收器，存储能力为16k，在不影响使用的情况下减小了设计成本。P2 口连接按键控制电路7，按键采用了上、下、左、右四个方向键和确认功能键。CjPR3构成单片机复位电路6，在上电时对程序复位，C7可用10yF/16V电解电容，R3ffl IK精密电阻。P2.0通过接口转换电路9和5TE 土壤传感器相连接，采集传感信号。C8、(:9和X i构成单片机振荡电路，提供时间基准，C 8和C9可用22pF瓷片电容，X1可用11.0592MHz晶振。
[0022]土壤传感器I采用SD1-12协议输出信号，该协议是近年来欧美国家在水利水文、环境监测、气象监测中广泛使用的一种串行数据通讯接口协议。SD1-12采用串行数据接口，使用的波特率是1200baucLSD1-12通信协议采用三线制，包括+12V电源线、数据线和地线。SD1-12的数据结构为I位起始位、7位数据位(低位在前)、1位偶校验位、I位停止位。图6表示SD1-12的命令及响应的时序，所有计时的允差为0.4msο图7为通信协议的软件流程图，主控制器采用3个定时器实现通信协议。其中定时器I主要用于接收和发送每一位二进制数据位按照波特率的要求每一位的定时为定时器主要用于限定每次重试的时间如果在内传感器没有回应说明通信失败将释放总线定时器用于判断传感器是否休眠每次通信过程使用内外两层循环各次若通信成功则返回并返回测量结果否则返回说明通信失败。
[0023]使用本测量仪时，先将土壤传感器I插入待测土壤中，然后按下手持式数据采集显示器3面板上的电源键，开启仪器，OLED显示屏上可实时显示土壤水分，电导率和温度数据。通过上、下、左、右四个方向键和确认功能键可实现参数设置，历史数据存储调用等功會K。
【主权项】
1.一种基于SD1-12协议的手持式土壤多参数测量仪，由硬件和电路两部分组成；硬件部分包括土壤传感器(I)、绝缘塑料电缆(2)和手持式数据采集显示器(3)，其特征在于土壤传感器(I)通过绝缘塑料电缆(2)和手持式数据采集显示器(3)连接，绝缘塑料电缆(2)和手持式数据采集显示器(3)连接所用接头为3.5mm立体声插头，手持式数据采集显示器(3)面板上设置有OLED显示屏和操作按键，一台手持式数据采集显示器(3)配有5个接口，可同时检测交替显示5路传感信号；电路部分包括电源模块(4)、电压转换电路(5)、复位电路(6)、按键控制电路(7)、主控制电路(8)、接口转换电路(9)、数据存储电路(10)、程序下载电路(11)和显示电路(12)，其特征在于电源模块(4)直接输出5VDC给土壤传感器(I)和程序下载电路(11)供电，并通过电压转换电路(5)输出3.3VDC给主控制电路⑶和显示电路(12)供电；土壤传感器(I)将采集到的信号经接口转换电路(9)转换格式后输入主控制电路(8)，主控制电路(8)将采集到的数字信号进行数据处理后实时存储于数据存储电路(10)中，然后在按键控制电路(7)控制下通过显示电路(12)显示相应传感数据。
2.根据权利要求1所述的基于SD1-12协议的手持式土壤多参数测量仪，其特征在于，所述土壤传感器(I)选用的是美国DECAGON公司的5TE三合一传感器，可以同时测量土壤水分，电导率(EC)和温度，激发电压范围为3-15V DC，采用SD1-12协议输出信号。
3.根据权利要求1所述的基于SD1-12协议的手持式土壤多参数测量仪，其特征在于，所述绝缘塑料电缆(2)采用三线制，包括电源线、数据线和地线，电缆长度在15m内可保证信号无衰减。
4.根据权利要求1所述的基于SD1-12协议的手持式土壤多参数测量仪，其特征在于，所述的电源模块(4)采用5V可充电聚合物锂电池，电池容量2200mAh ;电压转换电路(5)采用正向低压降稳压芯片ASM1117-3.3，稳压输出3.3V直流电压；主控制电路⑶采用增强型51单片机STC12LE5A60S2，内部下载控制程序，以实现数据采集显示功能；数据存储电路(10)采用美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM产品AT24C16，存储容量为16K，数据断电不丢失。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于SDI-12协议的手持式土壤多参数测量仪，包括：土壤传感器、绝缘塑料电缆和手持式数据采集显示器。所用土壤传感器为5TE三合一传感器，可以同时测量土壤水分，电导率和温度，采用SDI-12协议输出信号，通过绝缘塑料电缆和手持式数据采集显示器连接，绝缘塑料电缆和手持式数据采集显示器连接所用接头为3.5mm立体声插头；手持式数据采集显示器面板上设置有OLED显示屏和操作按键，一台手持式数据采集显示器配有5个接口，可同时检测交替显示5路传感信号。本实用新型提高了土壤参数测量的效率和精度，有利于对土壤进行全面综合分析，同时本传感器数据传输使用的是SDI-12接口协议，具有远距离传送，全天候防护和低成本、微功耗等优点。
【IPC分类】G01D21-02
【公开号】CN204313883
【申请号】CN201420835075
【发明人】徐一清, 储修祥, 樊艳
【申请人】浙江农林大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月23日