基于无线微机控制的土壤湿度测量装置.pdf

本发明涉及一种基于无线微机控制的土壤水分测量装置，包括采集土壤水分信号的受控系统及控制受控系统的主控系统，该受控系统与主控系统通过无线通信方式进行信息的传送；该受控系统包括根据电容量的变化来检测土壤水分变化的土壤水分传感器、将电容的变化信号转化为振荡信号频率的信号变换电路、根据振荡信号频率计算水分含量的第一单片机系统及与主控系统相互传送信息的第一无线通信模块，该主控系统包括负责受控系统的监控与运行的第二单片机系统及与受控系统相互传送信息的第二无线通信模块。

1、  一种基于无线微机控制的土壤水分测量装置，包括采集土壤水分信号的受控系统及控制受控系统的主控系统，其特征在于：该受控系统与主控系统通过无线通信方式进行信息的传送。

2、  根据权利要求1所述的基于无线微机控制的土壤湿度测量装置，其特征在于：该受控系统包括根据电容量的变化来检测土壤水分变化的土壤水分传感器、将电容的变化信号转化为振荡信号频率的信号变换电路、根据振荡信号频率计算水分含量的第一单片机系统及与主控系统相互传送信息的第一无线通信模块，该主控系统包括负责受控系统的监控与运行的第二单片机系统及与受控系统相互传送信息的第二无线通信模块。

3、  根据权利要求2所述的基于无线微机控制的土壤湿度测量装置，其特征在于：该受控系统的数量有多个，且该主控系统与多个受控系统组成星型网络拓扑结构。

4、  根据权利要求3所述的基于无线微机控制的土壤湿度测量装置，其特征在于：该第一无线通信模块包括检测模块及收发单元，
该检测模块用于检测通信频道是否被其他受控系统占用，当检测到通信频道被占用时，该受控系统进入等待状态，当检测到通信频道未被占用时，该受控系统通过收发单元发送数据到主控系统。

5、  根据权利要求4所述的基于无线微机控制的土壤湿度测量装置，其特征在于：该第一、第二单片机系统均包括单片机及连接至单片机上的晶体振荡电路、复位电路、调试接口和液晶显示模块。

6、  根据权利要求1至5任一项所述的基于无线微机控制的土壤湿度测量装置，其特征在于：该受控系统与主控系统连接至一太阳能供电系统，该太阳能供电系统包括太阳能电池板、充电控制电路及蓄电池。

基于无线微机控制的土壤湿度测量装置
技术领域
本发明涉及基于无线微机控制的土壤湿度测量装置，特别适用于山地、丘陵等土壤湿度相差较大、不利于测量数据有线传输的大地块农田。
背景技术
农田信息采集系统是保证农业生产实现高产、高效的有力措施。传统的农田信息采集系统中各个传感器、执行机构及数据采集终端一般通过总线的方式通信，此种数据采集及传输、控制方式需要大量的连线，错综复杂的连线给田间的生产、管理及整个农田信息采集系统的维护带来不便。
发明内容
针对现有技术特点，本发明的目的在于提供一种组网方便、维护成本低的基于无线微机控制的土壤湿度测量装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于无线微机控制的土壤水分测量装置，包括采集土壤水分信号的受控系统及控制受控系统的主控系统，该受控系统与主控系统通过无线通信方式进行信息的传送。
该受控系统包括根据土壤水分变化而使电容量发生变化的土壤水分传感器、将电容的变化信号转化为振荡信号频率的信号变换电路、根据振荡信号频率计算水分含量的第一单片机系统及与主控系统相互传送信息的第一无线通信模块，该主控系统包括负责受控系统的监控与运行的第二单片机系统及与受控系统相互传送信息的第二无线通信模块。
该受控系统的数量有多个，且该主控系统与多个受控系统组成星型网络拓扑结构。
该第一无线通信模块包括检测模块及收发单元，该检测模块用于检测通信频道是否被其他受控系统占用，当检测到通信频道被占用时，该受控系统进入等待状态，当检测到通信频道未被占用时，该受控系统通过收发单元发送数据到主控系统。
该第一、第二单片机系统均包括单片机及连接至单片机上的晶体振荡电路、复位电路、调试接口和液晶显示模块。
该受控系统与主控系统分别由太阳能供电系统供电，该太阳能供电系统包括太阳能电池板、充电控制电路及蓄电池。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
由单片机系统、土壤水分传感器、无线通信模块和太阳能供电系统组成的各个受控单片机系统根据主控系统的单片机系统的控制指令实时或定时测量和传输各土壤水分传感器所在位置周围的土壤水分数据，无线通信模块克服了传统有线传感器网络组网困难、难以维护的缺点。太阳能供电系统有效解决了野外、山间等远离电网的农田中传感器网络的供电问题，且低压供电保证了人畜的安全。
相对于传统的有线传感器网络和有线农田信息采集系统，本装置节约了大量的信号线和供电电线，克服了有线数据采集和传输系统组网难、不便于维护且成本较高的缺点。另外，可任意增删整个数据采集和传输系统中传感器的数量和改变各传感器的位置。
附图说明
图1受控系统的原理框图；
图2主控系统的原理框图；
图3第一或第二单片机系统的原理框图。
具体实施方式
如图1及图2所示，一种基于无线微机控制的土壤水分测量装置，包括采集土壤水分信号的受控系统及控制受控系统的主控系统，该受控系统与主控系统通过无线通信方式进行信息的传送。
该受控系统包括根据土壤水分变化而使电容量发生变化的土壤水分传感器、将电容的变化信号转化为振荡信号频率的信号变换电路、根据振荡信号频率计算水分含量的第一单片机系统及与主控系统相互传送信息的第一无线通信模块，该主控系统包括负责受控系统的监控与运行的第二单片机系统及与受控系统相互传送信息的第二无线通信模块。
该受控系统的数量有多个，且该主控系统与多个受控系统组成星型网络拓扑结构。
如图3所示，该第一、第二单片机系统均包括单片机及连接至单片机上的晶体振荡电路、复位电路、调试接口和液晶显示模块。
本装置中，采用MSP430系列低功耗单片机和nRF905系列无线通信模块作为测量数据的控制和传输系统，土壤水分传感器根据装置要求实时或间隔测量土壤水分含量。液晶显示模块型号为诺基亚3310显示模块。
主控系统(上位机节点)发出包括数据采集和传输在内的各种指令给受控单片机，受控系统(下位机节点)根据接收到的指令实时采集和传输土壤水分数据。受控系统(下位机节点)采集土壤水分传感器的信号并在本节点的诺基亚3310液晶显示模块显示，同时液晶显示器上还显示节点的工作状态，主控系统(上位机节点)的诺基亚3310显示模块上显示各个受控系统(下位机节点)的工作状态。晶体振荡器为单片机提供外部时钟信号。
该第一无线通信模块包括检测模块及收发单元，该检测模块用于检测通信频道是否被其他受控系统占用，当检测到通信频道被占用时，该受控系统进入等待状态，当检测到通信频道未被占用时，该受控系统通过收发单元发送数据到主控系统。
主控系统(上位机节点)通过无线通信模块与受控系统(下位机节点)通信，通过RS-232接口与PC机通信。
该受控系统与主控系统分别通过太阳能供电系统供电，该太阳能供电系统包括太阳能电池板、充电控制电路及蓄电池。采用由太阳能电池板充电的蓄电池供电，解决了野外、山间等远离电网的农田中传感器网络的供电问题，且低压供电保证了人畜的安全。