基于嵌入式技术的农田环境信息采集系统的研究

论文摘要

目前,精准农业是现代农业发展的新潮流,被广泛应用于农业生产。在我国,精准农业取得了较大成就,但还存在许多问题,尤其是农业环境数据的远程采集问题。面向农业生产者应用的信息获取和通讯技术研究仍然十分匮乏,农业信息往往不能快速有效的采集和传输,严重滞后了精准农业的发展和应用。因此,急需一种能够解决现有问题,能够提高农业数据传输的准确性和实时性,同时能方便使用的农业数据传输系统。基于嵌入式系统的农业数据采集系统采用先进的无线通信技术、GPS定位技术和嵌入式技术来解决农业数据的远程采集问题。论文以嵌入式系统为核心,提出和分析了实现系统的关键技术。采用无线通信GPRS网络将现场采集到的有关经纬度、高程、时间以及农田环境数据等信息进行分析和处理,并传送到远程管理中心,为农业生产提供决策支持。它能够解决农业的远程数据采集和传输问题,节省了巨大的通信网络建设和维护费用,对现代农业生产有较大的作用。论文系统研究了构建嵌入式uc/OSII系统的相关理论及最新技术,总结了通用的开发方法。以此为指导,构建了基于ARM & uc/OSII的嵌入式平台,并在此基础上实现了农田环境参数数据的采集,GPS和GPRS数据传输的应用程序开发。系统硬件采用ARM7TDMI核的S3C44B0XI作微处理器,并充分利用开发板上的硬件资源。基于嵌入式的农田环境信息采集系统的研制,为农田环境信息采集提供了一个新的采集方法。论文的创新点在于将嵌入式系统用于农业数据远程采集系统,探讨了用这种技术方案解决农业信息化关键问题的可行性和实施方案。利用了嵌入式操作系统uc/OSII的实时性,解决系统中多个任务并行处理的问题,保障了系统的稳定性、可靠性,提高了系统的运行速度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 现有方法和检测现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 系统整体分析与设计
• 2.1 嵌入式系统的现状和发展趋势
• 2.2 系统的选型与分析
• 2.3 系统硬件总体分析设计
• 2.3.1 微处理器选型
• 2.3.2 硬件系统总体构架设计
• 2.4 系统软件总体设计
• 2.4.1 嵌入式操作系统选型
• 2.4.2 系统软件设计方案
• 2.4.3 软件设计关键技术
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统硬件设计与调试
• 3.1 系统原理图设计
• 3.1.1 主控核心电路设计
• 3.1.2 存储系统电路设计
• 3.1.3 系统电源电路设计
• 3.1.4 系统所用传感器及GPS介绍
• 3.1.5 利用过采样的A/D转换电路设计
• 3.1.6 异步串行通信接口设计
• 3.1.7 传感器接口电路及外接电源转换电路设计
• 3.1.8 LCD显示电路设计
• 3.2 系统PCB设计
• 3.2.1 合理设计原理图
• 3.2.2 PCB布线
• 3.3 硬件调试
• 3.3.1 电源、晶振及复位电路的调试
• 3.3.2 H-JTAG电路的调试
• 3.3.3 SDRAM接口电路的调试
• 3.3.4 FLASH接口电路的调试
• 3.4 本章小结
• 第4章 农田环境信息采集系统软件开发
• 4.1 操作系统UC/OSⅡ在本系统中的应用
• 4.1.1 uc/OSⅡ的移植
• 4.1.2 uc/OSⅡ的任务管理和任务通讯
• 4.2 基于U-BOOT的启动引导程序设计
• 4.3 农田环境信息采集系统应用软件开发
• 4.3.1 系统应用程序总体分析
• 4.3.2 系统的任务划分
• 4.3.3 环境信息采集系统的任务设计与实现
• 4.4 测试结果分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历