便携式土壤湿度检测仪的研究与设计

论文摘要

土壤水分对农作物的生长有着重要的影响,是制造有机物质的原料;水分的多少影响作物的光合作用,影响作物内营养物质的吸收和转运,支持和保持作物细胞组织的紧张度,使植物植株茎叶挺直;水分是作物体本身最大组成部分,它给植物的蒸腾作用,用以调节植株体温和整个生理过程;水分还影响作物的开花、授粉、受精及病虫害的发生与发展,选择合适的湿度范围,才能使植物更好的生长,因此要对土壤的湿度有着严格的控制。随着现代计量技术管理规范和现代科学技术日新月异的发展,土壤湿度的实时、在线检测是科研、农业生产及计量检测技术机构所面临的课题,它既要求对土壤湿度的准确性、均匀性、波动性进行科学公正的计量检测,同时又要求能够实现在被测现场快速、规范地完成实时检测的工作。现代微电子技术和计算机技术的发展将土壤湿度检测仪的研究推向了一个新阶段。智能化、高精度、多类型、多功能土壤湿度检测仪的研制势在必行。论文对土壤湿度检测仪的研究背景,意义及国内外发展现状进行了分析研究,结合我国国情提出课题的研究目标是能够实现数据无线传输的便携式土壤湿度检测仪。整个系统分为主机和从机,从机将采集得土壤湿度数据进行处理并存储在存储器中,然后通过无线传输模块发送给主机,主机通过无线接收模块接收数据,不但可以在液晶屏上可以显示实时和历史数据,还可以将数据通过USB口传送到PC机上。系统通过选择合适的元器件提高系统的稳定性和数据的准确性,先分别对各个模块进行调试,然后综合各个模块进行系统的总体调试,使其性能符合预期要求。系统功能实现后在果园实际环境下进行了无线传输距离的实验,并通过与国外先进仪器和传统烘干法的对比试验对本仪器数据的准确性进行了验证,系统符合农业生产需求,具实用竞争力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 土壤湿度检测仪器的发展和研究现状
• 1.2 土壤湿度检测仪的功能及特点
• 1.3 土壤湿度检测仪的技术参数
• 2 系统的硬件设计
• 2.1 系统的硬件结构及工作原理
• 2.2 FDS100 传感器的工作原理
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 FDS100 传感器的特点
• 2.2.3 数据处理
• 2.2.4 FDS100 系统硬件电路图
• 2.2.5 小结
• 2.3 液晶显示模块的工作原理
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 液晶显示器的特点
• 2.3.3 HY-12864E 液晶显示模块的结构特性及应用
• 2.3.4 小结
• 2.4 非易失性铁电存储器 FM31256 的硬件设计
• 2.4.1 引言
• 2.4.2 铁电介质读写存储器FRAM 的概述
• 2.4.3 FM31256 的硬件特性及与单片机的接口设计
• 2.4.4 小结
• 2.5 无线传输模块的硬件设计
• 2.5.1 引言
• 2.5.2 芯片介绍
• 2.5.3 无线传输模块的接口设计
• 2.5.4 小结
• 2.6 通用串行总线USB 的硬件设计
• 2.6.1 引言
• 2.6.2 USB 总线系统体系
• 2.6.3 USB 总线接口芯片CH375 的特点及内部结构
• 2.6.4 CH375 与单片机的接口设计
• 3 系统软件设计
• 3.1 数据采集模块软件设计
• 3.2 液晶显示模块软件设计
• 3.2.1 控制原理与时序
• 3.2.2 软件设计
• 3.3 存储器FM31256 的软件设计
• 3.4 无线传输模块的软件设计
• 3.4.1 nRF905 的初始化配置
• 3.4.2 nRF905 工作模式设置
• 3.4.3 nRF905 与微处理器的SPI 通信
• 3.4.4 无线数据通信的实现
• 3.5 USB 口传输模块软件设计
• 4 实验结果与分析
• 4.1 系统各模块正常工作验证
• 4.1.1 实验方法
• 4.1.2 实验结果与分析
• 4.2 数据准确性的对比试验
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 实验结果与分析
• 5 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 作者简介
• 致谢