專利名稱：一種溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，屬于溫室數(shù)據(jù)采集領域。
背景技術：
我國設施農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢是由粗放管理向綜合控制發(fā)展，向生物環(huán)境控制和栽培管理智能化、網(wǎng)絡化、資源優(yōu)化利用和產(chǎn)品的無公害化發(fā)展。其中，溫室生物環(huán)境信息獲取技術將會在溫室智能化管理中發(fā)揮重要的作用。目前，國內(nèi)溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成化程度比較高，采集裝置與傳感器組之間的連接固定，采集裝置連接的傳感器的種類和個數(shù)非常多，而且該采集系統(tǒng)大都成套銷售，適合運用在需要采集各種環(huán)境參數(shù)的溫室中。而對于國內(nèi)大部分小型溫室而言，只需檢測環(huán)境參數(shù)中的一種量或某幾種量的變化，或許只是某個季節(jié)使用而已，使用現(xiàn)有的采集系統(tǒng)將會造成資源的浪費，而溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中傳感器的價格相當昂貴，一般經(jīng)營者無法承受起每個溫室大棚都設置這種溫室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高昂成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是解決現(xiàn)有溫室環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成本高，無法靈活適用于各種不同的溫室環(huán)境，從而提出一種溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置。本實用新型為解決上述技術問題而提出一種溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，該采集裝置包括傳感器接口電路、微處理器、編碼電路、液晶顯示模塊、無線通信模塊和電源模塊，傳感器接口電路與微處理器的輸入端口相連，微處理器的輸出端與液晶顯示模塊和無線通信模塊相連，編碼電路與微處理器的輸入端口相連，用于對該采集裝置的地址和與之相連傳感器的地址進行編碼，電源模塊為傳感器接口電路、處理器和液晶顯示模塊提供電源。所述的編碼電路包括一組棚號撥碼開關、一組采集裝置號撥碼開關和一組傳感器序號撥碼開關，每組撥碼開關的一側(cè)的撥碼端子與微處理器輸出端相對應數(shù)量的輸出端口相連，每組撥碼開關另一側(cè)的撥碼端子相互短接后連入處理器的一個輸入端口上，與撥碼開關端子相連的處理器的每個輸出端口上都連有上拉電阻。所述的傳感器接口電路用于連接多種傳感器，模擬量傳感器通過該傳感器接口電路與微處理器的AD轉(zhuǎn)換口相連，數(shù)字量傳感器通過該傳感器接口電路與處理器的I/O相連。所述的傳感器接口電路與微處理器的AD轉(zhuǎn)換口之間設置有信號放大電路，該信號放大電路包括濾波模塊和放大模塊，用來對由傳感器接口電路傳送過來的模擬量信號進行濾波和放大處理。所述的無線通信模塊與微處理器的通訊連接，用于將微處理器采集處理過的信息通過無線方式發(fā)送給上位機。所述的無線通信模塊為zigbee無線數(shù)據(jù)通信模塊。[0010]所述的微處理器采用STC12C5A60S2單片機。所述的液晶顯示模塊為IXD1602液晶顯示器。本實用新型通過微處理器和傳感器接口電路與溫室中所需的各種傳感器相連，并利用編碼電路對傳感器的地址進行編碼，最后通過無線通信模塊將采集到的傳感器的數(shù)據(jù)及其所在棚號、棚內(nèi)采集序號發(fā)送給PC機進行處理。本實用新型能夠根據(jù)溫室環(huán)境需要，只與所需要傳感器相連，可以靈活運用于各種小型溫室。

圖I是本實用新型的一種溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
做進一步說明。 如圖I所示，本實用新型的一種溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置包括微處理器、傳感器接口電路、信號放大電路、編碼電路、無線通訊模塊、液晶顯示模塊和電源模塊。所述微處理器為低價位STC12C5A60S2單片機，集成10位8路AD轉(zhuǎn)換器，具備串行設備接口、看門狗和保密功能，滿足溫室一般環(huán)境參數(shù)測量，其中具有AD轉(zhuǎn)換功能的6路I/O 口用于轉(zhuǎn)換模擬傳感信號，其中第二串口用于支持雙標準串口通訊的傳感器，其中一組普通I/O用于連接以I2C或SPI數(shù)字通訊信號的傳感器，其中第一串口用于和無線通信模塊通信，其他I/O用于連接液晶顯示屏和輔助功能鍵；信號放大電路將毫伏級電壓信號經(jīng)過濾波和兩級放大電路放大成伏級電壓信號，運放選用雙通道輸入、可單電源供電、低功耗的運算放大器LM358，mA級電流信號在輸出口與地之間接一精密電阻，使之輸出變成伏級電壓信號，測試放大電路設有放大倍數(shù)調(diào)節(jié)和放大后的信號電壓分壓可調(diào)電阻，配合液晶屏提示實現(xiàn)傳感器量程的調(diào)節(jié)；編碼電路，包括一組棚號撥碼開關、一組采集裝置號撥碼開關和一組傳感器序號撥碼開關，每組撥碼開關的一側(cè)的撥碼端子與微處理器輸出端相對應數(shù)量的輸出端口相連，每組撥碼開關另一側(cè)的撥碼端子相互短接后連入處理器的一個輸入端口上，與撥碼開關端子相連的處理器的每個輸出端口上都連有排阻，通過位選信號線I/O 口逐個置低，依次讀取所設傳感器棚號、序號和傳感器種類編碼，節(jié)約了微處理器I/O的開銷；液晶顯示屏為LCD1602液晶顯示器，其體積小巧，價格低廉，易于操作。其工作過程如下當本實用新型的裝置被放置在溫室大棚中的某一位置時，可根據(jù)需要獲得該處的環(huán)境參數(shù)信息的要求，選取對應的數(shù)種傳感器，如水位、二氧化碳和光照度等，通過接口電路安裝在該溫室環(huán)境參數(shù)無線數(shù)據(jù)采集裝置上，對于模擬量傳感器，先區(qū)分其輸出為何種信號，根據(jù)其特性選取接口電路輸入口，該裝置提供2路伏級、2路毫伏級和2路毫安級的傳感器信號輸入，選定接口后，將該接口對于的傳感器編碼位置底，同時啟用輔助功能鍵，并根據(jù)液晶屏上的操作提示，完成模擬量傳感器的信號量程及該信號與所測參數(shù)之間的倍率設定，其次再將接入對于的接口電路中，最后匹配好相應的電壓供電，對于數(shù)字量傳感器，首先必須明確為何種類型的數(shù)字通信協(xié)議，然后根據(jù)裝置上I/O標示提示，通過接口電路完成各功能I/O線的鏈接，同時給傳感器編碼，此時，液晶屏上會給出傳感器驅(qū)動名稱，選取對于的驅(qū)動程序即可，最后選擇正確的電壓供電，同一溫室大棚內(nèi)的傳感器棚號編碼相同，序號編碼必須不同，經(jīng)設定過的溫室環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集裝置及其傳感器編碼不會改變，通過輔助鍵盤設定的傳感器參數(shù)值儲存于微處理器的IKB的EEPROM中，即使系統(tǒng)掉電或因干擾導致看門狗重啟系統(tǒng)，該裝置初始化參數(shù)不會丟失，不影響系統(tǒng)的工作。模擬傳感器信號經(jīng)信號放大電路處理濾波后送入微處理器的AD轉(zhuǎn)換口，數(shù)字量直接靠處理器里面的驅(qū)動讀取，微處理器根據(jù)每一種傳感器的編碼值和通過輔助功能鍵設定的值，進行對每一種傳感器的操作。未鏈接的傳感器I/O接口，處理器不給于掃描，以提高系 統(tǒng)執(zhí)行的效率和穩(wěn)定性，讀取的值經(jīng)處理后儲存成一個包含傳感器類型、個數(shù)及其對應的值，同時計入該裝置布于的棚號和序號編碼的數(shù)據(jù)表，通過無線通信模塊發(fā)送到主節(jié)點，供PC讀取、處理和顯示。PC機上位機軟件根據(jù)多個裝置發(fā)過來數(shù)據(jù)表，提取傳感器信息和傳感器歸屬的棚號，并可快速的得到每一個溫室大棚的環(huán)境生態(tài)參數(shù)。
權利要求1.一種溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于該采集裝置包括傳感器接口電路、微處理器、編碼電路、液晶顯示模塊、無線通信模塊和電源模塊，傳感器接口電路與微處理器的輸入端口相連，微處理器的輸出端與液晶顯示模塊和無線通信模塊相連，編碼電路與微處理器的輸入端口相連，用于對該采集裝置的地址和與之相連傳感器的地址進行編碼，電源模塊為傳感器接口電路、處理器和液晶顯示模塊提供電源。
2.根據(jù)權利要求I所述的溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的編碼電路包括一組棚號撥碼開關、一組采集裝置號撥碼開關和一組傳感器序號撥碼開關，每組撥碼開關的一側(cè)的撥碼端子與微處理器輸出端相對應數(shù)量的輸出端口相連，每組撥碼開關另一側(cè)的撥碼端子相互短接后連入處理器的一個輸入端口上，與撥碼開關端子相連的處理器的每個輸出端口上都連有上拉電阻。
3.根據(jù)權利要求2所述的溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的傳感器接口電路用于連接多種傳感器，模擬量傳感器通過該傳感器接口電路與微處理器的AD轉(zhuǎn)換口相連，數(shù)字量傳感器通過該傳感器接口電路與處理器的I/O相連。
4.根據(jù)權利要3求所述的溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述的傳感器接口電路與微處理器的AD轉(zhuǎn)換口之間設置有信號放大電路，該信號放大電路包括濾波模塊和放大模塊，用來對由傳感器接口電路傳送過來的模擬量信號進行濾波和放大處理。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的無線通信模塊與微處理器通訊連接，用于將微處理器采集處理過的信息通過無線方式發(fā)送給上位機。
6.根據(jù)權利要求5所述的溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的無線通信模塊為zigbee無線數(shù)據(jù)通信模塊。
7.根據(jù)權利要求2或3所述的溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的微處理器采用STC12C5A60S2單片機。
8.根據(jù)權利要求1、2或3所述的溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的液晶顯示模塊為IXD1602液晶顯示器。
專利摘要本實用新型涉及一種溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置,屬于溫室數(shù)據(jù)采集領域。該溫室環(huán)境信息無線數(shù)據(jù)采集裝置包括微處理器、傳感器接口電路、信號放大電路、編碼電路、無線通訊模塊、液晶顯示模塊和電源模塊，傳感器接口電路與微處理器的輸入端口相連，微處理器的輸出端與液晶顯示模塊相連，編碼電路與微處理器的輸入端口相連，用于對該采集裝置的地址和與之相連的傳感器進行編碼，電源模塊為傳感器接口電路、處理器和液晶顯示模塊提供電源。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，依靠其靈活的組合性和較強的通用性能夠在各種溫室環(huán)境中使用，大大降低溫室數(shù)據(jù)采集裝置的成本，易于更好地服務現(xiàn)階段我國大部分小型溫室。
文檔編號G08C17/02GK202523197SQ201220001219

公開日2012年11月7日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權日2012年1月4日
發(fā)明者張伏, 毛鵬軍, 王俊, 鄧桂陽, 邱兆美, 閔俊杰 申請人:河南科技大學