專利名稱：帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)作物生長微環(huán)境中基于精確空間位置的二氧化碳濃度采集裝置，具體來說采用8位微控制器、MG811 二氧化碳濃度傳感器以及GPS定位模塊對田間尺度下精確空間位置的農(nóng)作物生長微環(huán)境中的二氧化碳濃度進(jìn)行采集，并利用ZigBee無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線傳輸。
技術(shù)背景目前，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正在向精準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是20世紀(jì)80年代初期國際農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展起來的一門新興的跨學(xué)科綜合技術(shù)，它是在現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、工程技術(shù)等一系列高新技術(shù)最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種重要的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形式，具備合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)。農(nóng)田信息采集技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施過程中起著重要的作用，將低成本、高效率的智能化設(shè)備應(yīng)用于農(nóng)田信息采集，獲取田間尺度下影響農(nóng)作物生長的溫濕度、光照、二氧化碳濃度等多種基于精確空間位置的實(shí)時動態(tài)微環(huán)境信息，能夠更好的推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施。GPS (Global Positioning System)是衛(wèi)星測時測距導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)(Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System)的英文縮寫，簡稱“全球定位系統(tǒng)”。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時性的導(dǎo)航、定位和定時的功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。GPS的發(fā)展，為獲取農(nóng)田信息時同步獲取位置信息提供了一個方便的選擇。GPS設(shè)備可以提供精準(zhǔn)的空間位置信息，將GPS技術(shù)與農(nóng)田信息獲取相結(jié)合，在獲取農(nóng)田信息的同時同步獲取空間位置信息，因而獲得農(nóng)田中各個空間位置的實(shí)時動態(tài)微環(huán)境信息，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)施提供數(shù)據(jù)支持。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及農(nóng)田微環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被越來越多的應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)特別是微環(huán)境信息的數(shù)據(jù)采集。ZigBee技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一種，具有成本低、功耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大、數(shù)據(jù)傳輸可靠等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍很廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、易于推廣的田間尺度下基于精確空間位置的二氧化碳濃度采集節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)，具有控制器，還包括與控制器相連的用于向控制器提供二氧化碳濃度的二氧化碳濃度采集模塊；與控制器相連的用于提供精確空間位置的GPS定位模塊；與控制器相連的用于進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)腪igBee無線通信模塊。所述的二氧化碳濃度采集模塊與控制器的一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)接口相連，由二氧化碳傳感器MG811和集成運(yùn)算放大器TLC271組成。[0008]所述的GPS定位模塊與控制器的I/O 口相連，采用模擬串口時序來接收GPS定位模塊輸出的坐標(biāo)信息。所述的ZigBee無線通信模塊與控制器的串口相連，由無線射頻芯片CC2530組成，用來進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸。

圖I是本實(shí)用新型的整體框圖；圖2是本實(shí)用新型二氧化碳濃度采集模塊電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型GPS定位模塊電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型ZigBee無線通/[目模塊電路原理圖；圖5是本實(shí)用新型的電源電路原理圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型的帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)，將基于精確空間位置的農(nóng)作物生長微環(huán)境中的環(huán)境因子二氧化碳濃度通過傳感器采集到單片機(jī)后，經(jīng)過單片機(jī)處理后將數(shù)據(jù)通過無線通信模塊傳輸?shù)街鳈C(jī)節(jié)點(diǎn)。如圖I所示，本實(shí)用新型的帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)，具有控制器(I)，還包括與控制器相連的用于向控制器提供二氧化碳濃度的二氧化碳濃度采集模塊(2);與控制器相連的用于提供精確空間位置的GPS定位模塊(3);與控制器相連的用于進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)腪igBee無線通信模塊(4);與控制器和ZigBee無線通信模塊相連的用于提供電源的電源模塊(5)。如圖2所示，二氧化碳濃度采集模塊由二氧化碳傳感器MG811和集成運(yùn)算放大器TLC271組成，MG811輸出的電壓信號經(jīng)過放大電路放大后傳輸給控制器的A D C接口，完成數(shù)據(jù)信號的輸入。如圖3所示，GPS定位模塊采用全球衛(wèi)星定位接收芯片Gstar系列GS-89組成，通過控制器的I/O 口相連，采用模擬串口時序來完成GPS坐標(biāo)信息的接收。如圖4所示，ZigBee無線通信模塊采用無線射頻芯片CC2530，通過控制器的串口相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸。如圖5所示，控制器和ZigBee無線通信模塊采用3. 3V電壓，故采用電源集成穩(wěn)壓芯片AMSl117，將供電電壓轉(zhuǎn)換成3. 3V電壓。
權(quán)利要求1.一種帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)，具有控制器(I)，其特征在于，還包括與控制器(I)相連的二氧化碳濃度采集模塊(2);與控制器(I)相連的GPS定位模塊(3);與控制器(I)相連的ZigBee無線通信模塊(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的二氧化碳濃度采集模塊(2)與控制器(I)的一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)接口相連，用于測量傳感器輸出的模擬電壓，從而轉(zhuǎn)換成二氧化碳濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的GPS定位模塊(3)與控制器(I)的I/O 口相連，采用模擬串口時序來接收GPS定位模塊輸出的坐標(biāo)信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述的ZigBee無線通信模塊(4)與控制器(I)的串口相連，用于數(shù)據(jù)無線傳輸。
專利摘要一種帶有定位功能的二氧化碳濃度無線采集節(jié)點(diǎn)，用于農(nóng)作物生長微環(huán)境中基于精確空間位置的二氧化碳濃度的采集，并采用ZigBee無線通信模塊進(jìn)行二氧化碳濃度與空間位置坐標(biāo)的傳輸。所述節(jié)點(diǎn)包括ATmega8L控制器(1)；二氧化碳濃度采集模塊(2)；GPS定位模塊(3)；ZigBee無線通信模塊(4)；電源模塊(5)。結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號G01N27/26GK202562881SQ20122024710
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者田立國, 劉玥, 李猛, 盧勝利, 吳興利 申請人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)