精细农业多参数无线传感网监测系统的设计.pptx

;;一 相关概念及主要内容;无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)，简称 WSN： 是物联网技术的重要组成部分之一，它是一种无线自组网系统是将传感器技术、网络信息技术和通信技术有机结合为一体的产物，可以实时监测环境中的各项参数，并对这些数据进行比较和处理，最后传给监测人员，因此无线传感器网络可以为精细农业等领域提供很好的帮助，从而实现数字化的农业管理。;监测系统： 通过将传感器及其检测系统、计算机控制器及变量执行设备、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等信息技术集于一体以实现对农作物生长环境的实时监控的系统。;;;二 无线传感网监测系统的构成和原理;二 无线传感网监测系统的构成和原理;二 无线传感网监测系统的构成和原理;二 无线传感网监测系统的构成和原理;二 无线传感网监测系统的构成和原理;;传感器： 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。 通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。; 传感器的主要特性;运算放大器： 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出的高增益电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如下图所示： 一个运算放大器模组一般包括： 一个正输入端(OP_P)、 一个负输入端(OP_N)、 一个输出端(OP_O)。;运算放大器的分类： 开环回路放大器 反相负反馈 闭环负反馈 反相正反馈 闭环正反馈;三 系统主要硬件组成部分;;;运用“虚短”、“虚断”这两个概念，在分析运放线性应用电路时，可以简化应用电路的分析过程。运算放大器构成的运算电路均要求输入与输出之间满足一定的函数关系，因此均可应用这两条结论。如果运放不在线性区工作，也就没有“虚短”、“虚断”的特性。如果测量运放两输入端的电位，达到几毫伏以上，往往该运放不在线性区工作，或者已经损坏。;空气温湿度采集电路设计;土壤温度含水量采集电路设计;其中OUT1 输出土壤温度，OUT2 输出土壤含水量，温度换算关系： T = 60×U －40 式中：T为当前输出温度值，单位是℃；U为测量电压，单位是V；60、40常数。 含水量换算关系： RH = 0.5×U 式中：RH为土壤当前的含水量，单位是%；U为测量电压，单位是V；0.5为常数;CO2 采集电路设计;O2 采集电路设计; op07的功能介绍：Op07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成 电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。;土壤有机质采集电路设计;;下面是对整个系统软件设计过程的具体描述。 本系统主要采用的是C 语言对ARM 编程，内部有很多寄存器，具体软 件工作流程如下： 1. 程序开始后，首先要初始化微处理模块的系统时钟以及各个模块的 时钟、定时器、A/D 等， 2. 读取各个传感器采集空气及土壤中的参数，并把各项参数发送给 ZigBee 数传模块， 3. ZigBee 模块接收，并完成数据通信。 4. 液晶显示器也可实时的显示空气温湿度、光照、CO2、O2 以及土壤 中温湿度、有机质参数的动态变化。;四 系统软件组成部分;成功建立无线传感器网络的关键是ZigBee 短距离无线通信技术及其自组网技术。 ZigBee 是一种基于IEEE 802.0.4 技术标准与网络协议而设计