一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)包括信號采集單元、單片機和上位機，所述信號采集單元，用于采集土壤鹽分濃度信息并發(fā)送給所述單片機；所述單片機，用于同步對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯示；所述上位機，用于監(jiān)控所述單片機的工作狀態(tài)。本發(fā)明主要用于對空間上多個觀測點進行土壤鹽分濃度的實時觀測，從而輕松、快捷、準確、全面的掌握鹽分在整個空間上的變化過程，節(jié)省了大量的人力、物力。
【專利說明】
一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種土壤鹽分濃度監(jiān)測系統(tǒng)及方法，具體的涉及一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤鹽漬化、咸水下移、海水入侵等是土壤和地下水所面臨的嚴峻環(huán)境問題。對土壤中鹽分運移規(guī)律的研究可以為該類實際問題的解決提供科學(xué)的理論依據(jù)，對實現(xiàn)地下水資源科學(xué)管理、土壤鹽漬化防治有重要意義。對土壤中鹽分濃度進行觀測可為土壤鹽分運移問題的研究提供不可或缺的數(shù)據(jù)支撐。室內(nèi)實驗是研究土壤鹽分運移規(guī)律的重要方法，一般采用水箱或土柱作為鹽分運移場。在室內(nèi)土壤鹽分運移實驗中，使用較為普遍的鹽分濃度觀測方式有兩種，一種為直接取樣觀測，另一種為傳感器觀測。取樣觀測法對水箱或土柱的設(shè)計要求較為簡單，獲取的溶液信息較為完整，但取樣過程中對鹽分運移場內(nèi)流場的擾動較大，且在水壓較高或者較低時取樣較為困難。傳感器觀測以其精度高、操作方便、不破壞流場等諸多優(yōu)點在土壤鹽分濃度觀測中得到越來越普遍的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有用于土壤鹽分濃度觀測的傳感器及觀測儀器均采用單點單次觀測，能夠?qū)Χ帱c進行實時濃度觀測的系統(tǒng)較為少見。然而，在土壤鹽分運移實驗過程中，為了能夠全面監(jiān)測鹽分的運移過程，常需要對多個點位同時進行鹽分濃度觀測。除此之外，土壤鹽分運移過程常常需要持續(xù)幾天甚至十幾天的時間，在鹽分運移過程中均需要對土壤鹽分進行實時觀測。目前所用的觀測儀器完成多點長時間實時觀測任務(wù)均存在較大困難，或需耗費大量的人力、物力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單、監(jiān)測精度高、節(jié)省人力物力的基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，包括信號采集單元、單片機和上位機，
[0006]所述信號采集單元，用于采集土壤鹽分濃度信息并發(fā)送給所述單片機；
[0007]所述單片機，用于同步對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯不;
[0008]所述上位機，用于監(jiān)控所述單片機的工作狀態(tài)。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)利用單片機原理，單片機可以實現(xiàn)對多個觀測點的信號采集單元的數(shù)據(jù)進行實時處理、傳輸、存儲和顯示;上位機可通過有線、無線方式與單片機連接，實現(xiàn)監(jiān)控單片機的工作狀態(tài)，較好的實現(xiàn)了對土壤鹽分的實時觀測;本發(fā)明主要用于對空間上多個觀測點進行土壤鹽分濃度的實時觀測，從而輕松、快捷、準確、全面的掌握鹽分在整個空間上的變化過程，節(jié)省了大量的人力、物力。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0011]進一步，所述信號采集單元包括FJA-10型土壤鹽分傳感器以及與其配套使用的FJA-1l型鹽分傳感器變送器，所述FJA-10型土壤鹽分傳感器用于監(jiān)測土壤鹽分濃度并輸出電導(dǎo)信號，所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器用于將所述電導(dǎo)信號轉(zhuǎn)換成電壓模擬信號。
[0012]采用上述進一步方案的有益效果是:FJA-10型土壤鹽分傳感器在傳統(tǒng)陶瓷鉑電極的基礎(chǔ)上進行改進，采用石墨電極和具有溫度補償作用的熱敏電阻，具有電極靈敏度高、電極性能穩(wěn)定、適用于高電導(dǎo)等特點;FJA-1l型鹽分傳感器變送器反應(yīng)靈敏。
[0013]進一步，所述單片機包括處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲存器、顯示器和串口通信模塊，
[0014]所述處理器，其用于根據(jù)單片機原理綜合控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲存器、顯示器和串口通信模塊的分工協(xié)作；
[0015]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其用于在所述處理器的控制下根據(jù)電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程同時將多個觀測點的所述信號采集單元采集的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成能夠被所述處理器直接使用的時間和幅度離散的土壤鹽分濃度的數(shù)字信號；
[0016]所述儲存器，其用于在所述處理器的控制下對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多個觀測點的土壤鹽分濃度數(shù)字信號進行存儲；
[0017]所述顯示器，其用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多個觀測點的土壤鹽分濃度數(shù)字信號進行顯示；
[0018]所述串口通信模塊，其用于為所述處理器和所述上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交流提供傳輸通道。
[0019]進一步，所述處理器為基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位處理器STM32F103RCT6;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為兩片8通道24位△ - Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADSl256;所述儲存器為兩張8G容量SD卡；所述顯示器為2.5寸液晶顯示屏;所述串口通信模塊為HC-05型藍牙模塊。
[0020]采用上述進一步方案的有益效果是:模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用兩片8通道24位Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1256，實現(xiàn)對最多16個信號采集單元的信號進行轉(zhuǎn)換;儲存器采用兩張8G容量SD卡輪流儲存，每張卡儲存周期為24h，數(shù)據(jù)存儲格式為TXT格式，方便對數(shù)據(jù)進行后期處理;顯示器采用2.5寸液晶顯示屏，可實時顯示多個傳感器上采集的鹽分濃度值及觀測時間；串口通信模塊采用HC-05型藍牙模塊，可自由設(shè)定主機或從機，實現(xiàn)單片機與上位機之間的信息傳遞。
[0021]進一步，還包括電源管理單元，所述電源管理單元用于給所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器提供12V的直流電壓，用于給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供5V的直流電壓，還用于給所述處理器和顯示器提供3.3V的直流電壓。
[0022]采用上述進一步方案的有益效果是:12V直流電壓由外部適配器接入，其輸出電流為2A，可滿足系統(tǒng)16路傳感器變送器的電流需求；5V直流電壓由高效率降壓穩(wěn)壓器LM2676S-5.0提供，其轉(zhuǎn)換效率高達94%，大大降低了系統(tǒng)的功耗;3.3V直流電壓由低壓降壓穩(wěn)壓器AMSl 117-3.3提供，該低壓降壓穩(wěn)壓器AMSl 117-3.3具有過熱切斷和限流功能。
[0023]進一步，還包括備用電源，所述備用電源用于給所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器提供12V的直流電壓，用于給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供5V的直流電壓，還用于給所述處理器和顯示器提供3.3V的直流電壓，所述備用電源為有一塊容量為6800mAh的12V鋰電池。
[0024]采用上述進一步方案的有益效果是:本發(fā)明還帶有一塊容量為6800mAh的12V鋰電池作為備用電源，以保證在交流供電出現(xiàn)問題時儀器的正常運轉(zhuǎn)，備用電源能夠維持系統(tǒng)連續(xù)工作7個小時。
[0025]進一步，所述電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程為
[0026]y = k2*x2+ki*x+ko
[0027]其中，X為所述電壓模擬信號，y為土壤鹽分濃度值，k^khko分別為所述信號采集單元的探頭的屬性系數(shù)。
[0028]進一步，所述上位機是基于C語言開發(fā)的，所述上位機中設(shè)有用戶設(shè)置模塊、測量控制模塊、數(shù)值顯示模塊、繪圖模塊和方程參數(shù)模塊，
[0029]所述用戶設(shè)置模塊，其用于控制整個基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)的開關(guān)、設(shè)置所述串口通信模塊的串口編號，以及通過設(shè)置所述處理器中的計時數(shù)值以控制所述信號采集單元采樣的間隔；
[0030]所述測量控制模塊，其用于顯示所述儲存器的容量和余量、控制所述顯示器的開關(guān)，以及控制是否顯示所述信號采集單元的探頭的校正參數(shù)；
[0031]所述數(shù)值顯示模塊，其用于實時顯示所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多通道的土壤鹽分濃度數(shù)值；
[0032]所述繪圖模塊，其用于實時繪制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多通道的土壤鹽分濃度變化趨勢圖；
[0033]所述方程參數(shù)模塊，其用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的信號轉(zhuǎn)換參數(shù)進行設(shè)置。
[0034]采用上述進一步方案的有益效果是:本發(fā)明在對土壤鹽分進行觀測時，根據(jù)不同的工作條件和土壤質(zhì)地，為了提高數(shù)據(jù)的精度和有效性，需要對觀測頻率和一些轉(zhuǎn)換方程參數(shù)進行設(shè)置和更改，因此需要上位機對單片機進行控制以實現(xiàn)以上功能需求，上位機基于C語言進行開發(fā)，可以增強軟件的可讀性和穩(wěn)定性。
[0035]進一步，所述方程參數(shù)模塊中的信號轉(zhuǎn)換參數(shù)為所述電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程中的k2，ki，ko。
[0036]基于上述一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測方法。
[0037]一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測方法，利用上述所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分濃度實時觀測系統(tǒng)進行觀測，包括以下步驟，
[0038]SI，所述信號采集單元采集土壤鹽分濃度信息并發(fā)送給所述單片機；
[0039]S2，所述單片機同步對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯示；
[0040]所述單片機在基于單片機原理的控制下對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯示的同時，所述上位機監(jiān)控所述單片機的工作狀態(tài)。
[0041]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測方法利用單片機原理，單片機可以實現(xiàn)對多個觀測點的信號采集單元的數(shù)據(jù)進行實時處理、傳輸、存儲和顯示;上位機可通過有線、無線方式與單片機連接，實現(xiàn)監(jiān)控單片機的工作狀態(tài)，較好的實現(xiàn)了對土壤鹽分的實時觀測;本發(fā)明主要用于對空間上多個觀測點進行土壤鹽分濃度的實時觀測，從而輕松、快捷、準確、全面的掌握鹽分在整個空間上的變化過程，節(jié)省了大量的人力、物力。
【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0043]圖2為本發(fā)明一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)的信號關(guān)系轉(zhuǎn)換圖；
[0044]圖3為本發(fā)明一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0045]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0046]如圖1和圖2所示，一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，包括信號采集單元、單片機和上位機，
[0047]所述信號采集單元，用于采集土壤鹽分濃度信息并發(fā)送給所述單片機；
[0048]所述單片機，用于同步對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯不;
[0049]所述上位機，用于監(jiān)控所述單片機的工作狀態(tài)。
[0050]在本具體實施例中:
[0051]所述信號采集單元包括FJA-10型土壤鹽分傳感器以及與其配套使用的FJA-1l型鹽分傳感器變送器，所述FJA-10型土壤鹽分傳感器用于監(jiān)測土壤鹽分濃度并輸出電導(dǎo)信號，所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器用于將所述電導(dǎo)信號轉(zhuǎn)換成電壓模擬信號。FJA-10型土壤鹽分傳感器在傳統(tǒng)陶瓷鉑電極的基礎(chǔ)上進行改進，采用石墨電極和具有溫度補償作用的熱敏電阻，具有電極靈敏度高、電極性能穩(wěn)定、適用于高電導(dǎo)等特點;FJA-1l型鹽分傳感器變送器反應(yīng)靈敏。所述FJA-10型土壤鹽分傳感器的鹽分測量范圍為0.01-0.3mol/L，最小讀數(shù)為0.0lmo 1/L，F(xiàn)JA-1O型土壤鹽分傳感器和FJA-1I型鹽分傳感器變送器配套測量精度優(yōu)于5%。
[0052]所述單片機包括處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲存器、顯示器和串口通信模塊，所述處理器，其用于根據(jù)單片機原理綜合控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲存器、顯示器和串口通信模塊的分工協(xié)作;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其用于在所述處理器的控制下根據(jù)電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程同時將多個觀測點的所述信號采集單元采集的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成能夠被所述處理器直接使用的時間和幅度離散的土壤鹽分濃度的數(shù)字信號;所述儲存器，其用于在所述處理器的控制下對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多個觀測點的土壤鹽分濃度數(shù)字信號進行存儲;所述顯示器，其用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多個觀測點的土壤鹽分濃度數(shù)字信號進行顯示;所述串口通信模塊，其用于為所述處理器和所述上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交流提供傳輸通道。
[0053]所述處理器為基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位處理器STM32F103RCT6;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為兩片8通道24位△ -Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADSl256;所述儲存器為兩張SG容量SD卡;所述顯示器為2.5寸液晶顯示屏;所述串口通信模塊為HC-05型藍牙模塊。模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用兩片8通道24位Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1256，實現(xiàn)對最多16個信號采集單元的信號進行轉(zhuǎn)換;儲存器采用兩張8G容量SD卡輪流儲存，每張卡儲存周期為24h，數(shù)據(jù)存儲格式為TXT格式，方便對數(shù)據(jù)進行后期處理;顯示器采用2.5寸液晶顯示屏，可實時顯示多個傳感器上采集的鹽分濃度值及觀測時間；串口通信模塊采用HC-05型藍牙模塊，可自由設(shè)定主機或從機，實現(xiàn)單片機與上位機之間的信息傳遞。
[0054]在具體的電路連接中，所述3了]\02?1031?(^6包括引腳?六0、？六1、？六2、？六11、？六12和CP4，所述 ADS1256包括引腳 SCLK、DIN、DOUT、DRDY 和 CS，兩片所述 ADS1256 的 SCLK、DIN、D0UT和DRDY引腳分別對應(yīng)共用所述STM32F103RCT6的PAO、PA、PA2和PAl I引腳，兩片所述ADS1256的使能引腳CS_1，CS_2分別與所述STM32F103RCT6的PAl 2和PC4引腳相連。
[0055]本發(fā)明還包括電源管理單元，所述電源管理單元用于給所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器提供12V的直流電壓，用于給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供5V的直流電壓，還用于給所述處理器和顯示器提供3.3V的直流電壓。12V直流電壓由外部適配器接入，其輸出電流為2A，可滿足系統(tǒng)16路傳感器變送器的電流需求;5V直流電壓由高效率降壓穩(wěn)壓器LM2676S-5.0提供，其轉(zhuǎn)換效率高達94 %，大大降低了系統(tǒng)的功耗;3.3V直流電壓由低壓降壓穩(wěn)壓器AMS1117-3.3提供，該低壓降壓穩(wěn)壓器AMSl 117-3.3具有過熱切斷和限流功能。
[0056]另外，本發(fā)明還包括一塊容量為6800mAh的12V鋰電池作為備用電源，以保證在交流供電出現(xiàn)問題時儀器的正常運轉(zhuǎn)，備用電源能夠維持系統(tǒng)連續(xù)工作7個小時。所述備用電源用于給所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器提供12V的直流電壓，用于給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供5V的直流電壓，還用于給所述處理器和顯示器提供3.3V的直流電壓。
[0057]所述電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程為y= k2*x2+ki*x+ko，其中，x為所述電壓模擬信號，y為土壤鹽分濃度值，I^khko分別為所述信號采集單元的探頭的屬性系數(shù)。
[0058]本發(fā)明在對土壤鹽分進行觀測時，根據(jù)不同的工作條件和土壤質(zhì)地，為了提高數(shù)據(jù)的精度和有效性，需要對觀測頻率和一些轉(zhuǎn)換方程參數(shù)進行設(shè)置和更改，因此需要上位機對單片機進行控制以實現(xiàn)以上功能需求，上位機基于C語言進行開發(fā)，可以增強軟件的可讀性和穩(wěn)定性。
[0059]所述上位機中設(shè)有用戶設(shè)置模塊、測量控制模塊、數(shù)值顯示模塊、繪圖模塊和方程參數(shù)模塊，
[0060]所述用戶設(shè)置模塊，其用于控制整個基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)的開關(guān)、設(shè)置所述串口通信模塊的串口編號，以及通過設(shè)置所述處理器中的計時數(shù)值以控制所述信號采集單元采樣的間隔；
[0061]所述測量控制模塊，其用于顯示所述儲存器的容量和余量、控制所述顯示器的開關(guān)，以及控制是否顯示所述信號采集單元的探頭的校正參數(shù)；
[0062]所述數(shù)值顯示模塊，其用于實時顯示所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多通道的土壤鹽分濃度數(shù)值；
[0063]所述繪圖模塊，其用于實時繪制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多通道的土壤鹽分濃度變化趨勢圖，讓使用者更直觀地掌握數(shù)據(jù)變化；
[0064]所述方程參數(shù)模塊，其用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的信號轉(zhuǎn)換參數(shù)進行設(shè)置;其中方程參數(shù)模塊一般是隱藏的，只有當測量控制模塊勾選顯示方程參數(shù)時，方程參數(shù)才會被激活，方便使用者對信號轉(zhuǎn)換參數(shù)進行設(shè)置。
[0065]所述方程參數(shù)模塊中的信號轉(zhuǎn)換參數(shù)為所述電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程中的k_2，ki，ko ο
[0066]本發(fā)明一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)利用單片機原理，單片機可以實現(xiàn)對多個觀測點的信號采集單元的數(shù)據(jù)進行實時處理、傳輸、存儲和顯示;上位機可通過有線、無線方式與單片機連接，實現(xiàn)監(jiān)控單片機的工作狀態(tài)，較好的實現(xiàn)了對土壤鹽分的實時觀測;本發(fā)明主要用于對空間上多個觀測點進行土壤鹽分濃度的實時觀測，從而輕松、快捷、準確、全面的掌握鹽分在整個空間上的變化過程，節(jié)省了大量的人力、物力。
[0067]基于上述一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測方法。
[0068]如圖3所示，一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測方法，利用上述所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分濃度實時觀測系統(tǒng)進行觀測，包括以下步驟，
[0069]SI，所述信號采集單元采集土壤鹽分濃度信息并發(fā)送給所述單片機；
[0070]S2，所述單片機同步對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯示；
[0071]所述單片機在基于單片機原理的控制下對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯示的同時，所述上位機監(jiān)控所述單片機的工作狀態(tài)。
[0072]本發(fā)明一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測方法利用單片機原理，單片機可以實現(xiàn)對多個觀測點的信號采集單元的數(shù)據(jù)進行實時處理、傳輸、存儲和顯示;上位機可通過有線、無線方式與單片機連接，實現(xiàn)監(jiān)控單片機的工作狀態(tài)，較好的實現(xiàn)了對土壤鹽分的實時觀測;本發(fā)明主要用于對空間上多個觀測點進行土壤鹽分濃度的實時觀測，從而輕松、快捷、準確、全面的掌握鹽分在整個空間上的變化過程，節(jié)省了大量的人力、物力。
[0073]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:包括信號采集單元、單片機和上位機， 所述信號采集單元，用于采集土壤鹽分濃度信息并發(fā)送給所述單片機； 所述單片機，用于同步對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯示； 所述上位機，用于監(jiān)控所述單片機的工作狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號采集單元包括FJA-1O型土壤鹽分傳感器以及與其配套使用的FJA-1l型鹽分傳感器變送器，所述FJA-10型土壤鹽分傳感器用于監(jiān)測土壤鹽分濃度并輸出電導(dǎo)信號，所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器用于將所述電導(dǎo)信號轉(zhuǎn)換成電壓模擬信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機包括處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲存器、顯示器和串口通信模塊， 所述處理器，其用于根據(jù)單片機原理綜合控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲存器、顯示器和串口通信模塊的分工協(xié)作； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其用于在所述處理器的控制下根據(jù)電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程同時將多個觀測點的所述信號采集單元采集的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成能夠被所述處理器直接使用的時間和幅度離散的土壤鹽分濃度的數(shù)字信號； 所述儲存器，其用于在所述處理器的控制下對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多個觀測點的土壤鹽分濃度數(shù)字信號進行存儲； 所述顯示器，其用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多個觀測點的土壤鹽分濃度數(shù)字信號進行顯示； 所述串口通信模塊，其用于為所述處理器和所述上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交流提供傳輸通道。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器為基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位處理器STM32F103RCT6;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為兩片8通道24位Δ - Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1256;所述儲存器為兩張SG容量SD卡;所述顯示器為2.5寸液晶顯示屏;所述串口通信模塊為HC-05型藍牙模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:還包括電源管理單元，所述電源管理單元用于給所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器提供12V的直流電壓，用于給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供5V的直流電壓，還用于給所述處理器和顯示器提供3.3V的直流電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:還包括備用電源，所述備用電源用于給所述FJA-1l型鹽分傳感器變送器提供12V的直流電壓，用于給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供5V的直流電壓，還用于給所述處理器和顯示器提供3.3V的直流電壓，所述備用電源為有一塊容量為6800mAh的12V鋰電池。7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程為y = k2*x2+ki*x+ko 其中，X為所述電壓模擬信號，y為土壤鹽分濃度值，k^khko分別為所述信號采集單元的探頭的屬性系數(shù)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機是基于C語言開發(fā)的，所述上位機中設(shè)有用戶設(shè)置模塊、測量控制模塊、數(shù)值顯示模塊、繪圖模塊和方程參數(shù)模塊， 所述用戶設(shè)置模塊，其用于控制整個基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)的開關(guān)、設(shè)置所述串口通信模塊的串口編號，以及通過設(shè)置所述處理器中的計時數(shù)值以控制所述信號采集單元采樣的間隔； 所述測量控制模塊，其用于顯示所述儲存器的容量和余量、控制所述顯示器的開關(guān)，以及控制是否顯示所述信號采集單元的探頭的校正參數(shù)； 所述數(shù)值顯示模塊，其用于實時顯示所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多通道的土壤鹽分濃度數(shù)值； 所述繪圖模塊，其用于實時繪制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的多通道的土壤鹽分濃度變化趨勢圖； 所述方程參數(shù)模塊，其用于對所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的信號轉(zhuǎn)換參數(shù)進行設(shè)置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測系統(tǒng)，其特征在于:所述方程參數(shù)模塊中的信號轉(zhuǎn)換參數(shù)為所述電壓-土壤鹽分濃度轉(zhuǎn)換方程中的Ι^ΙαΛο。10.—種基于單片機原理的土壤鹽分實時觀測方法，其特征在于:利用權(quán)利要求1至9任一項所述的一種基于單片機原理的土壤鹽分濃度實時觀測系統(tǒng)進行觀測，包括以下步驟， SI，所述信號采集單元采集土壤鹽分濃度信息并發(fā)送給所述單片機； S2，所述單片機同步對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯示；所述單片機對多個觀測點的所述土壤鹽分濃度信息進行處理、儲存和顯示的同時，所述上位機監(jiān)控所述單片機的工作狀態(tài)。
【文檔編號】G01N27/00GK106093125SQ201610594388
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610594388.1, CN 106093125 A, CN 106093125A, CN 201610594388, CN-A-106093125, CN106093125 A, CN106093125A, CN201610594388, CN201610594388.1
【發(fā)明人】孟憲萌
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）