作物生长需水信息采集系统的设计与研究

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1、安徽农业大学硕士学位论文作物生长需水信息采集系统的设计与研究姓名：缪鹏程申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：曹成茂20090601摘要农业水资源利用效率低，短缺与浪费现象并存，是当前中国灌溉农业发展面临的主要问题，因此发展高效节水灌溉农业是我国农业持续发展的首要条件。基于作物生长的需水信息来指导灌溉受到越来越多的重视，因为作物本身是是否需要灌溉的最佳指标。实时、准确的监测作物生长的水分状况是以作物本身为指标的灌溉系统的基础，所以对作物生长需水信息采集系统的研究具有重要意义。本文在充分调研了国内外作物生长需水信息采集

2、系统的基础上，提出了基于作物叶面面积和作物生长水分状况无损检测的作物需水信息采集系统的原理，并重点论述了电容式作物生长水分测量传感器的设计和作物生长需水信息采集系统的硬件设计和软件设计。在硬件设计方面，本文根据系统的精度、实时性和成本要求，选择了合适的主控芯片SPCE061A单片机，并以模块化的设计思路将系统硬件分成几个模块进行分别的设计，各个模块调试成功后再合成一个完整的系统；从而保证了硬件的质量和便于维修调试。在软件设计方面，按照系统预定完成的功能，根据硬件电路的设计，以模块化的设计方法完成单片机的初始化，模拟信号采样，信

3、号处理，实时显示驱动、无线发射接收，以及PC机端的界面设计，串口通信设计等。作物生长需水信息采集系统分为作物生长水分状况的采集和作物叶面面积的图像采集两大部分。作物生长水分状况采集采用自行研制的作物茎杆电容式水分测量传感器，采集端将水分传感器采集的水分数值经调理电路送到子站单片机，子站单片机对采集过来的信号经A／D转换，由子站单片机配置PTR8000将数据发送到主站，主站单片机将其接收、解码后送入PC机，存入数据库。图像采集部分利用CCD图像传感器和图像采集卡采集作物叶面图像。对所拍的图像进行处理，计算出叶面所占的像素值，像素

4、值即反映了叶面积变化情况，根据作物生长的水分状况和叶面面积两个指标综合诊断作物需水情况。作物生长需水信息采集系统的PC终端利用工业标准图形化编程工具LabVIEW来实现，完成采集终端的软件编程。以SPCE061A单片机进行前端数据采集，利用LabVIEW对SPCE061A的数据进行分析处理，并通过串口实现两者之间的数据交换，实现低成本、接口简单的数据采集系统的开发。关键词：无损检测，电容水分传感器，LabVIEW数据采集，无线传输，SPCE06A单片机AbstractDevelopingefficientwater-savin

5、girrigationagricultureisthefirstandforemostconditionforthesustainabledevelopmentofnationalgriculture．ThemainproblemsthatfacethedevelopmentofChinairrigatedagriculturearelowutilizationratioofagriculturalwater陀sou“；esandcoexistenceofshortageandwasteatpresent．Becauseoft

6、hecropitselfwhetherneedtobeirrigatedisthebestindicator．Increasinglyimportancehasbeenattachedtoguidetheirrigationbasedonwater-neededofcropgrowthMonitoringthemoisturecontentreal-timeandaccuratlyisthefoundationforirrigationsystemwhichbases011thecropitself,sostduyonimfo

7、rmationcollectingsystemofcropgrowthwater-demandistremendouslysignificant．Onthebasisofsufficientresearchonnationalandforeignstatusofwater-savingirrigation,thearticleMvancestheprinciplesofthecollectionsystembasedonareaofplantleafandnon—destructivetestingofthemoisturec

8、ontent,andputstheemphasisonthedesignofcapacitivesensortomeasurethecropgrowth-waterandthesystem’Shardwareandsottwaredesign．Intherespectofha