基于cortex_m3的农作物生长参数监测系统设计

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1、2015年2月农机化研究第2期基于Cortex－M3的农作物生长参数监测系统设计1123黄伟力，边燕，冯青春，张志强(1．河北工程大学信息与电气工程学院，河北邯郸056038;2．北京农业信息技术研究中心，北京100097;3．太原理工大学信息工程学院，太原030024)摘要:为了快速、全面地获取农作物生长过程中的参数变化(土壤墒情、雨量、地下水位)，满足农业生产对信息的需求，提高粮食产量，设计开发了基于Cortex－M3的农作物生长参数监测系统。系统用多种智能传感器组成传感器网络，能够实时采集雨量、土壤

2、含水率和地下水位数据，经软件解析、处理后，通过GPＲS网络实现数据的无线传输。系统供电采用太阳能电池板和铅酸蓄电池两种方式，提高了设备野外工作的稳定性。硬件设计采用Cortex－m3内核的stm32f103作为MCU，相比于AＲM系列，功耗降低了1/4，速度快了1/3。软件设计开发了数据采集、无线通信和在线访问等程序，通过浏览器，即使在远离监测点的异地，也能够实时查看设备状态和访问历史数据。经实践验证，系统能实现数据的稳定传输，适合农作物生长参数的实时监测。关键词:农作物生长参数;Cortex－M3;实时

3、监测;无线传输中图分类号:S126文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)02－0203－03DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.048壤墒情监测主要完成雨量、墒情(土壤含水率)、蒸发0引言量、地下水位数据的采集、存贮、显示和传输功能;地目前，国内外针对农作物生长参数的监测技术和下水资源监测主要完成水位、流速、流量、水量的采［1］［1］［2］方法主要有地面观测、遥感监测和动态监测。集、存贮、显示和传输功能。地面观测只能获取单点或局地的结果，不能代表本地通过ＲS－

4、485总线将智能水位计、智能流量计、区作物的综合情况，同时人为主观因素对生长环境的墒情传感器与信息采集板相连，构成信息采集单元。评定影响较大，缺乏宏观的比较判别，难以实现区域它采用低功耗Cortex－M3为控制核心，实现数据的采或大范围监测;遥感监测多以1km分辨率的极轨气象集与存储。本地通过USB接口或ＲS－232接口与上卫星资料为主，精细化程度不高;动态的监测方法虽位机通信;远程通过GPＲS网络或短信方式实时发送多，但监测效果的连续性和动态性不好，对正确评估数据到数据库服务器，并将数据存储到数据库中。

5、监作物长势及年景展望贡献有限。为此，通过多种智能测系统网络结构图如图1所示。［3］传感器，结合低功耗嵌入式系统Cortex－M3和具有TCP/IP协议的无线通信模块MC323，组成多点监测［4］网络，实现了对农作物生长环境参数的实时采集、存储、处理和无线发送，并可通过浏览器实时查看设备状态和访问历史数据，弥补了传统农作物生长环境监测的不足。1系统总体设计图1监测系统网络结构图Fig．1Structurediagramofmonitoringsystem农作物生长参数监测系统由雨量监测、土壤墒情监测及地下水

6、资源监测组成。雨量监测主要完成雨2系统硬件设计量、水位、流量数据的采集、存贮、显示和传输功能;土农作物生长参数监测系统硬件设计由信息采集收稿日期:2014－02－21单元、供电单元、无线传输单元组成。信息采集单元基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAF07B02)主要完成雨量数据、土壤墒情数据和地下水位数据的作者简介:黄伟力(1958－)，男，河北邯郸人，教授，(E－mail)采集、处理与存储，同时控制无线传输单元完成数据wangxiangyong521@126．com。的发送与信息指令的接收;供电

7、单元为整个系统提供通讯作者:边燕(1986－)，女，济南人，硕士研究生，(E－mail)306481361@qq．com。工作电压;无线传输单元完成数据包的发送与控制指·203·2015年2月农机化研究第2期令的接收。2．3无线传输单元2．1信息采集单元硬件设计选用MC323模块作为无线传输单元。该模块集信息采集单元主要由智能传感器、STM32F103、成了基带处理器、射频处理器、MCP存储器和电源管FLASH芯片S29AL032D、SＲAM芯片IS62WV25616、理芯片等功能，同时内嵌TCP/IP协

8、议和支持800MHzLCD、触发器HEF4521BT、总线驱动器74HC245PW、的工作频段，能够提供语音传输和短消息发送。将232转换芯片MAX3222、带隔离的485收发器stm32f103的UAＲT3与该模块的串口相连，同时外接ADM2483、供电单元接口电路和MC323接口电路等SIM卡电路，实现雨量数据、墒情数据、地下水位数据组成。信息采集单元结构图如图2所示。和控制指令的无线发送。无线传输单元结构图如图4所示。图