基于STM32F103土壤墒情分析仪的设计

公司出品32位ARM微控制器，其内核是32位的Cortex-M3，最高72MHz工作频率，内嵌内嵌经出厂调教的8MHz的RC振荡器、带校准的40KHz的RC振荡器和带校准的32KHz的RC振荡器，以及产生CPU时钟的锁相环；含有2个DMA控制器，共12个DMA通道，2个12位模数转换器，双采样和保持功能，多达112个快速I/O端口，多达9个通信接口。丰富的系统资源大大简化了系统的设计和实施。

SIM868是GSM/GPRS+GNSS模块。该模块采用四频GSM/GPRS网络，并提供GPS定位功能，可广泛应用于车队管理、无线支付、个体跟踪、医疗健康等领域。具有尺寸小，功耗低，功能全的特点。SIM868首次采用供应商开发的物联网专用芯片，整体面积下降约40%，模块尺寸最终为17.6*15.7*2.3mm，是当前芯讯通同类型模块中尺寸最小的一款。模块外圈为城堡孔，内圈为LGA焊盘，能满足客户的多种需求，并显著降低用户的开发成本，节省开发时间。温度范围支持-40°c到85°c，并提供包括USB2.0、SD、GPIO、I2C等在内的丰富的应用接口。在产品功能方面，SIM868除了支持GSM/GPRS和GPS外，还支持彩信、语音、蓝牙，未来还将支持双SIM卡，方便终端客户在需要漫游和多运营商的场合，自由选择资费套餐，节省客户的运营成本，并有效提升网络覆盖较差区域的产品表现（图3）。

土壤墒情分析仪使用的是SIM868的GPRS无线通信、GPS定位及授时等主要功能。SIM868与CPU通过两个串口完成通信。一个完成GPS功能的通信，一个完成无线收发数据的功能。

SIM868工作电流较大。为了节约用电，仅仅在需要读取GPS数据和无线收发数据时才加电，其余时间处于关断状态。

CPU电路处理流程图如图4。

四、监测实验

土壤墒情分析仪在多种條件下的进行了实验测试。利用分析仪测量30、50厘米的墒情，在不同时段取土进行实际测量，两个数据进行比较。下表为采集值与测量值之间的比较：

通过以上数据和曲线来分析，两组采集数据与真实数据的一致性比较理想，其中50 cm 深度的土壤墒情信息的采集值与实测值误差最大不超过2.11%，证明土壤墒情分析仪具有较高的采集精度。

五、结论

本文根据土壤墒情原理设计了基于ARM嵌入式芯片、SIM868 模块为基础的墒情信息采集、监测系统，实现了土壤墒情信息的自动连续采集、监测，墒情的数据能够通过无线网络传输以多种方式传送至用户，为用户的灌溉提供了有力的支持。经过多次试验，土壤墒情分析仪对不同深度的土壤墒情监测与实测值误差不超过 2.11%，具有较高的准确度，能够反应土壤中含水的实际情况，为节水灌溉提供依据。

参考文献：

[1] An analysis of simulated long-term soil moisture date for three land uses under contrasting hydroclimatic conditions in the northern greet plains. Mahmood R，Hubbard K G. Hydrometeoroloy，J . 2004.

[2]陈金星，李波.区域农田土壤墒情监测与精量灌溉技术研究[J].上海农业学报，2009.

[3]李志义，赵祥生.基于物联网的区域农田土壤墒情监测系统研究[J].能源与节能，2013.

[4].Hayhoe H N ， Dejong R. Computer simulation model of soil water movement and up take by plant roots. A grometeorology Section[R]. Canada Ottawa Ont： Land Resource Research Institute， Research Branch， 1982. 74.

[5]STM32F103xCDE数据手册.2008.

[6] 张玉兴，赵宏飞，向荣等.非线性电路与系统[M].北京：机械工业出版社，2007.

推荐访问:墒情 分析仪 土壤 设计 STM32F103