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基于GPRS技术的土壤养分速测系统的研究

发布时间:2017-09-08 17:49

  本文关键词:基于GPRS技术的土壤养分速测系统的研究


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【摘要】:近年来,农作物的栽培技术在不断提高,与此同时,检测、自动控制以及通信等技术也源源不断地渗透到设施农业当中。为了实现土壤养分信息的快速检测和远程无线传输,要求使用精准度高的传感器和先进的数据传输模块。本论文在分析了国内和国外专业人员在此课题研究成果的基础上,加入作者对本课题的一些思考,充分利用当下各项先进技术,研究开发了基于GPRS技术的土壤养分速测系统。本论文主要做了如下工作:(1)论文首先经过需求分析,确定研究内容为土壤铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾的速测系统开发。(2)为了实现在一个系统上对土壤各个养分进行检测,确定了传感器的工作原理为光电比色法。经过广泛查阅资料并根据所测土壤养分显色特性,分别选择了625nnm、420nm、660nm的LED发光二级管和滨松G1155、华尚光电HSPD450-116EMB硅光电池作为传感器。使用ICL7650MJD芯片设计电路对光电转换信号进行放大。用搭载有PCF8591芯片的A/D转换模块对放大后的电信号进行模数转换。最后用STC89C52单片机控制八位共阴数码管将模数转换后的数据进行显示。为了及时地把该数据发送到数据处理平台,利用单片机控制全球鹰SIM900A V3.7模块,与其进行串口通信,把检测到的信息通过发送短信的方式及时传递到手机端,对收到的信息进行数据处理,即可快速获取所测土壤养分信息。使用LM2596S模块在24V直流稳压蓄电池基础上设计5V、3.6V、2.8V直流稳压电源对LED发光二极管及其他模块供电。(3)系统设计完成后,对其工作能力进行试验。试验结果显示,利用该系统测量结果建立的土壤养分标准曲线相关系数R2分别为0.9973、0.9866、0.9947和0.9988,可以利用以上标准曲线计算土壤养分速测值。根据30个样本速测值和常规值建立了速测值到常规值的转换模型并用20个样本对该模型进行检验。结果表明土壤铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾的转换模型误差平均值分别为0.37、0.41、1.02、11.33,误差标准差分别为0.77、0.49、1.14、4.07。所产生误差均在允许范围内,表明利用本系统对土壤养分进行速测是可行的。
【关键词】:土壤养分 速测 传感器 GPRS 短信
【学位授予单位】:山西农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S158;TN929.532
【目录】:
  • 摘要6-7
  • 1 绪论7-11
  • 1.1 论文研究背景及意义7-8
  • 1.2 国内外现状及趋势8-10
  • 1.3 预期目标及拟解决的关键问题10
  • 1.3.1 预期达到的目标10
  • 1.3.2 拟解决的关键问题10
  • 1.4 论文研究的章节内容简介10-11
  • 2 传感器设计原理11-13
  • 2.1 比色法速测土壤铵态氮实验原理11-12
  • 2.2 比色法速测土壤硝态氮实验原理12
  • 2.3 比色法速测土壤速效磷实验原理12-13
  • 2.4 比色法速测土壤速效钾实验原理13
  • 2.5 本章总结13
  • 3 GPRS技术概述及其分析13-16
  • 3.1 系统的需求分析13-14
  • 3.2 GPRS技术全面概述14-15
  • 3.2.1 GPRS技术简介14
  • 3.2.2 GPRS发展历程14
  • 3.2.3 GPRS网络结构14-15
  • 3.3 GPRS的网络优势15
  • 3.4 GPRS存在的问题15
  • 3.5 GPRS短信业务介绍15-16
  • 3.6 本章总结16
  • 4 系统硬件设计16-24
  • 4.1 系统总体设计16-17
  • 4.2 系统传感器模块及MCU设计17-20
  • 4.2.1 固定波长的LED灯的选择17
  • 4.2.2 硅光电池传感器选择17-18
  • 4.2.3 放大电路设计18
  • 4.2.4 A/D转换模块选择18-19
  • 4.2.5 显示模块选择19
  • 4.2.6 系统MCU选择19-20
  • 4.3 GPRS模块选择20-22
  • 4.4 电源设计22-24
  • 4.5 本章总结24
  • 5 系统软件设计24-30
  • 5.1 系统总体程序图25
  • 5.2 模块函数编写25-30
  • 5.2.1 A/D转换函数编写25-26
  • 5.2.2 显示函数编写26-27
  • 5.2.3 延时函数编写27-28
  • 5.2.4 独立按键函数编写28
  • 5.2.5 GPRS函数编写28-30
  • 5.2.6 主函数编写30
  • 5.3 本章总结30
  • 6 系统总体运行测试及试验30-42
  • 6.1 系统总体运行测试31-34
  • 6.1.1 模块测试31-33
  • 6.1.2 系统总体运行测试33-34
  • 6.2 试验方案设计及数据处理34-41
  • 6.2.1 铵态氮速测试验及数据处理34-36
  • 6.2.2 硝态氮速测试验及数据处理36-38
  • 6.2.3 速效磷速测试验及数据处理38-40
  • 6.2.4 速效钾速测试验及数据处理40-41
  • 6.3 误差分析41-42
  • 6.4 本章总结42
  • 7 总结与展望42-44
  • 7.1 研究内容总结42
  • 7.2 展望42-44
  • 参考文献44-48
  • Abstract48-50
  • 致谢50

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 夏莉英;陈雁;;基于MAX7219的LED显示系统[J];工业控制计算机;2009年02期

2 夏忠球;;浅谈GPRS的网络工作原理及其优势[J];电脑与电信;2010年12期

3 刘会忠;吴修文;冯晓霞;魏富奎;;GPRS技术在温室大棚环境监控中的应用[J];农业装备与车辆工程;2010年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 孙小春;基于GPRS技术的土壤信息采集关键技术研究[D];西北农林科技大学;2010年



本文编号:815445

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