基于磁致伸缩效应的明渠水位测定仪研究

为了提高灌区渠道水位测量的精度,设计了一种基于磁致伸缩材料磁滞伸缩效应的水位测定仪。根据明渠水位测量的要求,本设计主要对硬件电路进行了以下优化设计:采用NE555时基集成芯片产生激励脉冲信号;微弱回波信号的处理采用简单无源滤波器、高精度仪表放大器AD8420、专用集成有源滤波器LTC1562-2、电压比较器LM397处理;计时和数据处理采用16位超低功耗混合信号处理器MSP430F169单片机设计。经实验验证,结果表明本文设计的水位仪具有精度高、耐腐蚀、安装方便、工作稳定可靠等特点,适合灌区明渠水位的测量。     

基于AD7794的温室CO_2浓度采集器

大量研究表明,二氧化碳对温室内作物的光合作用影响很大,从而显著地影响作物的产量。因此,研制一种高精确度的二氧化碳采集器尤为必要。针对上述情况,基于MSP430和24位AD转换芯片AD7794设计了一款高精度二氧化碳采集器,该采集器能够实时地采集温室中的二氧化碳浓度,并以RS232串口的形式输出。实验测试表明,该采集器具有高精度、高稳定性和使用方便等特点。     

基于MSP430F149的土壤水分测量仪的设计

土壤水分快速、准确的测量是精细农业中需要解决的关键技术.为了实现土壤水分的实时测量,设计一种水分快速测量仪是十分必要的.为此,在研究用于测量水分的光谱技术基础上,提出了一种基于MSP430F149单片机为核心的土壤水分测量方案,详细地阐明了土壤水分测量仪的软硬件和抗干扰设计.由于该测量仪具有体积小、低功耗、实时性好等特点,有利于进行野外实时测量.     

低功耗农业大棚温湿度测量仪设计

根据农业大棚温湿度控制的实际需要,设计了基于MSP430F427的低功耗温湿度测量仪。MSP430 F427连接温湿度传感器SHT10,对农业大棚内的温湿度进行采集,将测量的结果在液晶屏上实时显示,并将数据进行存储。测量仪采用锂电池供电,结合MSP430F427的低功耗睡眠模式与传感器SHT10的定时断电,单节锂电池充满电后能使测量仪连续稳定地工作6个月以上,并且系统可扩展太阳能充电功能。同时,给出了设计的结构框图,详细描述了温湿度采集电路、USB接口通讯电路、段式液晶显示电路和锂电池供电电路等硬件电路设计,最后给出了系统软件程序流程图。试验证明,该温湿度测量仪能够准确地采集到农业大棚内的温湿度数据,为合理安排农业生产提供了充分的依据。     

基于FDC1004的电容式谷物水分检测仪的设计

提出了一种利用谷物介电特性快速测量谷物含水率的方法,采用同心圆筒电容传感器,对传感器做屏蔽干扰处理。运用Texas Instruments公司最新的电容数字转换芯片FDC1004,具有测量精度高电路简单及抗干扰等特点。加入NTC温度传感器对测量电路进行温度补偿,人机通过按键交互,测量结果通过LCD屏幕显示。系统核心器件采用单片机MSP430F5528,具有低功耗及运算速度快的优点。系统采用4.2V可充电蓄电池供电,系统的测量范围为5%~35%。标定后的系统经验证测试得测量平均误差为0.85%,符合设计要求。     

U盘模块在作物蒸发蒸腾量测定中的应用

为了实现数据信息方便快捷传输,基于MSP430单片机的多通道作物蒸发蒸腾量测定仪,将U盘作为存储介质,实现了单片机与U盘的直接通讯。U盘模块通过SPI总线与MSP430F169进行数据通讯,方法简单、易于操作,克服了数据采集器与计算机数据传输对计算机环境的依赖性,对于野外农林业数据信息的采集具有重要意义。     

高压开关柜触头温度无线监测系统的设计与实现

设计一种高压开关柜触头温度无线监测系统。采用nRF240X系列的射频芯片,通过无线射频通信技术解决传感器与采集器之间的高电压隔离问题;通过对无线传感器模块的低功耗设计,采用MSP430F2013低功耗单片机等一系列措施．实现对传感器模块电池供电;利用CAN总线技术实现对整个厂区的温度无线监测。     

采摘机器人智能监控和路径规划设计研究

为了提高采摘机器人自主导航和自动化定位能力,提升机器视觉的路径规划精度,基于 TI 公司的MSP430 F149 单片机,设计了一款具有监控终端和GPS导航功能的自动采摘机器人,实现了机器人路径规划实时处理、通讯、定位、报警一体化和自动化控制功能. 通过测试发现,MSP430F149 单片机具有功耗低、体积小、操作简单,便于系统管理维护等优点. 对机器人5 种路径规划的总体行驶精度路、径规划的移动时间利用率、路径规划的漏采率进行了测试,通过测试发现:5 种路径规划中套行法的各种指标测试效果最好. 同时,结合MSP430 F149 单片机和PID算法,实现了采摘机器人高效自动化采摘功能,提高了机器人的采摘精度,为采摘机器人的智能化设计提供了较有价值的参考 .     

开关电源模块并联供电系统

本系统主要由DC-DC变换器、保护电路、控制系统、显示等电路模块组成。采用了MP2307降压变换器实现DC-DC变换。控制系统选用单片机MSP430F169．结合DC-DC自身反馈,实现稳定、可调的输出电压。MSP430169控制实现显示、A／D和D／A转换、过流保护、处理电压反馈信号、对MSP430169进行控制、显示和人机交换等功能,使用直观方便。在设计过程中充分考虑了制作成本和功耗,多使用集成芯片,以较低的成本实现了题目的要求。     

基于单片机的低功耗水稻育秧棚监控系统设计

针对目前农场水稻育秧大棚中普遍存在的智能化程度低、耗电高等问题,设计了一套低功耗全自动的水稻育秧棚监控系统。该系统采用MSP430F149超低功耗MCU以及低功耗网络传输芯片SM51,尽可能降低系统能耗。PC机与大棚控制器间利用无线收发设备传输数据和控制指令,无需专门架线,节省了人力物力;通过监控中心可实现对育秧棚内多点土壤温度与空气温湿度、二氧化碳含量、光照度、土壤水分、土壤pH值等信息的采集。同时,系统具有微喷、通风卷帘的自动控制等功能,在棚内的液晶显示屏上亦可以随时观察采集的数据,实现了真正意义上的无人值守,与普通无线技术相比,还具有低功耗、低成本和可靠性高等特点。     

无线传感器网络在温室农业中的应用研究

设计并实现温室农业无线传感器网路,用于监测农作物生长环境.用高性能、超低功耗单片机MSP430F149设计温湿度、光照强度传感器节点和汇聚节点;采用无线射频器件CC2420实现数据的无线收发;针对汇聚节点能量不限的特点,改进传统MAC协议,提出并实现了一种基于令牌的MAC协议.实验证明,该网络具有生命周期长、稳定性好的优点,可以满足温室农业的环境监测要求.     

温室超低功耗无线传感器智控系统设计——基于MSP430和ZigBee

为了实现对大棚温室环境温度的有效监控,采用ZigBee技术,通过SN8P2722八位单片机自主采集和控制大棚环境温度,使温度的调节更加方便快捷,并经由无线射频发射器与MSP430F149超低功耗嵌入式系统通信,通过开发底层软件和上位机软件,实现对大棚温度自动调节的智能控制系统的设计。实验结果表明:本超低功耗智能控制系统运行良好,可以自动地对蔬菜大棚环境温度进行检测与调节。此系统人机界面操作方便,且采集系统携带方便、经济适用和省电,具有重要的现实意义。     

农业环境通用数据采集设备研发

针对当前ZigBee无线数据采集系统中感知节点信息采集参数单一、灵活性差、且功耗难以控制等问题。本文基于美国DIGI公司无线XBee模块和TI公司超低功耗MSP430F5系列单片机开发农业环境通用数据采集设备,其采用优化的网络协议构建低功耗ZigBeeMesh网络,并设计通用传感器接口以支持多种类型传感器。通过实验表明该设备支持数字、模拟、SDI-12等多种接口类型传感器,数据传输丢包率低,可靠性高,室外传输距离达1.3km,整机休眠功耗低至100μA,低功率太阳能电池板应用满足农业设施生产现场环境信息的有效、快速、准确、可靠采集。     

奶牛体征参数监测系统设计

根据奶牛发情期和发病时活动量异常和体温波动的特点,设计了奶牛体征参数检测系统采集奶牛的活动量和体温,对于奶牛的发病诊断和生活环境分析具有重要意义。该系统以16位超低功耗混合信号处理器MSP430F133、数字温度传感器DS18B20和ND专用传感器为硬件核心,实现了奶牛体征参数的实时监测,并进行了系统硬件和软件设计。该系统结构简单、易于实现、可靠性较高,且功能易于扩展,能够对奶牛的体征参数进行定时、连续、无损伤、精确地测量和记录。     

基于MSP430的人工气候箱神经网络PID控制系统

针对人工气候中温湿度控制系统结构复杂、精度不够高以及响应速度慢等问题,提出以TI公司的超低功耗MSP430单片机为主控制器件,采用DS18B2和HM1500测量系统的温湿度,用BP神经网络智能算法自动整定PID控制参数的人工气候箱控制系统,着重介绍了系统控制算法构成及软件设计。实验表明,该控制系统结构简单,具有响应速度快、精度高和鲁棒性好等优点。     

基于电容水位计的明渠流量实时监测系统研究

采用明渠均匀流理论通过实时检测渠道的过水深度实现对多种断面渠道流量的监测和计量,为此利用电容量随极板间介质变化的原理,设计了新型数字电容式水位传感器,测量结果不受温度和杂质的影响.电容信号检测使用高集成的电容数字转换器AD7746,提高了测量精度,并交由MSP430F149单片机进行处理.信号由单片机通过RS232总线传出,通过GSM网络进行无线传输,在监控中心,由RS232总线上传给上位机进行控制.由单片机和上位机均进行水位和流量的处理,数据分别在信号采集和监控处由LCD和上位机显示,实现水位流量的实时监测.     

卷盘式喷灌机水涡轮性能测试系统研究

为了测试卷盘式喷灌机水涡轮的水力性能,设计了基于MSP430F169单片机的测试系统。该系统分为水力参数测量模块、输出轴参数测量模块和制动器控制模块。其中,水力参数包括入口压力、出口压力和流量;输出轴参数包括转速、扭矩和轴功率;制动器控制模块控制磁粉制动器的输出扭矩。设计并研制了各个模块的软硬件,实现了对水力参数和输出轴参数的实时采集和显示。通过调节阀门和制动器输出扭矩,得到了在不同转速下水涡轮的性能参数,并对实验数据进行了误差分析。结果表明,该系统能对测试参数进行同步采集,测试精度较高,得到的试验数据为水涡轮的优化设计提供了依据。     

基于电容信号的排种监测系统研究

为了对排种器性能可靠性进行分析,针对电容传感器对排种监测的可行性进行分析,对基于电容传感器的排种监测系统进行深入的研究。对相邻两粒种子的下落速度与时间进行分析与计算,确定了电容传感器在导种管上的装配位置。根据导种管的结构确定了3种电容传感器的结构,分别为极板对置式、E型极板式与三极板差动式电容传感器。最终,通过试验与数据分析选择了E型极板式电容传感器作为排种监测系统的传感器类型。同时,设计了以单片机MSP430F169、电容-数字转换芯片AD7151作为核心的微小电容检测电路。通过对于检测电容值的比较与分析,可以对排种器工作中种箱排空、种管阻塞、漏播、覆播、正常播种进行实时监测,从而更好地改进排种器与导种管的结构,使播种机工作效率大大增加。     

基于无线通信的温室环境监控系统设计

针对温室管理智能化的需要,提出了一种基于无线数据传输的温室环境参数监控系统。该系统以MSP430F169作为微控制器,通过数字温湿度传感器DHT11、土壤温湿度传感器SHT10P、光强数字转换芯片TSL2561和CO2气体传感器MG811检测温室环境中的空气温湿度、土壤温湿度、光照强度及CO2含量,以n RF24L01+作为射频无线通信模块实现下位机和上位机之间的数据通信,以TC35i作为GSM无线通信模块实现上位机和监控终端之间的数据通信。用户可以通过上位机或监控终端对温室环境参数进行检测和控制,使温室内环境参数控制在所希望的水平上,实现温室环境参数的智能化控制。     

基于430单片机的点光源跟踪系统

本设计以MSP430F149为控制核心,通过放大器LA324做比较器比较光敏电阻感受光强度,控制减速后的步进电机,调节激光笔上下左右转动,实现精确跟踪光源的目的.系统采用LM317调节电压的方式实现LED电流一定范围内的调节,利用MSP430F149内部的ADC采集OPA335放大后的电压信号,并计算出电流值,采用12864液晶进行实时显示.经测试,激光笔能准确地跟踪光源.