本文選題：土壤溫濕度　切入點(diǎn)：土壤酸堿度　出處：《西北師范大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：土壤承載著人類的生存發(fā)展、維持著地球生態(tài)系統(tǒng)的平衡。土壤數(shù)據(jù)的采集能使人們更直觀、全面的理解分析土壤,有助于更合理的種植植物,讓人們更關(guān)注土壤污染。本文就如何定量采集土壤數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了基于FPGA的土壤數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),采集參量為土壤溫濕度和土壤酸堿度,論述了采集原理,搭建了硬件采集平臺,編寫了軟件控制程序,分析了采集數(shù)據(jù)。論文的主要工作如下:(1)分析了常用土壤數(shù)據(jù)采集方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出基于FPGA的土壤數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文創(chuàng)新點(diǎn)有:用FPGA控制SHT11傳感器采集溫濕度、用酸堿度電極在FPGA平臺完成土壤酸堿度采集、用Verilog HDL語言編寫模擬I~2C總線程序、完成后的土壤數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以在一定程度上替代昂貴的專業(yè)儀器。(2)硬件部分采用Altera公司的颶風(fēng)二代FPGA芯片EP2C8Q208C8、SHT11溫濕度傳感器、酸堿度電極、RS232通訊接口等,設(shè)計(jì)了土壤溫濕度采集模塊、土壤酸堿度采集模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、信號放大電路、電源電路模塊、晶振模塊、按鍵模塊、JTAG下載模塊等外圍電路。(3)軟件部分用Verilog HDL語言編程并在Quartus II平臺上進(jìn)行綜合仿真;編寫了模擬I~2C總線協(xié)議程序、AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換程序、RS232串口通訊程序等。用LabVIEW完成了上位機(jī)的編寫工作,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示功能,從而完成了整個(gè)土壤數(shù)據(jù)采集過程。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)與專業(yè)儀器的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,結(jié)果表明,本系統(tǒng)能夠精確的采集土壤溫濕度和土壤酸堿度數(shù)值,數(shù)據(jù)精度相對較高,滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對土壤數(shù)據(jù)精度的要求,可以作為土壤綜合分析系統(tǒng)的前置機(jī),具有一定的商業(yè)使用價(jià)值。
[Abstract]:The soil carries the survival and development of mankind and maintains the balance of the earth's ecosystem. The collection of soil data enables people to have a more intuitive and comprehensive understanding and analysis of the soil, which is conducive to more rational planting of plants. In this paper, a soil data acquisition system based on FPGA is designed. The collection parameters are soil temperature, humidity and soil pH. The principle of collection is discussed, and a hardware acquisition platform is built. The software control program is written, and the data collection is analyzed. The main work of this paper is as follows: 1) the advantages and disadvantages of the common soil data acquisition methods are analyzed. A soil data acquisition system based on FPGA is proposed in this paper. The innovations of this paper are as follows: using FPGA to control the temperature and humidity of SHT11 sensor, using pH electrode to complete soil pH collection on FPGA platform, and compiling the simulated I2C-bus program with Verilog HDL language. The completed soil data acquisition system can replace the expensive professional instrument to some extent. The hardware part of the system uses Altera's second generation FPGA chip EP2C8Q208C8 / SHT11 temperature and humidity sensor, pH electrode and RS232 communication interface, etc. Soil temperature and humidity acquisition module, soil pH acquisition module, analog to digital conversion module, signal amplification circuit, power circuit module, crystal oscillator module, The software is programmed by Verilog HDL language and simulated on the platform of Quartus II. The analog IH2C bus protocol program, AD7705 A / D conversion program and RS232 serial port communication program are compiled. The upper computer is written with LabVIEW, and the real-time display function of the system data is realized. The results show that the system can accurately collect soil temperature and humidity and soil pH value, and the accuracy of the data is relatively high. To meet the demand of soil data precision in modern agriculture, it can be used as the preprocessor of soil comprehensive analysis system and has certain commercial value.
【學(xué)位授予單位】：西北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S159.2;TP274.2

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本文編號：1611605