6.2  土壤水分数据采集终端

土壤水分数据采集终端主要由P-TDR土壤水分传感器、GPS接收机和数据采集终端主机三个部分组成，其中数据采集终端主机又包括了微处理器、模/数转换电路、RS-232接口电路、USB接口电路、数据存储器、键盘接口电路、LCD显示模块和电源管理模块等，如图6-9所示。土壤水分传感器被埋设于土壤中，将土壤含水量数据转换为电压信号，经过模/数转换电路转换为数字信号后传递给微处理器。GPS接收机通过全球卫星定位系统获取定位数据，然后通过RS-232接口传输给微处理器。微处理器按照设定的参数，定时采集土壤水分数据和GPS定位数据，将它们保存到数据存储器中，并在适当的时候通过USB接口与计算机进行通信，将存储的数据传输给计算机进行处理。

80C552型号微控制器是一款适合于高集成度、低成本，可以满足多方面性能要求的微控制器。它本身具有一个10位的模/数转换器，还自带一个RS-232接口，能够满足仪表的要求，大幅减少外围电路的设计，微控制器是整个仪表的核心部分。时钟芯片选用的是MC12887型号芯片，它是CMOS实时时钟/日历芯片，可以产生秒、分、时、星期、日、月、年等七个时标，可通过编程读取和修改这些时标。仪表的显示通过一个128×64的点阵型LCD液晶图像显示控制器完成，它内部字符发生器CGROM共有192种字符，其中5×7字体有160多种，5×11字体有32种，本文中通过汉字取模软件，将汉字设定为8×8的点阵，这样一屏就可以显示8×4共32个汉字。通过仪表上的按键，在液晶显示器上选择菜单，就可以方便的对仪表进行操作。同时，仪表由10节镍氢电池供电，电池的电压范围是4.8到5.2V，由于80C552微控制器没有独立的电压基准口，模/数转换器的基准电压即电源电压，因此为了确保测量的精度，仪表的电源需要比较高的精度。仪表的电源电路选用国家半导体的LM1086-ADJ型低压差线性电源芯片。仪表电路的电源电压采用3.3V。仪表电源的开关既可由硬件（按键）控制，又可通过软件控制。开机时，按键接通电源使CPU上电复位开始工作，由I/O口驱动光耦合继电器，当按键释放时可持续为系统供电。当按键再次按下时，触发外部中断，再由软件控制I/O口使继电器断开。若仪表在五分钟内没有任何操作同样通过软件控制I/O口使继电器释放，实现自动关机，从而达到降低功耗的目的。(https://www.daowen.com)

图6-9 土壤水分数据采集终端硬件框图