CN105158157A - 一种基于滤波电路的植物水分检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于滤波电路的植物水分检测系统，包含微控制器模块、数据采集模块、超宽带高增益放大器、时钟模块、显示模块、键盘输入模块和通讯模块；所述数据采集模块通过超宽带高增益放大器连接微控制器模块，所述时钟模块、显示模块、键盘输入模块和通讯模块连接在微控制器模块的相应端口上，本发明能够通过电感测微仪精确测量植物体积的微变化动态，进而根据植物体积微变化与其体内的水分的关系，精确得出植物体内水分缺失情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种植物水分检测系统，尤其涉及一种基于滤波电路的植物水分检测系统，属于水分检测控制领域。
背景技术
从植物生理角度讲，植物器官（茎、叶、果实等）体积的微变化动态与其体内的水分
状况有关，当根系吸水充足时茎杆微膨胀，水分亏缺时茎杆微收缩。国外已有用茎杆直径的
变化反映植株体内的水分和缺水状况的仪表。但其成本较高，植株茎杆的直径是在微米级变化的，因而必须用精密的测量仪器才能测出其变化。
低噪声放大器，即LowNoiseAmplifier，俗称LNA，也称低噪放，作为通信领域的
前端产品，其性能的好坏对于通信电路有着非常重要的影响，随着通信技术的发展，射频领
域对于低噪声放大器的要求越来越高，不仅要求低噪声放大器有更高的增益，同时也需要
低噪声放大器有更宽的带宽，以适应射频领域多通道信号传输的要求，但由于噪声系数的
限制，目前的低噪声放大器增益不够高，不能满足有高增益要求的电路，目前的低噪声放大
器带宽小于100M，越来越不能满足超宽带高增益电路的要
电感测微仪是一种广泛应用于精密机械制造业、晶体管和集成电路制造业以及国防、科研、计量部门的能够测量微小尺寸变化的精密测量仪器，它由主体和测头两部分组成，配上相应的测量装置（例如测量台架等），能够完成各种精密测量。因此，配以合适的台架它也可以完成对植株杆径的测量。在通过微控器对测量的数据进行处理，并记录下采集数据的时间，就可以组成一个植株杆径变化测量的实时数据采集系统。。
例如申请号为“201110091244.1”的一种测微仪,包括:固定套筒,被固定在主体上；测杆,与固定套筒螺纹配合；测微套筒,能旋转地嵌合在固定套筒的外周,并且外端与测杆连结；操作套筒,被嵌合在从测微套筒的外周直到测杆的外端的部位上,相对于测微套筒能旋转；定压机构,被配置在操作套筒和测杆之间,向测杆传递操作套筒的旋转,并且对测杆施加规定以上的载荷时使操作套筒相对于测杆空转,该测微仪在测微套筒和操作套筒之间配置有滚珠轴承。
又如申请号为“200910049556.9”的一种高精度电容测微仪,包括壳体、测量杆、电容传感器、上套筒、下套筒、小套筒、固定块和水平定位块；所述壳体为圆筒状,壳体的中间设有一层板环；上套筒和下套筒分别固定于壳体的径向两端的通孔内,测量杆穿过上套筒和下套筒的内孔小套筒固定设置在测量杆位于壳体内的杆部上,小套筒与上套筒之间设置弹簧；电容传感器包括固定电容和动极板,所述固定电容固定于板环上方,所述固定电容中间设有槽,所述动极板一端通过固定块与测量杆固定连接,另一端嵌入固定电容的槽内；所述水平定位块固定于壳体内,所述动极板以水平定位块为导向相对固定电容移动。该发明具有测量时移动速度不受到限制,精度高稳定性好等优点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于滤波电路的植物水分检测系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于滤波电路的植物水分检测系统，包含微控制器模块、数据采集模块、超宽带高增益放大器、滤波电路、时钟模块、显示模块和键盘输入模块；所述数据采集模块通过依次连接的超宽带高增益放大器、滤波电路连接微控制器模块，所述时钟模块、显示模块和键盘输入模块连接在微控制器模块的相应端口上；
所述滤波电路电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、运算放大器、电源，所述第一电阻的一端与超宽带高增益放大器的输出端相连，所述第一电阻的另一端连接第一电容的一端和第二电容的一端后与第二电阻的一端相连，所述第一电容的另一端连接第三电阻的一端后与运算放大器的负输入端相连，所述第二电容的另一端连接第三电阻的另一端后与运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的另一端接地；所述运算放大器的正输入端依次连接第四电阻和第五电阻后接地，运算放大器的正电源端并接第三电容的一端后与第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与电源的正极相连，所述第三电容的另一端接地，运算放大器的负电源端并接第七电阻的一端后与第四电容的一端相连，所述第七电阻的另一端与电源的负极相连，所述第四电容的另一端接地；所述运算放大器的输出端串接第五电容后与微控制器模块的输入端连接；
其中，数据采集模块，用于通过检测电压信号的变化量获取植物杆茎变形的位移量；
时钟模块，用于记录数据采集模块采集植物杆茎变形的位移量的时间；
键盘输入模块，用于设定数据采集模块采集植物杆茎变形的位移量的时间周期；
微控制器模块，用于将数据采集模块获取的植物杆茎变形的位移量进行数据处理，根据植物杆茎变化与其体内水分的关系，进而得出植物体内的水分含量；
显示模块，用于实时显示微控制器模块得出的植物体内的水分含量。
作为本发明一种基于滤波电路的植物水分检测系统的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
作为本发明一种基于滤波电路的植物水分检测系统的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。
作为本发明一种基于滤波电路的植物水分检测系统的进一步优选方案，所述数据采集模块采用电感测微仪。
作为本发明一种基于滤波电路的植物水分检测系统的进一步优选方案，所述时钟模块的芯片型号为DS12C887。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明采用超宽带高增益放大器，将信号分路进行处理，拓展了带宽，多级进行放大、滤波，提高增益，结构简单，实用可靠，性能稳定；
2、本发明能够通过电感测微仪精确测量植物体积的微变化动态，进而根据植物体积微变化与其体内的水分的关系，精确得出植物体内水分含量。
附图说明
图1是本发明的结构原理图；
图2是本发明的滤波电路电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种基于滤波电路的植物水分检测系统，包含微控制器模块、数据采集模块、超宽带高增益放大器、滤波电路、时钟模块、显示模块和键盘输入模块；所述数据采集模块通过依次连接的超宽带高增益放大器、滤波电路连接微控制器模块，所述时钟模块、显示模块和键盘输入模块连接在微控制器模块的相应端口上；
如图2所示，所述滤波电路电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、运算放大器、电源，所述第一电阻的一端与超宽带高增益放大器的输出端相连，所述第一电阻的另一端连接第一电容的一端和第二电容的一端后与第二电阻的一端相连，所述第一电容的另一端连接第三电阻的一端后与运算放大器的负输入端相连，所述第二电容的另一端连接第三电阻的另一端后与运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的另一端接地；所述运算放大器的正输入端依次连接第四电阻和第五电阻后接地，运算放大器的正电源端并接第三电容的一端后与第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与电源的正极相连，所述第三电容的另一端接地，运算放大器的负电源端并接第七电阻的一端后与第四电容的一端相连，所述第七电阻的另一端与电源的负极相连，所述第四电容的另一端接地；所述运算放大器的输出端串接第五电容后与微控制器模块的输入端连接；
其中，数据采集模块，用于通过检测电压信号的变化量获取植物杆茎变形的位移量；
时钟模块，用于记录数据采集模块采集植物杆茎变形的位移量的时间；
键盘输入模块，用于设定数据采集模块采集植物杆茎变形的位移量的时间周期；
微控制器模块，用于将数据采集模块获取的植物杆茎变形的位移量进行数据处理，根据植物杆茎变化与其体内水分的关系，进而得出植物体内的水分含量；
显示模块，用于实时显示微控制器模块得出的植物体内的水分含量。
其中，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述显示模块采用LCD显示屏，所述数据采集模块采用电感测微仪，所述时钟模块的芯片型号为DS12C887。
AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关
闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8V即可工作；AVR单片机保
密性能好。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种基于滤波电路的植物水分检测系统，其特征在于：包含微控制器模块、数据采集模块、超宽带高增益放大器、滤波电路、时钟模块、显示模块和键盘输入模块；所述数据采集模块通过依次连接的超宽带高增益放大器、滤波电路连接微控制器模块，所述时钟模块、显示模块和键盘输入模块连接在微控制器模块的相应端口上；
所述滤波电路电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、运算放大器、电源，所述第一电阻的一端与超宽带高增益放大器的输出端相连，所述第一电阻的另一端连接第一电容的一端和第二电容的一端后与第二电阻的一端相连，所述第一电容的另一端连接第三电阻的一端后与运算放大器的负输入端相连，所述第二电容的另一端连接第三电阻的另一端后与运算放大器的输出端相连，所述第二电阻的另一端接地；所述运算放大器的正输入端依次连接第四电阻和第五电阻后接地，运算放大器的正电源端并接第三电容的一端后与第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与电源的正极相连，所述第三电容的另一端接地，运算放大器的负电源端并接第七电阻的一端后与第四电容的一端相连，所述第七电阻的另一端与电源的负极相连，所述第四电容的另一端接地；所述运算放大器的输出端串接第五电容后与微控制器模块的输入端连接；
其中，数据采集模块，用于通过检测电压信号的变化量获取植物杆茎变形的位移量；
时钟模块，用于记录数据采集模块采集植物杆茎变形的位移量的时间；
键盘输入模块，用于设定数据采集模块采集植物杆茎变形的位移量的时间周期；
微控制器模块，用于将数据采集模块获取的植物杆茎变形的位移量进行数据处理，根据植物杆茎变化与其体内水分的关系，进而得出植物体内的水分含量；
显示模块，用于实时显示微控制器模块得出的植物体内的水分含量。
2.根据权利要求1所述的一种基于滤波电路的植物水分检测系统，其特征在于：所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
3.根据权利要求1所述的一种基于滤波电路的植物水分检测系统，其特征在于：所述显示模块采用LCD显示屏。
4.根据权利要求1所述的一种基于滤波电路的植物水分检测系统，其特征在于：所述数据采集模块采用电感测微仪。
5.根据权利要求1所述的一种基于滤波电路的植物水分检测系统，其特征在于：所述时钟模块的芯片型号为DS12C887。
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