專利名稱：：一種用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電子通訊與生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域，涉及一種便攜裝置，特別涉及一種用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置。
背景技術(shù)：
：土壤水分測定是生態(tài)學(xué)，土壤學(xué)中的重要項目之一，目前測定的主要儀器方法為TDR法[1]和FDR方法。TDR和FDR法是基于測量土壤介電常數(shù)的方法，是近20年來新發(fā)展起來的一種測量土壤含水率的方法，在測定實時性與精度上都比其它測量方法更具優(yōu)勢，而且使用操作更加方便靈活，可適用于不同用途的土壤水分測量，是目前國內(nèi)外最具有研究和開發(fā)前途的土壤水分測量方法，同時也是應(yīng)用很廣泛的方法[2'3]。目前應(yīng)用廣泛的FDR探頭包括CS616，EC-5，Hydraprobe，ML2x，TDT等[4]，其中的一些探頭是電壓輸出，配有相應(yīng)的讀表可以進(jìn)行快速測定。這樣的裝置容易用于田間土壤水分的快速測定，例如表層土壤水分的空間變異性研究。然而這些讀表均存在價格貴，體積較大等特點，因此開發(fā)體積小、成本低和易用的顯示裝置成為急需。在實際應(yīng)用中，從田塊到坡面，再到流域的生態(tài)系統(tǒng)變量的觀測，從定點的連續(xù)監(jiān)測到大的區(qū)域的快速測量的轉(zhuǎn)變中，需要更加便攜和快速的測定顯示儀器，獲取更大面積的生態(tài)學(xué)變量信息，這就需要在移動中獲取相關(guān)的測量數(shù)據(jù)，而對相關(guān)測量儀器的控制和提示就顯得重要了。此外，廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)測量中的數(shù)據(jù)測量和控制系統(tǒng)，具有很高的靈活性，兼容很多的測量探頭，為田間的自動測量和控制提供了方便，但是利用這些測量控制器進(jìn)行田間快速的測量時，如何控制測量和顯示數(shù)據(jù)成為需要解決的問題。以下是發(fā)明人給出的參考文獻(xiàn)1Topp，G.C.，J.L.Davis，andA.P.Annan.1980.Electromagneticdeterminationofsoilwatercontent-measurementsincoaxialtransmissionlines.WaterResour.Res.16(3):574-582。2馬濤.國內(nèi)外土壤水分快速測量技術(shù)淺析.中國防汛抗旱，2008，1:31-33。3鄧英春，許永輝.土壤水分測量方法研究綜述.水文，2007，27(4):20_24。4C印uder，P.，Evett，S.，Heng，L.K.FieldEstimationofSoilWaterContentAPracticalGuidetoMethods,InstrumentationandSensorTechnology,INTERNATIONALATOMICENERGYAGENCY,VIENNA,2008。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種用于生態(tài)學(xué)多用途的測量顯示與控制裝置，可以用于SDI-12通訊控制及與此通訊方式測量儀器的測定控制。通過和具有SDI-12通訊方式控制測量裝置的配合實現(xiàn)測量的控制和顯示，為該類測量提供顯示和控制。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取的技術(shù)解決方案是—種用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置，其特征在于，包括相互連接的顯示屏和主控電路板，所述的主控電路板由主控芯片、顯示器對比度調(diào)節(jié)電阻、聲光驅(qū)動芯片組成，其中，顯示器對比度調(diào)節(jié)電阻連接于主控芯片和顯示屏之間，聲光驅(qū)動芯片與主控芯片連接，所述的聲光驅(qū)動芯片連接有微型揚(yáng)聲器或發(fā)光二極管，主控芯片上還連接有控制按扭。所述的主控制電路板主要由兩塊集成電路IC1、IC2、2個電容和1個可調(diào)電阻組成。所述的顯示屏為液晶顯示屏。本發(fā)明的用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置具備以下功能1)和具有SDI-12通訊功能的測量裝置連接，實現(xiàn)測量過程的手動控制及處理結(jié)果的顯示；2)SDI-12通訊方式探頭的測量和顯示。圖1是本發(fā)明的裝置示意圖；圖2是本發(fā)明主控電路板的電路圖；圖3是本發(fā)明和傳統(tǒng)的獨立處理裝置連接應(yīng)用示例1示意圖；圖4是本發(fā)明和傳統(tǒng)的獨立處理裝置連接應(yīng)用示例2示意圖；圖5是本發(fā)明作為控制與顯示裝置應(yīng)用示意圖；以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。具體實施例方式參見圖l，本發(fā)明的用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置，包括相互連接的顯示屏6和主控電路板4，主控電路板4由主芯片1、聲光控制芯片3和顯示器對比度調(diào)節(jié)電阻2構(gòu)成，其中，顯示器對比度調(diào)節(jié)電阻2連接于主控芯片1和顯示屏6之間，聲光驅(qū)動芯片3與主控芯片1連接，聲光控制芯片3上接有微型揚(yáng)聲器或發(fā)光二極管5，主控芯片上還連接有控制按扭7。顯示屏6和主控電路板4作為控制部分，主控電路板4完成向測量儀器發(fā)送測量命令和處理返回的數(shù)據(jù)，然后將結(jié)果顯示在顯示屏6上。主控制電路板4通過排線針和顯示屏6連接。微型揚(yáng)聲器或發(fā)光二極管5及操作按鈕7和主控制電路板4用電線連接。顯示屏6和主控電路板4連接后置于一個小方形盒子中，將操作按鈕7和微型揚(yáng)聲器5安裝在盒子上。操作按鈕7用于控制測量，微型揚(yáng)聲器或發(fā)光二極管5用于發(fā)出開始和結(jié)束測量的聲光提示，以確定顯示屏6上顯示的數(shù)據(jù)得到了更新。圖2是主控制電路板4的電路圖，主要由微控制芯片IC1和聲光驅(qū)動芯片IC2、2個電容和1個可調(diào)電阻構(gòu)成。聲光驅(qū)動芯片IC2連接在微控制芯片IC1上，2個電容和可調(diào)電阻按圖2連接方式接入。圖中右邊所示的連接線分別是電源負(fù)極連線、數(shù)據(jù)交換線D、電源正極連線+(:、操作按鈕，揚(yáng)聲器或者二極管正極連線-SP和控制線T，其中電源正極連線+C、操作按鈕，揚(yáng)聲器或者二極管正極連線-SP為聲光驅(qū)動芯片IC2連接線。微控制芯片IC1底部3個接線為寫入微控制芯片IC1程序的連接線，通過此連接線可以修改微控制芯片IC1的內(nèi)部程序。圖中左方接線連接液晶顯示屏，該液晶顯示屏采用市售PVC60206QYL02型號，微控制芯片IC1和聲光驅(qū)動芯片IC2選擇市售的型號為PIC18F2455微控制芯片和NAND75452聲光驅(qū)動芯片。本實施例僅使用少數(shù)電子芯片與元器件，就能夠為SDI-12型型號輸出探頭提供控制測量與顯示功能，也可以用于數(shù)據(jù)采集器的人工控制測量與顯示。同時通過修改微控制芯片IC1內(nèi)部程序，可以很容易的應(yīng)用于相關(guān)測量控制領(lǐng)域。本發(fā)明的用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置，具體的使用方法為1)、如圖3所示，作為用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置和其他測量儀器的配合，例如美國Campbellsci公司的系列數(shù)據(jù)采集器(CRIOOO，CR3000)，通過連接線將本裝置和這類具有SDI-12通訊功能的儀器連接，用于控制和顯示這類測量儀器的測定過程和顯示測量結(jié)果。典型的應(yīng)用案例為將GPS、SDI-12信號輸出的土壤水分探頭、土壤鹽分和溫度探頭(Hydra探頭)連接到CR1000數(shù)據(jù)采集器，然后將本發(fā)明也連接到數(shù)據(jù)采集器，在田間進(jìn)行定點快速土壤水分、溫度和鹽分的測量，每按一次本發(fā)明裝置上的按鈕，即可進(jìn)行一次測量，數(shù)據(jù)會在顯示屏上顯示，同時數(shù)據(jù)會存儲在數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部，測量結(jié)束后獲得不同測量點的地理位置數(shù)據(jù)和土壤表層水分與鹽分?jǐn)?shù)據(jù)。通過調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部程序可以對測量和顯示結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到顯示不同的探頭的目的。同時本發(fā)明的內(nèi)部程序也可以進(jìn)行修改，以適應(yīng)數(shù)據(jù)采集器上連接不同的測量探頭。以下是使用的數(shù)據(jù)采集器(CR1000)使用的內(nèi)部程序'CR1000SeriesDatalogger，programauthor:Fanjun'WiringInstructionforPortableSDI-12HydraProbe'HydraProbeWiring'redcableto+12V'blackcabletoGND'bluecabletoCI'GPSWiring'redcableto+12V'blackcabletoGND'whitecabletoC7'browncabletoC8'DisplayWiring'redcableto+5V'blackcabletoGND'clearcabletoC4'greencabletoC5'Example:PublicPTemp，Batt_volt，5PublicLaL2，To卯VWC，F(xiàn)lag(2)，VarPublicGPGLLAsString*101PublicLCDAsStringPublicWCStringAsString*30PublicKaStringAsString氺30PublicECStringAsString氺30PublicBaStringAsString氺30'PublicTStringAsString氺30PublicWCStAsString*30PublicKaStAsString*30PublicECStAsString*30PublicBaStAsString*30'PublicTStAsString*30'VariablesforHydraProbePublicHP(9)'givingn咖estotheparametersfromhyiraprobeAliasHP(l)=WCAliasHP(2)=EC_tcAliasHP(3)=Temp_CAliasHP(4)=Temp_FAliasHP(5)=ECAliasHP(6)=KrAliasHP(7)=KiAliasHP(8)=Kr_tcAliasHP(9)=Ki_tc'DeclareConstantsConstaO=-0.053Constal=0.0292Consta2=-0.00055Consta3=0.0000043Consthigh=trueConstlow=false'DefineDateTablesDataTable(Data_TDR，1，_1)Minimum(1，Batt_volt，F(xiàn)P2，0，F(xiàn)alse)Average(1，PTemp，IEEE4，0)Sample(l，Kr，IEEE4)Sample(l，Ki，IEEE4)Sample(l，ToppVWC，IEEE4)Sample(l，EC，IEEE4)Sample(1，GPGLL，String)Sample(l，Temp_C，IEEE4)EndTable2)如圖4所示，在數(shù)據(jù)采集器CR1000上連接4個熱電偶測定土壤溫度，修改本發(fā)明的微控制芯片IC1內(nèi)部程序，使顯示屏6的標(biāo)示為Tl、T2、T3與T4，相應(yīng)修改CR1000內(nèi)部測量程序，適應(yīng)于熱電偶的測量，按壓測量按鈕后，微型揚(yáng)聲器發(fā)出聲音或者是發(fā)光二極管閃光，CR1000會按照順序進(jìn)行溫度的測量并將測量結(jié)果存儲在數(shù)采內(nèi)部，同時在顯示屏6(也可以采用液晶顯示屏)上顯示測量結(jié)果，微型揚(yáng)聲器再次發(fā)出聲音或者是發(fā)光二極管閃光表示本次測量結(jié)束。3)如圖5所示，和具有SDI-12輸出信號的探頭連接進(jìn)行控制和測量，例如可以連接美國Steven公司的HydraSDI-12數(shù)字探頭進(jìn)行連接，進(jìn)行土壤水分含量和溫度的快速測量和顯示。設(shè)計的顯示屏可以進(jìn)行雙行數(shù)字的顯示，內(nèi)部程序編輯中可以標(biāo)示顯示屏提示，如本實施例中顯示溫度，水分和鹽分及電池電壓，分別以T、W、S和U來標(biāo)示。按壓測量按鈕后，微型揚(yáng)聲器發(fā)出聲音或者是發(fā)光二極管閃光，本發(fā)明裝置給出指令驅(qū)動Hydra探頭進(jìn)行土壤溫度，水分含量和鹽分含量的測量，同時測量供電電池電壓，測量結(jié)果被顯示在顯示屏上，微型揚(yáng)聲器再次發(fā)出聲音或者是發(fā)光二極管閃光表示本次測量結(jié)束。權(quán)利要求一種用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置，其特征在于，包括相互連接的顯示屏(6)和主控電路板(4)，所述的主控電路板(4)由主控芯片(1)、顯示器對比度調(diào)節(jié)電阻(2)、聲光驅(qū)動芯片(3)組成，其中，顯示器對比度調(diào)節(jié)電阻(2)連接于主控芯片(1)和顯示屏(6)之間，聲光驅(qū)動芯片(3)與主控芯片(1)連接，所述的聲光驅(qū)動芯片(3)連接有微型揚(yáng)聲器或發(fā)光二極管(5)，主控芯片(1)上還連接有控制按扭(7)。2.如權(quán)利要求1所述的用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置，其特征在于，所述的主控制電路板(4)主要由微控制芯片IC1和聲光驅(qū)動芯片IC2、2個電容和l個可調(diào)電阻構(gòu)成，聲光驅(qū)動芯片IC2連接在微控制芯片IC1上。3.如權(quán)利要求1所述的用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置，其特征在于，所述的顯示屏(6)為液晶顯示屏。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于生態(tài)學(xué)測量的通訊控制與顯示裝置，包括相互連接的顯示屏和主控電路板，所述的主控制電路板上還連接有顯示器對比度調(diào)節(jié)電阻和操作按鈕及聲光控制芯片，聲光控制芯片連接有微型揚(yáng)聲器或發(fā)光二極管，主控芯片上還連接有控制按扭。本發(fā)明的裝置僅使用少數(shù)電子芯片和元器件，能夠為SDI-12型型號輸出探頭提供控制測量與顯示功能，也可以用于數(shù)據(jù)采集器的人工控制測量與顯示。同時通過修改內(nèi)部程序，可以很容易應(yīng)用于相關(guān)測量控制領(lǐng)域。文檔編號G01K7/02GK101718776SQ20091021956公開日2010年6月2日申請日期2009年12月17日優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日發(fā)明者樊軍,王全九,謝慧慧申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)