普適計算與信息農業(yè)的結合促進了設施農業(yè)生產模式的發(fā)展，在該模式中系統根據獲取的數據進行總結和計算，并對農業(yè)生產現場的環(huán)境進行調節(jié)，這在一定程度上擺脫了長久以來農作物

生長對自然環(huán)境的過多依賴，使得農作物生長具有高產、高效、高質的特點，其發(fā)達程度體現了一個國家農業(yè)現代化的水平。
     
本文以MIPS架構的JZ4755和PIC32MX4系列處理器為核心，開發(fā)了普適農業(yè)中的數據采集、分析、監(jiān)測與預警系統。該系統實現了低功耗、小體積條件下環(huán)境數據的采集、計算，并能根據所獲

取的數據進行分析和處理。
      1 系統總體結構
      整個系統包含兩個主要部分：分支監(jiān)測點和主控終端。分支監(jiān)測點以PIC32MX460作為處理單元，外圍器件有光照傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等，其完成的功能包括對當前光照強度

、溫度、濕度等環(huán)境數據的實時監(jiān)測和記錄。主控終端以國產JZ4755處理器為核心，外圍器件包括網絡通信模塊、SD卡存儲模塊、GPRS通信模塊等，其完成的功能是整合各個分支監(jiān)測點獲取

的數據，根據農作物生長規(guī)律給出決策意見，同時把各個階段記錄的數據存儲到SD卡模塊中；
      主控終端中還內置有Web服務器，當連接上了網絡時，用戶在任何地方都能查詢到系統當前的狀態(tài)。當農作物生長環(huán)境出現異常情況時，主控終端還能通過GPRS通信模塊發(fā)送警告短信給用

戶，以避免造成更大的損失。
      主控終端與分支監(jiān)測點之間的信息交互通過433 MHz無線通信完成，既避免了有線通信方式所帶來的布線繁瑣，又具有較快的數據傳輸率和良好的穩(wěn)定性。系統總體結構框圖如圖1所示。
      相比于目前流行的嵌入式處理器，MIPS處理器具有低功耗、高性能的特點。
      2 系統硬件設計
      整個系統硬件設計包含兩個部分：分支監(jiān)測點硬件設計和主控終端硬件設計。
      2.1 分支監(jiān)測點硬件設計
      分支監(jiān)測點的主要任務是完成各監(jiān)測點溫度、濕度、亮度數據的采集和傳輸。pcb抄板其工作的環(huán)境比較復雜，對系統的穩(wěn)定性要求也較高。因此，采用PIC32MX460系列芯片作為主芯片。

PIC32MX460是Microchip公司生產的基于MIPS內核的低功耗、高性能處理器，內部集成有硬件看門狗，保證了系統出錯時能夠及時復位。該芯片資源豐富，具有完整的文檔，方便開發(fā)、設計和

應用。
      DHT11是一款使用非常廣泛的數字接口溫濕度一體的傳感器，其濕度測量范圍為20%~90%，溫度測量范圍為0~50℃，測量精度為5%，完全符合本系統的需求。DHT11采用了單總線數據傳輸結構

，便于與各種MCU進行連接，并且信號傳輸距離可達20 m以上。為了準確地采集當前環(huán)境的溫度，每一個分支監(jiān)測點使用了3個DHT11同時采集，然后求取其平均數。對于外部環(huán)境光照強度的感

知，系統采用的是新型單片測光傳感器BH1750，該傳感器是ROHM公司為適應便攜式機器的要求而開發(fā)的具有優(yōu)良光譜靈敏度特性的單片數字光照度傳感器，它采用簡單的I2C總線接口與MCU進行

連接。分支監(jiān)測點硬件原理圖如圖2所示。
      需要注意的是，PIC32MX460芯片帶有I2C總線接口（分別為芯片的36、37引腳），電路板抄板與其他電路接口直接連接即可。由于I2C總線協議電氣特性規(guī)定開漏極，在這里需要接10 kΩ

的上拉電阻，否則該總線上將無法輸出高電平。DHT11采用的單總線結構比較簡單，使用PIC32MX460芯片GPIO來模擬單總線的協議與其連接，連接時也需要上拉10 kΩ的電阻以避免外界對信號

的干擾。