基于ARM9的奶牛运动量无线采集系统设计与实现

摘要

准确地掌握奶牛的发情期对奶牛企业非常重要,奶农据此对奶牛进行配种工作和精细喂养,提高奶牛的受孕率和泌乳期。但依靠人工观察或养殖经验来监测奶牛的发情期,不仅费时费力,而且易受观察不认真和天气变化等因素的影响,难以有效地鉴别奶牛的正常发情,导致错过奶牛的最佳受孕和喂养时期,影响奶牛企业的效益。根据奶牛发情时运动量显著增加原理,可利用运动量监测系统来自动检测奶牛的发情期。国外完善的监测系统过于复杂和昂贵,而国内拥有的少部分监测系统又过于零散和不系统,都难以作直接的引进使用。
　　 本课题和奶牛企业合作,针对奶牛企业的实际需求,设计了基于ARM9的奶牛运动量无线采集系统,通过采集奶牛运动量的显著变化来监测奶牛的发情期。采集系统工作时,安装在奶牛身上的采集终端利于振动传感器采集奶牛的运动步数,通过无线通信模块将数据发送到嵌入式中心主机进行统一的监测和管理。课题主要工作如下:
　　 1.设计奶牛运动量无线采集系统的终端。
　　 根据奶牛场低功耗要求,终端选用MSP430F149、nRF903等低功耗器件,降低终端功耗、延长使用时间。进行了硬件电路的设计制作和软件的编写,利用上、下位机通信协议,经过一系列调试实现数据的无线传输。
　　 2.设计基于ARM9的嵌入式中心主机系统。
　　 采用成熟的S3C2440处理器和嵌入式Linux系统作为上位机,便于实现良好的用户界面、系统的移植性和扩展性。进行了硬件架构和人机交互接口的设计、搭建交叉开发环境、修改移植引导程序、裁剪编译Linux2.6内核和建立根文件系统。
　　 3.开发基于Qtopia Core的图形界面应用软件。
　　 利用Qt Designer开发应用软件,实现对运动量数据的存储和处理,提供查询、异常统计和数据导出等功能的用户界面。进行了Qt/X11和Qtopia Core搭建,编写代码实现信号与槽的定义、连接等功能。
　　 经过测试表明,本课题开发的采集系统对奶牛运动量的采集准确,在误差允许的范围内能够满足奶牛企业对奶牛运动量的采集需求,能帮助奶农自动监测和统计奶牛的发情期,提高奶牛企业的效益。同时软件的用户界面良好和可对功能进行扩展,具有一定的实际意义和市场价值。