基于ARM和脉冲激光测距传感器的立木参数采集仪设计

摘要

近年来,随着电子信息技术高速发展,以经典测树理论为基础,将先进传感器与高性能单片机相结合的嵌入式数据采集和处理应用开发,在精准林业中变得越来越普遍。针对区域森林蓄积量、生物量估计需要获取区域内林木的株数、平均胸径、胸高断面积、密度、空间坐标和不同高度的森林植被覆盖率等多种特征信息,设计了一套基于ARM和脉冲激光测距传感器的活立木参数采集仪系统。本文在深入研究角规测树原理的基础上,详细研究了立木参数计算方法,使获取森林特征信息的时间大大缩短,效率得到大幅提高。　　本文采用以Cortex-M3内核为芯片核心的STM32F103单片机处理采集到的数据,外围搭载设备主要有:立木参数采集仪控制电路,高精度脉冲激光测距传感器,微型直流电机和电源等设备。本设计系统的硬件电路主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、串口通信电路、存储电路和电机控制电路等。控制电路根据接收到传感器测量数据,计算出测量范围内的立木参数并存储记录,测量完成后可通过USB接口下载所有立木数据供研究人员做后续研究分析。采用的STM32F103单片机性能与8位单片机相比有飞跃式提升,计算速度与ARM7相比较快了近30％。单片机内部搭载的是uC/OS-II嵌入式实时操作系统,具有多任务管理功能,实现对立木参数的计算、存储、USB下载和控制微型直流电机等功能。

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1 绪论

1.1研究目的及意义

1.2国内外测树仪研究现状

1.3论文的主要内容

2 立木参数及其扫描算法

2.1生物量简述

2.2角规测树原理

2.3区域森林中立木参数的计算方法

2.4立木参数采集仪外观设计

3 硬件电路设计

3.1 STM32F103最小系统硬件电路

3.2系统数据存储电路

3.3系统数据通信电路

3.4立木采集仪信号控制电路

3.5硬件电路PCB设计

4 软件设计

4.1 uC/OS-II系统特点

4.2 uC/OS-II系统在STM32上的移植

4.3立木参数采集程序实现

4.3.1串口通信原理

5 采集仪集成与调试

6 结论与讨论

参考文献

附录

个人简介

导师简介

致谢