活立木生物電智能移動(dòng)終端查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李冰雪　梁振宗　高珊　孫琳琳　陳路　黃文慧

摘要：為能夠?qū)盍⒛旧镫姰a(chǎn)生情況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)一種能遠(yuǎn)程查詢活立木生物電產(chǎn)生情況的移動(dòng)終端查詢系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括對(duì)活立木生物電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量及采集的下位機(jī)系統(tǒng)、進(jìn)行無(wú)線通信遠(yuǎn)程查詢的藍(lán)牙和GSM系統(tǒng)，以及對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示以供用戶分析的上位機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)鐵釘電極傳輸至下位機(jī)，經(jīng)采集電路、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和編程接口等模塊，將測(cè)得數(shù)據(jù)讀入并暫存至STC89C52RC單片機(jī)ROM中，用戶在手機(jī)端可通過(guò)指令驅(qū)動(dòng)單片機(jī)將測(cè)得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以短消息的形式傳輸至手機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)測(cè)試和應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)活立木生物電量產(chǎn)生情況，并能將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至用戶手機(jī)端，工作穩(wěn)定。該系統(tǒng)體積較小，便于攜帶和安裝，利用了現(xiàn)代智能手機(jī)終端的便捷性，提高了活立木生物電量數(shù)據(jù)獲取的效率，且具有可移動(dòng)性、快速性，為了解活立木生物電量產(chǎn)生規(guī)律、收集、查詢、存儲(chǔ)和利用的深入研究提供參考。

關(guān)鍵詞：生物電;活立木;移動(dòng)終端;藍(lán)牙;GSM

中圖分類號(hào)：S712;TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8023（2019）03-0041-07

Design of Intelligent Mobile Terminal System for Bioelectricity of Standing Tree

LI Bingxue， LIANG Zhenzong， GAO Shan*， SUN Linlin， CHEN Lu， HUANG Wenhui

（College of Engineering and Technology， Northeast Forestry University， Harbin 150040）

Abstract： In order to effectively monitor the state of bioelectricity of standing tree， a mobile terminal system was designed to achieve the remote query of the bioelectricity producing situation of trees. The system mainly includes the hypogyny machine system for measurement and collection of bioelectricity signals， bluetooth and GSM systems for wireless remote query， and the PC system of displaying real-time data for further analysis. The system is to transmit to the next bit machine by nails electrode， the sampling circuit， amplifying circuit， A/D conversion circuit and programming interface module， will read the measured data and temporary to STC89C52RC MCU in the ROM. The user can transmit the measured real-time data to the mobile phone in the form of a short message by using the instruction-driven MCU on the mobile terminal， realizing real-time monitoring of the data. The in-situ test and application showed that the system can accurately monitor the biological energy data， and the data can be real-time transmitted to the mobile terminal for checking and recording. The system operates steadily and can meet the need of real-time monitor and query of the test data. The system is small， easy to carry and install， the use of modern smart phone terminal convenience， improve the efficiency of living wood biological power data acquisition， and has mobility， rapidity. This paper provides reference for further studies to understand the law of generation， collection， query， storage， and utilization of bioelectricity of trees.

Keywords：Bioelectricity; standing tree; mobile terminal; Bluetooth; GSM

0引言

活立木生物電是指在部分樹(shù)木的韌皮部、木質(zhì)部和葉片等部位和鄰近土壤之間形成的一個(gè)持續(xù)的電勢(shì)差或微弱的電流[1]。這種電勢(shì)差大小通常在幾十至幾百毫伏之間，在兩個(gè)電極之間連接一個(gè)電阻或負(fù)載，就會(huì)形成連續(xù)的電流[2]。在大數(shù)據(jù)背景下，利用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)活立木生物電產(chǎn)生的信息進(jìn)行采集和遠(yuǎn)程終端監(jiān)測(cè)，則是林業(yè)智能化的體現(xiàn)和要求。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在林業(yè)方面雖尚在起步階段，但能擴(kuò)展傳統(tǒng)資源管理等能力有很大的發(fā)展空間[3]。移動(dòng)終端查詢系統(tǒng)作為通訊設(shè)備推動(dòng)了各個(gè)領(lǐng)域智能化發(fā)展，如今的智能移動(dòng)終端查詢?cè)谖锪鞑樵儭⒘謽I(yè)數(shù)據(jù)采集、農(nóng)作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、移動(dòng)執(zhí)法和移動(dòng)商務(wù)等生產(chǎn)生活的各個(gè)方面都起到了很大的作用。目前，活立木生物電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究已有成效，但對(duì)裝置的便攜性及觀察的即時(shí)性仍有待探究，利用智能移動(dòng)終端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行活立木生物電產(chǎn)生和存儲(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)還未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。

1生物電的產(chǎn)生和監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀

1.1現(xiàn)有的生物電產(chǎn)生規(guī)律研究進(jìn)展

活立木生物電的產(chǎn)生受多種因素的影響，與樹(shù)木液流、光合作用和土壤pH等因素有著密切的關(guān)系。

早期學(xué)者在觀察到活立木生物電能的存在后，發(fā)現(xiàn)活立木生物電的大小的日變化與太陽(yáng)輻射之間存在一定的關(guān)系[4]。法國(guó)學(xué)者M(jìn)orat發(fā)現(xiàn)樹(shù)液的存在是活立木生物電能產(chǎn)生的主要原因且活立木生物電的電勢(shì)差的變化與季節(jié)有關(guān)[5]。同樣，匈牙利學(xué)者通過(guò)5 a的連續(xù)試驗(yàn)觀察，發(fā)現(xiàn)活立木生物電的變化與液流密度的變化有關(guān)，且電勢(shì)差的變化相對(duì)于液流通量的變化呈指數(shù)變化，并得出活立木的電勢(shì)差受蒸騰作用的影響[6]。也有研究表明電勢(shì)差的產(chǎn)生是液流、光合作用和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，提出活立木生物電產(chǎn)生是電荷從導(dǎo)電液流溝道向電阻木質(zhì)部墻擴(kuò)散過(guò)程[2]。Christopher J.Love等人得出活立木與其周圍的土壤之間電勢(shì)差是由木質(zhì)部和土壤之間pH值的變化產(chǎn)生的[1]。北京林業(yè)大學(xué)的馮超通過(guò)實(shí)驗(yàn)亦證明此條結(jié)論，得出木的木質(zhì)部和其生長(zhǎng)土壤之間pH值差值是影響活立木生物電能大小的重要因素，同時(shí)研究了活立木與土壤之間生物電能的發(fā)電電路模型[7]，也有研究證明木質(zhì)部和土壤之間的電壓與土壤pH之間符合Nernst方程[8]。

1.2現(xiàn)有的生物電存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的研究進(jìn)展

最早的成型的活立木生物電存儲(chǔ)體系的研究來(lái)自于美國(guó)麻省理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，國(guó)內(nèi)從事生物電產(chǎn)生、存儲(chǔ)和應(yīng)用的研究領(lǐng)隊(duì)是北京林業(yè)大學(xué)李文彬教授和闞江明教授的團(tuán)隊(duì)，相關(guān)研究已經(jīng)取得一定的進(jìn)展。

2008年，麻省理工大學(xué)成立了一家名為Voltree Power的公司，該公司的研發(fā)人員針對(duì)森林監(jiān)測(cè)中的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電問(wèn)題設(shè)計(jì)、測(cè)試了樹(shù)電環(huán)境檢測(cè)儀系統(tǒng)，將利用在活立木上發(fā)現(xiàn)的微弱生物電放大并且通過(guò)充電電路將放大后的生物電儲(chǔ)存起來(lái)，為微型傳感器設(shè)備供電[9]。北京林業(yè)大學(xué)的李小婉對(duì)活立木生物電能產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了一種活立木生物電能與太陽(yáng)能的收集系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)收集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，確定了所設(shè)計(jì)電路能將采集到的活立木生物電能與太陽(yáng)能存儲(chǔ)起來(lái)，并能應(yīng)用于低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中[10]。北京林業(yè)大學(xué)的尹鳳媛根據(jù)影響活立木生物電產(chǎn)生的因素進(jìn)行分析，對(duì)活立木生物電收集的可行性進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)并制作了活立木生物電能收集的電路，實(shí)現(xiàn)了為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電池的供電[11]。北京林業(yè)大學(xué)郝志斌研究了活立木生物電能存儲(chǔ)并為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電的問(wèn)題，分析了環(huán)境因子對(duì)活立木生物電的影響，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電的問(wèn)題[12]。徐慶研制了一種活立木生物電和環(huán)境因子的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)對(duì)活立木生物電源參數(shù)進(jìn)行了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)[13]。

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，相同時(shí)間、相同環(huán)境條件下的生物電量是不穩(wěn)定的，研究活立木生物電能的周期性變化規(guī)律，則需要長(zhǎng)時(shí)間、短間隔地對(duì)生物電能進(jìn)行持續(xù)測(cè)量，并能夠即時(shí)通訊，使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)從硬件傳輸?shù)接脩舳恕，F(xiàn)有的活立木生物電檢測(cè)主要依賴于人工立地測(cè)量，無(wú)法持續(xù)的獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

因此本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種活立木生物電產(chǎn)生的智能移動(dòng)終端查詢的實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)手機(jī)可即時(shí)查詢下位機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的活立木生物電產(chǎn)生情況，實(shí)現(xiàn)便攜可移動(dòng)，近遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)查詢。

為后續(xù)了解活立木生物電量產(chǎn)生規(guī)律、收集、查詢、存儲(chǔ)和利用的深入研究提供參考。

2活立木生物電監(jiān)測(cè)原理

現(xiàn)有的活立木生物電的監(jiān)測(cè)基本上包括兩個(gè)部分：一是立地的儀器布置進(jìn)行電勢(shì)或電流的檢測(cè)和測(cè)量;二是利用多種信號(hào)采集功能的下位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

2.1活立木生物電信號(hào)的檢測(cè)

植物體內(nèi)由于化學(xué)反應(yīng)會(huì)使植物體內(nèi)部、植物與環(huán)境之間產(chǎn)生產(chǎn)生微弱電勢(shì)差，其產(chǎn)生原因?yàn)殛庩?yáng)離子分布不均，帶電粒子進(jìn)行跨膜運(yùn)輸[10]。根據(jù)電流或電勢(shì)測(cè)量的回路原理，生物電的檢測(cè)一般是分別在樹(shù)干中和附近土壤插入金屬電極，在兩個(gè)電極之間連接一個(gè)的電阻，使木質(zhì)部和土壤之間形成閉合電路。將本文所設(shè)計(jì)查詢系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的兩個(gè)金屬夾分別夾在樹(shù)木和土壤的兩個(gè)金屬探針上，即可測(cè)得該活立木的生物電量。

2.2活立木生物電信號(hào)的傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)

遠(yuǎn)程查詢活立木生物電產(chǎn)生情況的移動(dòng)終端查詢系統(tǒng)主要包括對(duì)活立木生物電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量及采集的下位機(jī)系統(tǒng)、進(jìn)行無(wú)線通信遠(yuǎn)程查詢的GSM系統(tǒng)和藍(lán)牙，以及對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示以供用戶分析的上位機(jī)系統(tǒng)。

下位機(jī)系統(tǒng)具有多種信號(hào)采集功能，可同時(shí)用于采集活立木木質(zhì)部與土壤之間的電勢(shì)差，電勢(shì)差的測(cè)量量程可調(diào)節(jié)，并可將信號(hào)以電壓值傳送給單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換口，單片機(jī)得到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序控制周期性工作，提供多種傳感器接口和數(shù)字通信接口。

GSM數(shù)據(jù)傳輸模塊是一個(gè)類似于手機(jī)的通訊模塊， 可以發(fā)送短消息和語(yǔ)音等， 信號(hào)穩(wěn)定， 且通訊距離不受周圍環(huán)境影響[14]。在進(jìn)行單片機(jī)端硬件設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)GSM采用串行異步通信接口與單片機(jī)鏈接，串行控制模塊可實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收短消息的功能， 幾乎滿足所有用戶的在空間尺寸上的要求。單片機(jī)與藍(lán)牙的連接方式為URAT連接，通過(guò)數(shù)據(jù)線、信號(hào)線、電源線以及天線來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。在進(jìn)行單片機(jī)端對(duì)藍(lán)牙基本數(shù)據(jù)傳輸模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，采用的方式為嵌入式，編程語(yǔ)言為C語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)環(huán)境為Keil[15]。藍(lán)牙初始化和交互鏈接完成后進(jìn)行處理數(shù)據(jù)，將傳輸完成的數(shù)據(jù)提取出來(lái)，通過(guò)液晶顯示器來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作并發(fā)送到上位機(jī)軟件上。

3智能移動(dòng)終端查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)組成

基于系統(tǒng)功能，系統(tǒng)組成由單片機(jī)模塊、藍(lán)牙模塊、GSM模塊、編程端口和LCD液晶顯示等5個(gè)部分。單片機(jī)模塊作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，控制下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取和采集，并能連接控制電流電壓采樣、放大電路部分，提供LCD液晶顯示模塊的控制信號(hào)等;藍(lán)牙模塊最大可傳輸距離為10 m，能實(shí)現(xiàn)近距離數(shù)據(jù)快速傳輸，與安卓手機(jī)進(jìn)行通信以及時(shí)查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);GSM模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)藍(lán)牙系統(tǒng)連接出現(xiàn)困難，即可采用第二種方案，即GSM模塊，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與查詢系統(tǒng)的通信，其具有發(fā)送SMS短信、語(yǔ)音通話和GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然贕SM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能[16]，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信功能實(shí)現(xiàn)任何距離的數(shù)據(jù)傳輸;編程端口與單片機(jī)進(jìn)行串口通信，將程序下載到單片機(jī)里。LCD液晶顯示模塊進(jìn)行電壓值和電流值的瞬時(shí)顯示。下文在硬件組成和軟件服務(wù)界面等方面介紹本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況。終端查詢系統(tǒng)組成模塊如圖1所示，原理如圖2所示。

3.2下位機(jī)系統(tǒng)

下位機(jī)系統(tǒng)以STC89C52RC單片機(jī)作為核心，該單片機(jī)是宏晶科技出產(chǎn)的，與8051單片機(jī)指令代碼相互兼容。其主要功能是數(shù)據(jù)的中間轉(zhuǎn)發(fā)等。主要特性：

（1）可選擇12或6時(shí)鐘/機(jī)器周期，為8051的增強(qiáng)型。

（2）工作電壓：5.5～3.3 V。

（3）工作頻率范圍：0～40 MHz，實(shí)際工作頻率達(dá)到48 MHz。

（4）應(yīng)用程序空間為8 K字節(jié)。

（5）RAM為512字節(jié)。

（6）32個(gè)通用I/O口，復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉。

STC89C52RC單片機(jī)的工作模式：

（1）掉電模式：典型功耗<0.1 μA，可由外部中斷喚醒，中斷結(jié)束后在斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行主程序。

（2）空閑模式：典型功耗為2 mA。

（3）正常工作模式：典型功耗為4 Ma～7 mA。

（4）適用于水表、氣表等便攜設(shè)備。下位機(jī)系統(tǒng)框圖如圖3所示。

3.3藍(lán)牙近距離查詢系統(tǒng)

JDY-30透?jìng)髂K是基于藍(lán)牙3.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，工作頻段為2.4 GHz范圍，具有信號(hào)強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸快和性能穩(wěn)定等特性。藍(lán)牙技術(shù)相對(duì)于其他無(wú)線通信技術(shù)，具備短距離、低功率和低功耗的特點(diǎn)[15]。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

（1）支持藍(lán)牙SPP串口協(xié)議。

（2）內(nèi)置PCB天線。

（3）支持UART接口。

（4）藍(lán)牙Class2。

（5）數(shù)據(jù)傳輸比BLE藍(lán)牙快、可達(dá)到 8 K 每秒以上的速率。

（6）支持與 SPP 主藍(lán)牙模塊連接通信（JDY-30為從 SPP 藍(lán)牙模塊）。

（7）支持與電腦SPP藍(lán)牙通信。

（8）支持Android手機(jī)SPP通信。技術(shù)規(guī)格：工作電壓2.2～4.2 V，工作溫度-40 ～ 85 ℃，天線PCB板載天線，平均電流喚醒模式19 MA。JDY-30藍(lán)牙模塊尺寸封裝圖如圖4所示，引腳圖如圖5所示。

3.4GSM模塊遠(yuǎn)距離查詢系統(tǒng)

GSM模塊采用有方科技的M590E芯片，該芯片是全球第一款單芯片純數(shù)據(jù)GPRS模塊。提供短信和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，在各種工業(yè)和民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。GSM模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。

在本模塊基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了單片機(jī)控制GSM發(fā)送短信的程序，單片機(jī)與 GSM 模塊一般采用串行異步通信接口，通信速度可設(shè)定，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好[16]。采用C51語(yǔ)言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。

4上位機(jī)查詢實(shí)現(xiàn)主界面

上位機(jī)查詢服務(wù)系統(tǒng)是由Android手機(jī)“藍(lán)牙串口”應(yīng)用程序和手機(jī)自身藍(lán)牙功能，以及手機(jī)SIM卡短信等組成。下位機(jī)通過(guò)藍(lán)牙協(xié)議和GSM與上位機(jī)獲得通訊。

4.1藍(lán)牙模塊查詢服務(wù)軟件界面

當(dāng)下位機(jī)保持良好供電時(shí)，在上位機(jī)進(jìn)行藍(lán)牙連接請(qǐng)求，一旦請(qǐng)求通過(guò)，手機(jī)與下位機(jī)即可在程序驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行通訊，在手機(jī)端藍(lán)牙串口APP主界面中，若無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，則上位機(jī)此刻不接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在下位機(jī)中暫存并在LCD液晶屏上顯示;若想查詢數(shù)據(jù)，在輸入欄中輸入“READ”并發(fā)送，此時(shí)單片機(jī)收到指令，驅(qū)動(dòng)程序啟動(dòng)，指示燈閃爍一次，單片機(jī)將數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送至手機(jī)，用戶即可在手機(jī)上實(shí)時(shí)接收到下位機(jī)檢測(cè)并處理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并可多次查詢，每發(fā)送一個(gè)“READ”字符串，單片機(jī)即被驅(qū)動(dòng)進(jìn)行一次一組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的發(fā)送。還可以通過(guò)下位機(jī)上的按鍵進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，每按下一次按鍵，指示燈閃爍一次，手機(jī)端收到一次數(shù)據(jù)，按鍵操作和發(fā)送“READ”字符串具有相同效果，都可驅(qū)動(dòng)單片機(jī)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)發(fā)送操作。上位機(jī)藍(lán)牙查詢程序流程圖如圖7所示，藍(lán)牙查詢軟件主界面如圖8所示。

4.2GSM查詢服務(wù)界面

首先將可正常使用的SIM卡放置在下位機(jī)GSM模塊中，并對(duì)下位機(jī)進(jìn)行上電啟動(dòng)。為驗(yàn)證GSM模塊工作正常，可進(jìn)行驗(yàn)證，在手機(jī)端撥打其SIM卡號(hào)碼，持續(xù)一次響鈴的時(shí)間后自動(dòng)掛斷電話，在此期間指示燈持續(xù)閃爍，即為工作正常。用手機(jī)自帶的短信服務(wù)對(duì)該號(hào)碼發(fā)送一條內(nèi)容為“獲取數(shù)據(jù)”的短信，下位機(jī)收到短信后指示燈閃爍一次，驅(qū)動(dòng)單片機(jī)通過(guò)GSM模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，隨后手機(jī)端即可接收到一條內(nèi)容為一組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的短信，可進(jìn)行短間隔多次查詢。也可通過(guò)下位機(jī)按鍵獲取短信，每按鍵一次即可收到一條數(shù)據(jù)短信，在效果上與發(fā)送短信查詢一致。短信的接收手機(jī)號(hào)碼在程序中編寫并已下載至單片機(jī)。上位機(jī)GSM程序流程圖如圖9所示，GSM查詢系統(tǒng)主界面如圖10所示。

5結(jié)束語(yǔ)

基于滿足生物電量智能移動(dòng)終端查詢的需要，設(shè)計(jì)了本終端查詢系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)下位機(jī)系統(tǒng)、藍(lán)牙、GSM通訊模塊及藍(lán)牙通訊app組成，以活立木表皮生物電量為測(cè)量對(duì)象，通過(guò)鐵釘電極傳輸至下位機(jī)，經(jīng)采集電路、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和編程接口等模塊，將測(cè)得數(shù)據(jù)讀入并暫存至STC89C52RC單片機(jī)ROM中。當(dāng)用戶在手機(jī)端發(fā)送“READ”或“獲取數(shù)據(jù)”指令時(shí)，驅(qū)動(dòng)單片機(jī)將測(cè)得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以短消息的形式傳輸至手機(jī)，并可選擇在不同時(shí)間點(diǎn)多次發(fā)送讀取指令，同時(shí)在下位機(jī)LCD液晶屏幕上也有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后對(duì)東北林區(qū)的落葉松進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試，上下位機(jī)保持好通訊后數(shù)據(jù)可以快速地傳輸至手機(jī)，并與其他儀器實(shí)地測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，工作穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，滿足設(shè)計(jì)要求，為用戶遠(yuǎn)程查詢采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和不同時(shí)間、不同溫度下采集數(shù)據(jù)提供了便捷，為后續(xù)的數(shù)據(jù)深入分析提供了平臺(tái)、奠定了基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]LOVE C J， ZHANG S G， MERSHIN A， et al. Source of sustained voltage difference between the xylem of a potted ficus benjamina tree and its soil[J]. PLOS ONE， 2008， 3（8）： e2963-e2967.