农田水分平衡是研究农作物生长规律和节水灌溉的重要依据,蒸渗仪是农田水分平衡的直接测定仪器,测定结果为研究农作物生长规律和农田节水灌溉提供了数据支撑。目前我国蒸渗仪数据自动采集程度不高、数据精度低、处理速度慢以及稳定性较差。鉴于此,本文在研究悬丝式土壤蒸渗仪模型和工作原理的基础上,设计了一种基于ARM9+Linux嵌入式系统数据采集器,实现对蒸发、渗漏、光照、温度等土壤数据自动化采集、分析和输出等功能。采集器不仅能对土壤数据进行实时动态监控,而且能对所采集数据进行统一管理,为研究农田水分平衡及节水灌溉提供数据支持,对现代农业和相关科研实践具有重要意义。本文主要研究工作包括:(1)通过分析蒸渗仪实现方式,采用LVDT位移传感器、称重传感器、土体、方钢支架、减震杯等设备,研究了悬丝式土壤蒸渗仪模型并阐述蒸渗仪数据采集器测量原理。根据实地考察,分析了采集器的设计需求并对主控芯片选型,在此基础上对采集器进行了总体设计。(2)系统硬件围绕以S3C2240为微处理器的Mini2440主控板进行外围电路设计,主要包括电源模块、传感器接口电路、电动阀接口电路、RS232接口电路,完成对土壤蒸渗量、光照、温度、水分和雨量数据的采集。(3)系统软件分为硬件电路驱动程序和台达触摸屏人机界面设计两部分。针对底层硬件电路驱动程序,以Linux操作系统为平台,设计并编程实现了各驱动模块的C语言程序代码。对于台达触摸屏的人机界面设计,利用Modbus协议与S3C2440主控板进行通信,完成传感器数据实时显示、数据下载、阀门控制等功能。(4)从触摸屏串口通信、传感器数据误差以及减震杯性能三方面入手对悬丝式土壤蒸渗仪数据采集器进行了测试与分析。系统测试和示范应用表明,采集器工作稳定、数据精度高,满足对农田土壤蒸渗量、光照、温度、水分和雨量数据的自动采集和监测要求。