土壤湿度检测电路
土壤湿度无线检测系统的设计
分类号
密级公开学号201508279031
本科毕业设计
设计题目：土壤湿度无线检测系统的设计
作 者：邹懿
指导教师：周润珍（讲师）
专 08日
答辩日期：2019年01月19日
学位授予单位：重庆文理学院
中国重庆
2019年1月
Graduation Thesis of Chongqing University of Arts andSciences
This design is a kind of soil humidity wireless detection system, which uses wireless communication technology to eliminate the restriction of complex environment on soil humidity detection, and can effectively realize the effective transmission of soil humidity information, so as to facilitate the monitoring of soil humidity in real time. This system is divided into two parts: detection and monitoring. STC89C52RC is used as the control chip and YL-69 humidity sensor is used as the detection end. After A/D conversion, the collected information is transmitted through NRF24L01 wireless communication chip. At the same time, the switch state of the water pump is controlled by relay. After receiving the information, the monitoring terminal realizes the man-machine dialogue and alarm functions through the LCD display module and the alarm module. The input power supply voltage of this design is 5V±0.2V, the detection accuracy is 0 - 80 %, and the wireless transmission distance is 5-10m. The design has the characteristics of simple structure, low cost, convenient installation, practicability, real-time performance and miniaturization.
土壤湿度检测电路
北方民族大学实训报告系（部、中心）电气信息工程学院姓名莫文涛学号 20120588专业电子信息工程班级 121班同组人员刘丹20120575、杨文华20120606课程名称专业课程综合实训系列Ⅰ实训题目名称土壤湿度检测电路起止时间2015年3月2日——2015年7月5日成绩指导教师签名北方民族大学教务处制教师评语：土壤湿度检测电路的设计与制作【摘要】本设计主要的内容是土壤湿度检测电路的设计与制作。
该电路的工作原理是由AT89C51单片机和ADC0809组成系统的核心部分，湿度传感器将采集到的数据直接传送到ADC0809的IN端作为输入的模拟信号。
选用湿度传感器和AD 转换，电路内部包含有湿度采集、AD转换、单片机译码显示等功能。
单片机需要采集数据时，发出指令启动A/D 转换器工作，ADC0809根据送来的地址信号选通IN3通道，然后对输入的模拟信号进行转换，转换结束时，EOC输出高电平，通知单片机可以读取转换结果，单片机通过调用中断程序，读取转换后的数据。
最后，单片机把采集到的湿度数据经过软件程序处理后送到LED数码管进行显示。
【关键词】湿度传感器\AD\转换\AT89C51目录一、设计方案选择 (5)1、方框图 (5)二、土壤湿度检测电路的单元电路 (6)1、湿度采集 (6)2、A/D转换与ADC0809 (7)3、AT89C51单片机 (10)三、源程序 (15)四、LED数码管 (16)五、软件调试 (17)六、安装与调试 (18)七、元器件清单 (20)八、系统仿真 (20)九、心得体会 (22)一、设计方案选择方案一：可利用湿度传感器采样土壤中的湿度信号，以提供给显示电路部分，关于湿度含量可采用ADC的方法将模拟信号转换成数字信号，然后再用译码器将转换后的数字信号提给显示电路实现显示，ADC转换电路所需脉冲由555构成的多谐振荡器来提供。
1、方框图方案二：根据传感器采集土壤湿度，提供给ADC0809进行模数转换，转换出的数字信号送给AT89C51单片机进行实时处理，同时由单片机控制ADC0809的转换开始与结束，单片机把处理后的数据经过处理送达LED数码管进行显示。
湿度测量自动浇花器
湿度测量自动浇花器这是一种通过测量土壤湿度自动控制浇花的电路。
它以简单的电子线路为基础，通过对1/4LM339四电压比较器、555定时器、三极管及继电器等元件的合理搭配应用，实现了自动浇花功能。
该湿度测量自动浇花机能够在无人看管的情况下，根据土壤干湿度，自动判断是否给土壤浇水，这样植物便能一直处于最合适的土壤湿度环境中生长。
该设计成本小、反应灵敏，并对于不同的植物对水分的不同需求具有较大的可调空间，实用性较强。
该电路将土壤的干湿情况通过简单的电路测量转换成土壤的电阻大小，再将电阻大小转换成电压信号（一般土壤越干，电阻越大），通过比较器即将电压信号转换成电子线路高低电平，比较器输出的数字电压信号与用555集成芯片产生的固定脉冲通过与非门电路产生浇花信号，用来控制驱动器（包括电子开关），从而控制后续的胶水电路（如控制水泵或自来水管道阀门）。
1.土壤湿度信号转换成电压信号本自动浇花器，通过对土壤干湿度的测量来控制相应的电路进行自动浇水。
当电路工作时，插在土壤里的两根探针会给出一定的测量值，经过1/4LM 339四电压比较器的处理，给出一个控制信号，当土壤干到一定程度是会控制自动浇水，浇水一定时间后，探针继续测量，达到一定湿度后则给出停止浇水的信号，否则将继续控制浇水。
干湿土壤的电阻阻值差别很大，因此对土壤干湿的测量可通过测土壤的电阻来实现。
该电路考虑了渗水时间，即当浇一定时间水时，控制电路会知道给出一个信号停止浇水，等渗水一定时间后再继续测量。
因此测量装置的探针必须采用良好导体（笔者选择铝合金针）。
测量花盆深处的土壤要求探针除了尖端露出导体之外，其他部分都要用绝缘体与土壤隔绝。
另外两探针间距必须固定（本设计为2.5cm）。
此电路中选择R1和R2为确定值，均为5k欧姆。
R3为测得的土壤阻值。
另外，对于不同的话，要求干湿度也不相同，为此可设R4为一可变电阻来实现。
比如用间距为2.5cm的探针测得的干土壤阻值为150k欧姆左右，就可设置R4的阻值为100k欧姆~200k欧姆范围内可变。
土壤湿度检测
采集控制流程
首字节判断 校验值判断 命令判断
太阳能
下位机发送代码 FD 14 00 00 02 23 01 22 01 25 02 11 00 00 00 02 08 40 01 24 01 25 01 26 12 43 FD 起始字 14 字节数 00 00 站号 十六进制 02 23 1路湿度 0x0223= 2*0x100+2*0x10+0x03=547 547/100=5.47% 01 22 2路湿度 （计算过程同上）0x0122=2.90% 01 25 3路湿度 （计算过程同上）0x0125=2.93% 02 11 4路湿度 （计算过程同上）0x0211=5.29% 00 00 (无用) 00 02 (无用) 08 40 (无用) 01 24 (无用) 01 25 (无用) 00 26 (校验) 12 43 站的短地址(无用)
采集控制系统
谢谢观看！
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END
复习内容
AD采样
DA输出
DI输入 DO输出
AD
一、集中采样式
采样
类型：分时采样型；同步采样型
分时采样型特点：
多路公用一个Ｓ／Ｈ和Ａ／Ｄ，电路简单；成本低；
依次采集 同步采样型特点：
多路同时被采样；保持电路的泄放会产生误差。
AD
多路分时采集分时输入结构图
采样
§2-1-4 采样电路的参数设计和选择
一、A/D转换器的选择
1、 A/D转换器位数的确定
2 、A/D的转换速度
3、根据环境选择A/D：温度、功耗、可靠性等； 4、选择A/D转换的输出状态： 并行、串行输出，二进制、BCD码输出，时钟等
电容式土壤湿度传感器原理
电容式土壤湿度传感器原理电容式土壤湿度传感器是一种常用的土壤湿度检测设备，它通过测量土壤中的电容变化来判断土壤的湿度。
在农业生产和环境监测中，土壤湿度是一个非常重要的参数，对于植物的生长和发育以及土壤水分管理都起着至关重要的作用。
电容式土壤湿度传感器的原理是基于土壤的介电常数与土壤含水量之间的关系。
土壤的介电常数与土壤中的水分含量呈正相关，当土壤中的水分含量增加时，土壤的介电常数也会随之增加。
传感器内部通常包含两个电极，当电极与土壤接触时，土壤中的水分会影响电极之间的电容。
传感器的工作原理是通过测量电容的变化来间接地推测土壤的湿度。
当土壤湿度较低时，土壤中的水分较少，电容较小；当土壤湿度较高时，土壤中的水分较多，电容较大。
通过测量电容的变化，可以得到土壤湿度的相对值。
具体的测量过程如下：首先，将传感器的电极插入土壤中，确保电极与土壤充分接触；接着，通过电路将电容式土壤湿度传感器与微处理器或其他数据采集设备连接；最后，通过测量电容的大小，可以得到土壤的湿度值。
传感器可以根据需要进行定期测量，以实时监测土壤湿度的变化。
电容式土壤湿度传感器具有以下优点：首先，测量范围广，可以覆盖不同湿度下的土壤；其次，传感器结构简单，制作成本较低；再次，传感器响应速度快且稳定性高，可以实时监测土壤湿度的变化；最后，传感器具有较高的准确性和灵敏度，可以满足不同领域的需求。
然而，电容式土壤湿度传感器也存在一些局限性。
首先，传感器对土壤类型和成分有一定的依赖性，不同土壤的介电常数不同，对传感器的测量结果会产生一定的影响；其次，传感器需要外部电源供电，不能独立工作；再次，传感器在极端环境下的工作可能会出现不稳定情况，需要进行合理的保护和维护；最后，传感器对温度和盐度的变化也比较敏感，需要进行相应的校准和调节。
总的来说，电容式土壤湿度传感器是一种重要的土壤湿度检测设备，通过测量土壤中的电容变化来判断土壤的湿度。
它具有测量范围广、结构简单、响应速度快、准确性高等优点，广泛应用于农业生产和环境监测等领域。
土壤湿度控制系统
摘要土壤的含水量会极大地影响作物的产量和大部分植物的生长。
因此，土壤的湿度对于灌溉计划的安排，水和溶质流的评估以及潜在太阳辐射和显热的划分非常重要。
本课题设计的对土壤水分的控制系统，可以用于土壤水分的检测，土壤水分控制以及报警。
土壤湿度控制系统是用单片机、湿度传感器、模数转换器、显示器、电源、报警器，等构建的。
单片机是本系统的控制中枢，湿度传感器通常都是电阻传感器，它的电阻可以随着土壤湿度的变化而变化，使得不同的电压被晶体管放大并进行单片机的处理，然后能够在显示器上显现出来，并且进行控制。
如果我们测量的真正的湿度小于设定的湿度时，蜂鸣器和LED能够发出声音和闪光来报警。
并且这时候控制继电器可以给土壤浇水。
操作人员可以通过按下按钮设置湿度报警值，这个报警值可以连续添加的或者减少。
关键字：STC89C52单片机，土壤湿度检测，AD转换ABSTRACTThe water content of soil will greatly affect the yield of crops and the growth of most plants. Therefore, soil humidity is very important for the arrangement of irrigation plans, the assessment of water and solute flows, and the division of potential solar radiation and sensible heat.The soil moisture control system designed in this topic can be used for soil moisture detection, soil moisture control and alarm. The soil humidity control system is constructed with single chip microcomputer, humidity sensor, analog-to-digital converter, display, power supply, alarm, etc. MCU is the control center of the system. Humidity sensors are usually resistance sensors. Its resistance can change with the change of soil humidity, so that different voltages are amplified by transistors and processed by MCU, and then can be displayed on the display and controlled. If the real humidity we measure is less than the set humidity, the buzzer and LED can sound and flash to alarm. And then the control relay can water the soil. The operator can set the humidity alarm value by pressing the button, and this alarm value can be continuously added or decreased. Key words: STC89C52 singlechip, soil moisture detection, AD conversion摘要.................................................................. I I ABSTRACT ............................................................. I II 1、绪论. (3)1.1课题的背景 (3)1.2 土壤湿度检测的原理 (4)1.2.1土壤湿度基本设计原理 (4)1.2.2土壤湿度电路设计 (4)2、总体方案设计 (4)3、系统方案比较、设计与论证 (5)3.1主控制器模块选择 (5)3.2按键的选择 (6)3.3显示模块的选择 (6)3.4电源选取 (6)4、芯片资料简介 (7)4.1模数转换器ADC0832 (7)4.2LCD1602液晶显示模块 (9)4.2.1LCD1602的特性及使用说明 (9)4.3 STC89C52单片机的简介 (12)4.3.1 STC89C52单片机主要特性 (13)5、硬件实现及单元电路设计 (16)5.1主控制模块 (16)5.2显示模块电路 (17)5.3报警模块的设计 (18)5.4继电器控制电路 (18)5.5湿度AD采集电路 (19)5.6按键模块的设计 (19)5.7电源部分的设计 (20)6、系统软件设计 (20)6.1程序结构分析 (20)6.2系统程序流图 (21)7、系统的安装与调试 (23)7.1安装步骤 (23)7.2电路的调试 (23)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (24)附录1整体电路原理图 (25)附录2元器件清单 (25)附录3部分源程序 (26)1、绪论1.1课题的背景湿度是可以表示大气里水汽含量的物理量。
用测量仪器测算土壤的湿度
用测量仪器测算土壤的湿度简介测量土壤的湿度对农业生产和环境科学研究非常重要。
使用测量仪器可以准确地确定土壤中的水分含量，并帮助决定何时灌溉或排水。
本文将介绍几种常见的测量仪器和测量土壤湿度的方法。
1. 电阻法电阻法是一种测量土壤湿度的常见方法。
这种方法通过测量土壤的电阻，来间接确定土壤中的水分含量。
常用的电阻法包括电阻板法、针形电极法和频域反射法。
1.1 电阻板法电阻板法适用于测量较大面积的土壤湿度。
它使用两个平行的电极板，将它们插入土壤中并测量通过土壤的电阻值。
土壤湿度越高，电阻值越低。
1.2 针形电极法针形电极法适用于测量局部土壤湿度。
它使用一个细长的针形电极，将其插入土壤中，并测量通过土壤的电阻值。
电阻值越低，表示土壤湿度越高。
1.3 频域反射法频域反射法适用于测量土壤的介电常数，从而间接推测土壤湿度。
它通过测量土壤对电磁波的反射和传播延迟来估算土壤湿度。
2. 比重法比重法是一种简单且实用的测量土壤湿度的方法。
该方法通过测量土壤的湿重和干重之间的差异，来确定土壤中的水分含量。
3. 遥感技术遥感技术是一种非接触式测量土壤湿度的方法。
它通过利用卫星或无人机传感器获取土壤表面的电磁波辐射特征，来推测土壤湿度。
结论不同的测量方法适用于不同的环境和研究需求。
根据具体情况选择合适的测量仪器和方法，可以准确地测算土壤的湿度。
这对于农业生产和环境科学研究都具有重要意义。
以上是关于用测量仪器测算土壤湿度的文档。
希望对您有所帮助！。
基于湿度传感器的土壤湿度检测电路设计
基于湿度传感器的土壤湿度检测电路设计土壤湿度对于植物的生长和发育起着至关重要的作用，因此准确地检测和监测土壤湿度是农业领域中的一个重要任务。
在这篇文章中，我将介绍一种基于湿度传感器的土壤湿度检测电路设计。
首先，我们需要了解湿度传感器的工作原理。
湿度传感器一般采用电容法或电阻法来测量湿度。
本设计中，我们将采用最常见的电阻法。
电路设计的关键在于如何将湿度传感器的输出转换为电压值。
为此，我们采用了一种简单有效的电压分压器电路。
电压分压器包含一个电阻和一个可变电阻。
可变电阻的阻值通过微调电位器来调整，以便校正和调整传感器的输出。
在电路中，我们还引入了一个运算放大器来增强信号，并将信号转化为可测量范围内的值。
运算放大器还消除了电路中的噪声和干扰，确保测量结果的准确性和稳定性。
除了湿度传感器和电压分压器，设计中还包括一个微处理器用于数据采集和处理。
微处理器接收电路输出的电压，并将其转换为相应的数字湿度值。
该数值可以通过串口或其他通信接口传输到计算机或其他控制设备上。
为了保证电路的稳定性和可靠性，我们还需要进行电源管理。
电源管理电路包括稳压器和滤波器，以确保电路能够正常工作并避免电源杂波对测量结果的干扰。
在实际应用中，除了电路设计，还需要考虑一些其他因素。
首先是传感器的安装位置和方式。
传感器应该放置在能够准确反映土壤湿度的位置，并且需要防水和防腐蚀处理。
其次是传感器的校准和维护。
传感器需要定期校准以确保准确性，并进行定期维护以延长使用寿命。
此外，为了进一步提高测量的准确性，我们还可以考虑引入其他传感器，例如温度传感器。
湿度和温度是密切相关的，通过同时测量湿度和温度，可以更好地了解土壤的状况。
总结起来，基于湿度传感器的土壤湿度检测电路设计需要考虑传感器的选择和安装位置，电路的设计和稳定性，以及电源管理和数据处理等因素。
通过合理的设计和良好的校准和维护，可以实现准确可靠的土壤湿度监测，为农业生产提供重要的数据支持。
土壤湿度传感器原理
土壤湿度传感器原理
土壤湿度传感器是一种常用的农业传感器，它能够测量土壤中的水分含量。
它是由一个湿度传感器，一个电极，一个电路板和一个显示器构成的。
它们之间的工作原理是，当土壤中的水分发生变化时，湿度传感器就会发出一定的电信号，这个信号会被传递到电极，电极将会改变其中的电流，这个电流会被传递到电路板，电路板会将这个信号转换成一个相对应的数字，最后这个数字会被显示在显示器上。
土壤湿度传感器的传感原理是电容变化原理。
当水分在土壤中渗透时，湿度传感器中的电容会发生变化，这种电容变化会影响到湿度传感器中的电流，电流的变化会被转换成数字，从而可以检测出土壤中的水分含量。
土壤湿度传感器的应用非常广泛，它可以用来检测土壤的水分含量，从而给农业提供重要的参考数据，帮助农民更好地管理农田水分，从而提高农作物的产量和质量。
此外，土壤湿度传感器还可以用来测量地下水位，以及监测土壤污染物的浓度。
土壤湿度传感器是一种重要的传感器，它可以检测土壤中的水分含量，为农业生产提供重要的参考数据，也可以用来测量地下水位，监测土壤污染物的浓度。
土壤湿度传感器的原理及应用
土壤湿度传感器的原理及应用
土壤湿度传感器主要是通过测量土壤中的水分含量来判断土壤湿度的变化情况。
它的原理一般可以分为电阻式和电容式两种。
1. 电阻式土壤湿度传感器：
电阻式传感器主要是基于土壤电导率与含水量之间的关系进行测量。
当土壤含水量较高时，土壤的电导率也会相应增加，电阻变小；而若土壤含水量较低，则其电导率相应降低，电阻增大。
通过测量传感器的电阻值，就可以推测出土壤湿度。
2. 电容式土壤湿度传感器：
电容式传感器主要通过测量土壤与电极之间的电容变化来判断土壤湿度。
当土壤含水量较高时，土壤与电极之间的电容增加；而当土壤含水量较低时，电容相应减小。
通过测量电容值的变化，就可以推测出土壤湿度。
应用：
土壤湿度传感器的应用非常广泛，例如农业领域中可以用于控制灌溉系统，根据土壤湿度的变化自动调节灌溉量，实现水资源的合理利用；在植物栽培过程中，可以监测土壤湿度，帮助植物生长控制和调整；同时也可以用于环境监测领域，如城市绿化区域的土壤湿度监测等。
土壤湿度检测电路的设计与制作
土壤湿度检测电路的设计与制作作者：郭建巍曹涌冉菲帆来源：《数码设计》2020年第02期摘要：土壤湿度检测是实现并进行校园智能节水灌溉控制系统的基本条件，本系统主控采用AT89C52单片机，SMC1602A液晶显示模块，土壤湿度传感器模块，nRF24l01+无线数据传输模块，配合抽水电机完成智能灌溉控制。
本系统的土壤湿度检测模块，通过探针土壤采集到的模拟数据，通过检测电路，捕捉脉冲变化，转换为精确的土壤湿度值。
经过多次试验，检测电路功能精度与稳定性良好。
关键词：土壤湿度检测;电路设计;土壤湿度传感器中图分类号：TP212.9; 文献标识码：A; 文章编号：1672-9129（2020）02-0060-02Abstract： Soil moisture detection is the basic condition for realizing and carrying out intelligent water-saving irrigation control system on campus. The main control system adopts AT89C52 single chip microcomputer， SMC1602A LIQUID crystal display module， soil moisture sensor module，nRF24l01+ wireless data transmission module and the pumping motor to complete intelligent irrigation control. The soil moisture detection module of this system， through the simulated data collected by the probe soil， and through the detection circuit， captures the pulse change and converts it into an accurate soil moisture value. After many tests， the functional accuracy and stability of the circuit are good.Key words： soil moisture detection; Circuit design; Soil moisture sensor引言：水是生命之源，土壤中水分進行含量的多少即土壤环境湿度，它直接关系到植物是否能生存且生长。
土壤温度湿度传感器工作原理
土壤温度湿度传感器工作原理一、引言土壤温度湿度传感器是一种用于测量土壤中温度和湿度的仪器设备。
它通过感知土壤环境的物理参数来实现对土壤温度和湿度的测量，广泛应用于农业、环境监测等领域。
本文将详细介绍土壤温度湿度传感器的工作原理及其应用。
二、土壤温度湿度传感器的组成土壤温度湿度传感器主要由传感器元件、信号处理电路和输出设备组成。
1. 传感器元件传感器元件是土壤温度湿度传感器的核心部分，它直接与土壤接触并感知土壤中的温度和湿度。
常见的传感器元件有热电偶、热电阻、电容式传感器等。
•热电偶：热电偶是一种利用热电效应测量温度的传感器元件。
它由两种不同材料的金属导线组成，当两个导线的接触点处于不同温度时，会产生电动势，进而测量温度差异。
•热电阻：热电阻是一种利用材料电阻随温度变化的特性测量温度的传感器元件。
常用的热电阻材料有铂金、镍、铜等，通过测量电阻值的变化来确定温度。
•电容式传感器：电容式传感器利用土壤中的介电常数与土壤湿度之间的关系来测量湿度。
通过测量电容值的变化来确定土壤湿度。
2. 信号处理电路信号处理电路是将传感器元件感知到的物理参数转化为电信号，并进行放大、滤波等处理的电路部分。
它将传感器元件输出的微弱信号放大到合适的范围，并进行滤波以去除噪声干扰，使得信号能够被后续的电子设备读取和处理。
输出设备是将信号处理后的结果以可视化或可记录的形式呈现出来的部分。
常见的输出设备有显示屏、打印机、记录仪等。
通过输出设备，用户可以直观地了解土壤温度和湿度的变化情况。
三、土壤温度湿度传感器的工作原理土壤温度湿度传感器的工作原理是基于传感器元件对土壤环境的感知和信号处理电路的处理。
1. 温度测量原理不同的温度传感器元件有不同的工作原理。
•热电偶：热电偶利用两种不同金属导线的热电效应来测量温度。
当热电偶的接触点处于不同温度时，会产生电动势，利用电动势的变化来确定温度差异。
•热电阻：热电阻利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度。
土壤湿度控制器电路原理
土壤湿度控制器电路原理
土壤湿度控制器电路原理是：
土壤湿度传感器就是监测土壤的湿度，将其的硬件控制电路埋在作物根部的土壤水分传感器监测根部土壤的水分，该传感器经检测电路将"湿度过高"和"湿度过低"信号经编码器传至主控制器，由主控制器决定控制状态。
土壤湿度上下限确定后，对三极管V1而言，其基极触发临界值是一样的（即A、B临界触发值一样），故湿敏电阻Rs和可调电阻Rp串联，Rs小，其对应的Rp也小；Rs大，其对应的Rp也大。
A所在电路管下限（Rs1大，Rp1较大），B所在电路管上限（Rs2小，Rp2较小），即Rp1阻值大于Rp2阻值。
土壤湿度传感器使用方法如下：
传感器有两种插用方法，①传感器竖插使用，将传感器垂直90度插入被测土壤中，插入时请勿摇晃传感器，以防传感器探针被压弯，损坏探针。
②多路传感器平插使用，将传感器平行插入被测土壤中，此方法用于多层土壤水分检测，
湿度头间距10cm排列，防止相互干扰。
插入时请勿摇晃传感器，以防传感器探针被压弯，损坏钢针。
当感觉被测土壤里有硬块或异物时，请重新选择被测土壤位置继续检测。
操作注意事项，①测量前应选择密度均匀的土壤作为被测对象。
②请勿将传感器探针插入硬土块中，防止探针损坏。
③不可直接拽拉电缆将传感器移出土壤，用手握住环氧树脂外包装被测土壤。
④使用完毕后，用毛刷扫除探针上的土尘，并用柔软的布擦干探针，保护湿度探头干净，增加使用寿命。
电容式土壤湿度传感器原理
电容式土壤湿度传感器的基本工作原理电容式土壤湿度传感器是一种常用的测量土壤湿度的传感器。
它通过测量土壤与电极之间的电容变化来间接地测量土壤的湿度。
具体来说，电容式土壤湿度传感器利用土壤的电导率来感知土壤湿度。
电容的基本原理在理解电容式土壤湿度传感器的工作原理之前，我们首先需要了解电容的基本原理。
电容是指在两个导体之间的电荷存储器。
当两个导体之间有电压差时，电荷会在导体之间发生移动，导致电容的大小发生变化。
电容的大小取决于导体之间的距离和导体的表面积。
当两个导体之间的距离减小或表面积增大时，电容的大小也会增大。
电容式土壤湿度传感器的构成一般来说，电容式土壤湿度传感器由两个电极构成，这两个电极被埋入土壤中，形成了一个电容结构。
其中一个电极是一个传感电极，负责感知土壤湿度。
另一个电极则是一个参考电极，负责提供参考信号。
水分对电容的影响土壤含有一定量的水分，这些水分会影响土壤的电导率，从而对电容产生影响。
当土壤湿度较高时，电导率较高，土壤电容增大；当土壤湿度较低时，电导率较低，土壤电容减小。
这是因为水分具有良好的导电性，当土壤含有较多的水分时，水分会导致土壤中的离子化合物分解为正负离子，从而导致了电导率的增加。
反之，当土壤含水量较低时，导电率降低。
测量电容的方法测量电容的方法可以通过多种方式实现，常用的有两种方法：频率测量法和交流电桥法。
接下来我们分别来介绍这两种测量电容的方法。
1.频率测量法：此方法的基本思想是通过测量电容对频率的影响来间接测量电容的值。
通过将感应电容放入一个电路中，并根据电容的值对电路产生的振荡频率进行测量。
频率与电容的值成反比，因此可以通过测量振荡频率来推断电容的值。
2.交流电桥法：此方法通过一个电桥电路来测量电容的值。
电桥电路由一个电源、一个测量电容的电容器以及一些与测量相关的电阻组成。
根据电桥平衡时两侧电路参数相等的原理，可以通过对一侧电路参数进行调节，从而得到电容的值。
电容式土壤湿度传感器的工作原理电容式土壤湿度传感器是利用土壤的电导率来感知土壤湿度的。
土壤湿度检测及自动浇水
块
原理阐述：J1 是两个插片，插在土壤里，根据我们事先的工作我们测出 了一般较湿润的土壤在我们固定的探针间的电阻在几百欧，AC 口用来采集电压 压值，当土壤湿度少时，探针间电阻接近无穷大，AC 值就相当于是 VCC 值，当 土壤湿度大时，此时探针键电阻会减少到几千甚至几百欧，此时 AC 的电压会变 化。LM393 是一个比较器，通过 R1 设置一个标准值，当湿度大（AC 值小），OUT 输出低电平，相反输出高电平。OUT 信号可以直接用来粗略估算湿度大小。AC 数值送到数模转换模块转换成数字信号。L1 用来看电路是否接通，L2 湿度小（AC 值大）灭，湿度大（AC 值小）亮。
// 使能接收通
道 0 自动应答
SPI_RW_Reg(W_REGISTER + EN_RXADDR, 0x01);ຫໍສະໝຸດ // 使能接收通道0
SPI_RW_Reg(W_REGISTER + RF_CH, 40);
// 选择射频通
道 0x40
SPI_RW_Reg(W_REGISTER + RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH); // 接收通道 0
射功率 0dBm，低噪声放大器增益
SPI_RW_Reg(W_REGISTER + CONFIG, 0x0e);
// CRC 使能，16 位 CRC
校验，上电
CE = 1;
delay_ms(2);
}
/**********这个函数设置 nRF24L01 为接收模式，等待接收发送设备的数据包
*************/
CE = 0; SPI_Write_Buf(W_REGISTER+TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 写入发送地址 SPI_Write_Buf(W_REGISTER+RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); // 为了应答接收设备，接收通道 0 地址和发送地址相同 SPI_Write_Buf(W_TX_PAYLOAD,TxDate, TX_PLOAD_WIDTH);
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北方民族大学实训报告系（部、中心）电气信息工程学院姓名莫文涛学号20120588专业电子信息工程班级121班同组人员丹20120575、文华20120606课程名称专业课程综合实训系列Ⅰ实训题目名称土壤湿度检测电路起止时间2015年3月2日——2015年7月5日成绩指导教师签名北方民族大学教务处制教师评语：土壤湿度检测电路的设计与制作【摘要】本设计主要的容是土壤湿度检测电路的设计与制作。
该电路的工作原理是由AT89C51单片机和ADC0809组成系统的核心部分，湿度传感器将采集到的数据直接传送到ADC0809的IN端作为输入的模拟信号。
选用湿度传感器和AD 转换，电路部包含有湿度采集、AD转换、单片机译码显示等功能。
单片机需要采集数据时，发出指令启动A/D 转换器工作，ADC0809根据送来的地址信号选通IN3通道，然后对输入的模拟信号进行转换，转换结束时，EOC输出高电平，通知单片机可以读取转换结果，单片机通过调用中断程序，读取转换后的数据。
最后，单片机把采集到的湿度数据经过软件程序处理后送到LED数码管进行显示。
【关键词】湿度传感器\AD\转换\AT89C51目录一、设计方案选择 (5)1、方框图 (5)二、土壤湿度检测电路的单元电路 (6)1、湿度采集 (7)2、A/D转换与ADC0809 (7)3、AT89C51单片机 (11)三、源程序 (17)四、LED数码管 (20)五、软件调试 (21)六、安装与调试 (21)七、元器件清单 (23)八、系统仿真 (24)九、心得体会 (25)一、设计方案选择方案一：可利用湿度传感器采样土壤中的湿度信号，以提供给显示电路部分，关于湿度含量可采用ADC的方法将模拟信号转换成数字信号，然后再用译码器将转换后的数字信号提给显示电路实现显示，ADC转换电路所需脉冲由555构成的多谐振荡器来提供。
1、方框图方案二：根据传感器采集土壤湿度，提供给ADC0809进行模数转换，转换出的数字信号送给AT89C51单片机进行实时处理，同时由单片机控制ADC0809的转换开始与结束，单片机把处理后的数据经过处理送达LED数码管进行显示。
方案选择：在以上两种方案中，方案一中的译码器74HC4511存在消隐状态，即当ADC 转换后的数据超过1001时，对于1010~1111六个代码，译码器输出均为低电平，显示器不能正常显示出每一单位下的湿度值。
所以该方案的精确度不及方案二，而且方案二中单片机控制ADC转化速度远远快于方案一，这种方法的工作速率较高，而且精度较高。
所以最终选择方案二作为本次毕业设计的制作方案。
二、土壤湿度检测电路的单元电路1、湿度采集传感器是能响应规定的被测物理量，并按照一定的规律转换成为可用信号输出的器件或装置。
它通常由直接响应于被测物理量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件及相应的电子电路组成。
传感器的分类：按构成分可分为基本型传感器、组合型传感器和应用型传感器；按机理可分为结构型传感器，物理性传感器、混合型传感器和生物型传感器；按作用形式可分为主动型传感器和被动传感器；按变换工作能量的供给形式可分为能量变换型传感器和能量控制型转换器；按输出信号形式分为温度、压力、湿度、流量、流速、磁场和光通量等传感器。
湿度的采集可以用湿度传感器来实现。
将湿度传感器看作可调变阻器，当湿度传感器采集到湿度时，电阻值发生变化，湿度最小时的电阻值为10K，湿度最大时为0.1Ω。
变化的幅度是根据湿度传感器采集到的湿度大小而定。
随着电阻值的变化，电路的输出电压也跟着变化。
调节电阻值的大小，可得到想要的电压，满足电路的需求。
2、A/D转换与ADC0809A/D转换器用来将模拟电压信号转换成一组相应二进制数码输出。
由于A/D 转换器的输入量是随时间连续变化的模拟信号，而输出是随时间断续变化的离散数字信号，因此在转换过程中，首先要对模拟信号进行采样、保持，再进行量化、编码。
所谓采样，就是在一个微小时间对模拟信号进行取样，把一个时间上是连续的信号变换为对时间离散的信号。
采样结束后，再将此取样的模拟信号保持一段时间，使A/D转换器有充分时间进行A/D转换。
这就是采样、保持电路的基本作用。
任何一个数字量的大小都是以某个最小数量单位的整数倍来表示的。
因此，在用数字量表示采样电压时，也必须把它化成这个最小数量单位的整数倍，这个转化过程就叫做量化。
所规定的最小数量单位叫做量化单位，用表示。
显然，数字信号最低有效位中的“1”所表示的数量大小，就等于。
一般被转化的模拟电压不可能被整除，这种因素引起的误差称为量化误差。
量化误差又称为分辨率。
ADC输出二进制位数越多，则分辨率越高，转换精度也越高。
分辨率常以数字信号最低有效位中的“1”所对应的电压值表示。
例如10位ADC，当满度输入模拟电压为5V，则最低有效位“1”所对应的输入电压为：8位ADC为显然，10位ADC的分辨率比8位ADC高。
因此，分辨率有时也可用A/D 转换器的输出位数n表示。
ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。
其部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
1．主要特性1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。
2．部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近3．外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图2-1所示。
下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC： A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。
当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V。
GND：地。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动 A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。
直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。
当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
3、AT89C51单片机单片机是单片微型计算机的简称。
所谓单片机，通俗来讲，就是把中央处理器CPU、存储器、定时器、I/O接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
单片机特别适合控制领域，故又称为微控制器MCU，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
(1).单片机的时钟电路时钟电路用于生产单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各地址信号之间的相互关系。
单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。
(2).单片机的复位电路单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
无论是单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位，单片机复位的条件是：必须使RES/Vpd或者RST引脚（9脚）加上持续两个周期以上的高电平。
(3).单片机的编程该方案中主要是利用单片机的外部接口电路和单片机软件编程实现的，所以程序的正确可行是实现该方案的必要条件，编写程序时主要利用的软件是Keil C51编程软件，它是集编程、编译、仿真于一体，支持汇编，PLM语言和C语言的程序设计软件。
MCS-51单片机研制于1980年，它是一款8位单片机。
标准的MCS-51有32个双向I/O口拥有全双工UART，两组16位定时器，片时钟电路。
RAM和ROM都可以扩展至64KB。
MCS-51单片机的引脚如图所示，标准的MCS-51单片机是40引脚双列直插式集成电路芯片。
（4）单片机最小应用系统图2-3 单片机最小应用系统（5）单片机的引脚说明MCS单片机都采用40引脚的双列直插封装方式。
图2-4为引脚排列图， 40条引脚说明如下：图2-4 单片机的引脚排列图1）主电源引脚Vss和Vcc ① Vss接地② Vcc正常操作时为+5伏电源 2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2① XTAL1部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。
当采用外部振荡器时，此引脚接地。
② XTAL2部振荡电路反相放大器的输出端。
是外接晶体的另一端。
当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。
3）控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/PROG，PSEN和EA/Vpp① RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在Vcc掉电期间，此引脚可接电源图2-9 8051引脚排列图，上备用电源，由VPD向部提供备用电源，以保持部RAM中的数据。
② ALE/PROG 正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE 引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性地发出正脉冲信号。
因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。
但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲，ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。
对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（PROG功能）③ PSEN 外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，PSEN在每个机器周期两次有效。
PSEN同样可以驱动八LSTTL输入。
④ EA/Vpp 、 EA/Vpp为部程序存储器和外部程序存储器选择端。
当EA/Vpp 为高电平时，访问部程序存储器，当EA/Vpp 为低电平时，则访问外部程序存储器。
对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚上加21伏EPROM编程电源（Vpp）。