土壤湿度测量系统的设计
土壤湿度计设计
土壤湿度计设计姓名： _____________________________________ 学号： _________________________________学院： ________________________________专业： __________________________________班级： _____________________________________ 任课教师： __________________________________二0—二年十二月二十日土壤湿度计设计摘要：本文主要讨论基于AT89S51单片机的以HS1101作为前端湿敏元件的土壤湿度检测系统。
本系统采用层次化、模块化设计，以HSU01湿敏芯片的传感器作为测量的器件，所得到的数据经过NE555振荡电路处理并通过LM393进行放人后，通过ADC0832模数转换器件接入到AT89S51单片机，继而经过单片机的处理在LCD1602中显示出来。
本文在设计过程中主要做了以下几个方面的工作：一是讨论并选择系统的总体设计方案：二是对传感器、A/D 转换器和单片机进行设计和选择。
关键字: 土壤湿度；HS1011 ；AT89S51： A/D 转换1引言湿度，被定义为表示人气干燥程度的物理量。
即在一定的温度下在一定的体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥;水汽越多，则空气越潮湿。
湿度测量技术的发展已有200 多年的历史，人们早就发现了人的头发随人气湿度变化而伸长或缩短的现彖，因而制成了毛发湿度计。
但是人们对于湿度传感器中的湿敏元件的认识，是从1938年美国F. W. Dunnore 研制成功浸涂式氯化锂湿敏元件才开始的。
土壤湿度表示一定深度土层的土壤干湿程度的物理量。
又称土壤水分含量。
土壤湿度的高低受农田水分平衡各个分量的制约。
土壤湿度决定农作物的水分供应状况。
土壤湿度过低，形成土壤干旱，作用光合作用不能正常进行，降低作物的产量和品质；严重缺水导致作物凋萎和死亡。
自制小型土壤湿度器
自制土壤湿度器一、设计要求及方案选择1.1设计要求：设计一个可测量土壤湿度并显示数值的土壤湿度器。
其中数值误差要求精确到正负5%，且设计需要具有环保，创新意识。
1.2设计方案：方案一（1）先制作一个测试探针。
实质上是制作一个土壤湿度传感器。
利用两铜片之间的电容大小会随土壤中水分的增加或减少而发生改变，制作一个电容测试的探针。
探针的制作方式为截取尺寸为120mmX20mm的覆铜板，再取厚4-5mm塑料板，尺寸为50mmX25mm左右，将覆铜板固定在塑料板两端。
(2)土壤湿度器的测量电路，由LM358和一个555定时器组成。
555定时器组成单稳态电路，运算放大器组成一个运算放大电路，由电源提供连续的脉冲，将连续的脉冲与单稳态电路输出的脉冲相与，形成一个计数脉冲。
将该脉冲输入单片机。
（3）显示电路利用单片机实现。
单片机对计数脉冲进行计数，并将数值在数码管显示。
方案二（1）同方案一相同。
先制作一个测试探针。
实质上是制作一个土壤湿度传感器。
利用两铜片之间的电容大小会随土壤中水分的增加或减少而发生改变，制作一个电容测试的探针。
探针的制作方式为截取尺寸为120mmX20mm的覆铜板，再取厚4-5mm 塑料板，尺寸为50mmX25mm左右，将覆铜板固定在塑料板两端。
（2）将LM358芯片替换为555定时器。
利用555定时器制作一个多谐振荡器，多谐振荡器提供一个稳定的连续脉冲，单稳态电路输出的脉冲根据电容变化而改变。
将两个输出脉冲相与，形成一个计数脉冲。
具体电路见下图（3）利用单片机计数并显示。
方案一在实际操作中，无法实现预想中的脉冲作用，无法提供稳定的正负电源，所以放弃方案一，选择方案二。
二、理论分析与设计三、电路设计四、系统测试小组成员：陈志颖、吴岸峰、钟昕烨。
基于单片机的土壤温湿度检测计设计设计
基于单片机的土壤温湿度检测计设计设计土壤温湿度检测是农业生产中常见的一个问题，可以帮助农民掌握土壤中的环境条件，从而更好地管理农作物的生长环境，提高农作物产量。
本文将基于单片机设计一个土壤温湿度检测计，在介绍设计方案之前，我们先来了解一下土壤温湿度检测的原理和要解决的问题。
1.土壤温湿度检测原理土壤温湿度检测的原理主要是利用温湿度传感器测量土壤温湿度的值。
温湿度传感器通常是通过变化的电阻来测量温湿度的。
当温湿度发生变化时，传感器内部的电阻也会发生相应的变化。
通过连接到单片机的模拟输入引脚，可以将传感器的输出电压转化为数字信号，从而获取温湿度的数值。
2.设计方案基于以上原理，我们可以设计一个基于单片机的土壤温湿度检测计。
设计主要包括以下几个部分：2.1 单片机选择：单片机是控制整个系统的核心部件。
在选择单片机时，首先要考虑单片机的性能和资源是否足够满足我们的需求。
同时，还要考虑单片机的价格和易用性。
常用的单片机有STM32系列和Arduino等。
我们可以根据具体需求选择适合的单片机。
2.2传感器选择：温湿度传感器是关键的部件。
我们可以选择适用于土壤温湿度检测的传感器，如DHT11或DHT22、传感器的选择要考虑到准确性、精度和稳定性等因素。
2.3电路设计：电路设计是整个系统的基础。
首先需要根据所选择的单片机和传感器，设计合适的电路连接，包括连接单片机的引脚、传感器的引脚和其他组件的引脚。
其次，还要设计相应的电源电路，以提供所需的电压和电流。
2.4 程序设计：程序设计是实现功能的关键。
通过编程，我们可以将传感器的输出信号转换为温湿度数值，并将其显示在LCD屏幕上。
在程序设计时，我们可以使用相应的编程语言，如C语言或Python等，根据单片机型号和开发环境选择合适的编译器和开发工具。
3.功能扩展除了基本的土壤温湿度检测功能，我们还可以对设计进行功能扩展，提供更多的便利和实用性：3.1数据存储：设计一个存储功能，可以将土壤温湿度数值存储到存储器中，以便后期分析和比较。
土壤湿度无线检测系统的设计
土壤湿度无线检测系统的设计一、引言随着农业科技的发展，土壤湿度的准确检测对于农作物的生长和发展至关重要。
传统的土壤湿度检测方法需要人工测量，不仅费时费力，而且不够准确。
因此，设计一套土壤湿度无线检测系统，可以实时监测并记录土壤湿度的变化，提高农作物的生长效率，具有重要的意义。
二、系统设计1.系统组成2.传感器选择传感器是土壤湿度无线检测系统的核心部分，通过感知土壤湿度的变化，并将其转换成电信号，用于后续的数据采集和分析。
目前市场上常见的土壤湿度传感器有电阻式传感器和电容式传感器。
电阻式传感器成本较低，但对环境温度的变化敏感，精度较低。
电容式传感器精度较高，对温度变化的影响小，但成本较高。
根据实际需求选择适合的传感器。
3.数据采集设备数据采集设备负责将传感器感测到的土壤湿度数据转换成数字信号，并将其传输给无线传输设备。
数据采集设备需要具备高精度、低功耗、稳定性好和可靠性高的特点。
4.无线传输设备无线传输设备是将数据采集设备采集到的数据通过无线信号传输给数据接收和处理终端的设备。
无线传输设备可以选择无线模块，如Wi-Fi模块或蓝牙模块。
根据传输距离和功耗要求选择适合的无线模块。
5.数据接收和处理终端数据接收和处理终端是农民或农业管理人员接收和处理土壤湿度数据的设备，可以是电脑、手机或专用的数据接收和处理终端。
终端需要具备数据接收、数据存储、数据分析和数据展示等功能。
三、系统工作流程1.传感器感测土壤湿度的变化，并将其转换成电信号。
2.数据采集设备采集传感器转换后的数字信号，并进行处理。
3.数据采集设备将处理后的数据通过无线传输设备传输给数据接收和处理终端。
4.数据接收和处理终端接收到数据后进行存储，并进行分析和展示。
四、系统优势和应用1.实时性：土壤湿度无线检测系统可以实时监测土壤湿度的变化，并将监测数据实时传输给数据接收和处理终端，农民或农艺师可以及时了解到土壤湿度的变化情况。
2.准确性：传感器可以精确感知土壤湿度的变化，数据采集设备可以高精度地采集和处理数据，确保数据的准确性。
基于土壤湿度监测的智能浇灌系统设计
基于土壤湿度监测的智能浇灌系统设计摘要智能浇灌系统在现代农业生产中起到了至关重要的作用。
为了满足农业生产的需要，本文设计了一种基于土壤湿度监测的智能浇灌系统。
该系统采用了传感器和控制器进行土壤湿度的监测和浇灌的控制，通过计算机算法实现了自动浇灌的过程。
实验结果表明，该系统具有较高的精度和可靠性，可以有效地提高农业生产的效率和收益。
关键词智能浇灌系统；土壤湿度监测；传感器；控制器；计算机算法简介随着农业技术的发展，越来越多地采用智能浇灌系统来提高农业生产的效率和收益。
智能浇灌系统通过传感器对土壤湿度进行实时监测，并根据计算机算法进行自动浇灌，以达到节约水资源、提高农业生产的目的。
本文将介绍一种基于土壤湿度监测的智能浇灌系统的设计方案。
该系统可实现自动化浇灌，不仅能够节约水资源，而且可以确保植物拥有所需的水量。
介绍系统的组成部分和工作流程后，我们将对该系统进行实验验证，并分析实验结果，最后对该系统进行总结和展望。
系统组成智能浇灌系统由传感器、控制器和计算机算法三个部分组成，如图所示。
智能浇灌系统组成示意图智能浇灌系统组成示意图传感器传感器是智能浇灌系统的重要部分，它用于检测土壤湿度。
传感器采用电容式测量方法，即通过读取土壤与探针之间电容器对土壤贡献值的变化来计算状态。
控制器控制器用于控制浇灌系统的开关，根据计算机算法的结果来控制水泵开启或关闭。
该控制器采用可编程逻辑控制（PLC）技术，可以设置适当的浇灌时间和水量。
计算机算法计算机算法是智能浇灌系统的核心，用于计算当时土壤湿度与预设湿度之间的差异，根据差异来控制水泵的开启和关闭。
该算法的原理如下：•计算当前土壤湿度；•与预设湿度进行比较；•如果差异大于设定值，将水泵打开，浇灌植物；•如果差异很小，或不足够进行浇灌，将水泵关闭。
工作流程智能浇灌系统的工作流程如下：1.启动系统2.系统开始工作，传感器监测土壤湿度3.将土壤湿度的读数传回给控制器4.控制器根据计算机算法的结果控制水泵的开启或关闭5.系统工作一段时间后，进入休眠状态。
基于Arduino的智能土壤湿度检测与控制系统设计
基于Arduino的智能土壤湿度检测与控制系统设计一、引言随着科技的不断发展，智能化设备在各个领域得到了广泛的应用。
其中，智能农业作为现代农业的重要组成部分，通过引入先进的技术手段，提高了农作物的产量和质量。
本文将介绍基于Arduino的智能土壤湿度检测与控制系统设计，旨在帮助农民更好地管理农田灌溉，提高农作物的生长效率。
二、系统设计1. 系统组成智能土壤湿度检测与控制系统主要由Arduino开发板、土壤湿度传感器、继电器模块和水泵等组成。
Arduino开发板作为系统的核心控制单元，通过连接土壤湿度传感器实时监测土壤湿度情况，并根据设定的阈值控制继电器模块来启动或关闭水泵，实现对灌溉系统的智能控制。
2. 系统原理土壤湿度传感器通过测量土壤中的电导率来判断土壤湿度情况，将采集到的数据传输给Arduino开发板进行处理。
Arduino开发板根据预先设定的湿度阈值，当土壤湿度低于设定值时，通过继电器模块控制水泵进行灌溉；当土壤湿度达到设定值时，关闭水泵停止灌溉，从而实现对土壤湿度的智能监测和控制。
三、系统实现1. Arduino编程首先，在Arduino集成开发环境（IDE）中编写程序，通过串口将传感器采集到的数据发送给Arduino开发板，并根据预设条件进行判断和控制。
具体代码如下：示例代码star：编程语言：arduinoint sensorPin = A0; // 定义传感器接口int sensorValue = 0; // 定义传感器数值void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信}void loop() {sensorValue = analogRead(sensorPin); // 读取传感器数值 Serial.print("Soil Moisture: ");Serial.println(sensorValue); // 打印土壤湿度数值delay(1000); // 延时1秒}示例代码end2. 硬件连接将Arduino开发板与土壤湿度传感器、继电器模块和水泵按照电路图连接好，确保各个模块之间正常通信和供电。
土壤温湿度智能检测系统设计
2.2 大数据的特点 实际上，我国进入大数据时代的时间并不是很长，但 是却出现了十分显著的特点，可以归纳为以下几点：第 一，数据量巨大，这是基于大数据技术的基本定义便可 知晓的，指的是大数据技术背景下，拥有巨大的数据资 源。值得注意的是，伴随着信息量的骤增，当前所采用 的信息处理技术可以完成的数据处理比例却呈现出逐渐 下降的趋势；第二，数据类型多元化，伴随着计算机技 术的不断发展与成熟，互联网技术已经在国人生活、工 作、学习等方面高度普及，数据资源的种类自然也会变 得越来越丰富，其直接体现了大数据信息类型多元化特 征；第三，大数据信息高速化，数据资源的大幅度增加 让计算机用户提升了对数据进行处理的需求，与之相对 应的，便是针对数据信息的处理速度也要得到提升；第 四，变异性提升，在大数据背景下，数据拥有了多层结构， 体现出多种样式、多个种类，同传统商业信息数据对比， 大数据展现出了更加显著的模糊性以及无规律性特征， 这导致采用原有的应用软件对数据开展分析工作的难度
先对大数据进行了概述，在此基础上分析了大数据时代背景下常见的计算机信息处理技术的核心内容，最后探讨了在大
数据背景下计算机信息处理技术今后的发展趋势，以期为从事相关领域研究的人员提供一定借鉴。
【关键词】大数据；计算机；信息处理技术
【中图分类号】TP274
【文献标识码】A
【文章编号】1009-5624（2021）06-0123-03
土壤温湿度智能检测系统具有体积小巧，操作较为简 单、高效，而且能够通过 W i - F i 技术来实时监测土壤环 境、数据实时传输且数据精确极高的特点，而且可以通 过手机 A P P 查看数据分析，极大程度上方便了种植户对 农作物生长环境的了解，使得种植户能够根据检测数据， 做出相对应的改善措施，达到改善农作物的生长环境、 提高农作物的产量以及品质的目的。因此，温湿度土样 智慧检测系统可以广泛应用于对土壤温湿度要求极高的 花果种植，以及反季节蔬菜水果等农业种植。相比之下， 旧版温湿度监测系统只能通过实地考察实际情况，进行 经验性相关观察测量，精确度相对不精确 [2]。本项目所
土壤墒情监测(技术设计、设备)
土壤墒情监测（技术设计与、设备）1土壤墒情监测技术设计土壤墒情监测是通过常年降雨量、温度、湿度和光照的观测记录，对监测点所在区域不同层次土壤含水量、农业生产技术配置、作物长势、灾害性天气等观测记载。
掌握‘土壤水分’动态变化规律，了解降水、灌溉及土壤水分变化与农业生产之间的关系，从而为农业生产的抗旱减灾和提高水资源生产效率提供科学依据。
1.1土壤墒情监测站的建设按照农业部土壤墒观测站建设要求，每个县建立土壤墒情监测自动观测点4个（按每个县不同海拨高度设置监测点），各监测点具体位置分在××乡××村。
1.2土壤墒情观测的方法自动监测点是以土壤水分测试仪和小型气象站进行实时自动监测。
安装土壤墒情与旱情管理系统，将土壤水分测试仪4个测量传感器分别水平埋入10cm、30cm、50cm、80cm的土层中，各传感器与多通道数据采集器连接。
1.3数据采集自动墒情监测点的数据设置为每日记录24次，每隔一小时自动记录一正文 第1页 共3页次，必须及时下载数据，防止数据丢失。
1.4土壤墒情的分析与评价采用实验归纳法，按不同作物、不同土壤质地分别建立土壤墒情等级评价指标。
据作物主要根系分布层土壤含水量对作物的满足程度划分为‘涝渍、适宜、轻旱、中旱、重旱、极旱’等7个等级。
对监测数据进行整理分析，与作物长势相结合，以‘土壤质地、土壤含水量、田间持水量、毛管断裂含水量、凋萎含水量、主要根系分布层深度和受旱作物比例’为评价因子，对土壤墒情做出科学评价，结合当实际，提出解决旱情和涝情技术措施。
1.5信息汇报每月10日和25日将土壤墒情监测数据上报省土肥站，在农作物播种期、关键生育期和气象灾害发生起，增加检测频率和报告次数；省土肥站将监测数据汇总分析后，上报全国农技中心农业节水信息网。
并且各监测县每月编写一期土壤墒情监测简报上传中国节水农业信息网。
2土壤墒情监测点所需仪器自动墒情监测点需要仪器：（1）土壤墒情与旱情管理系统，型号TZS-12J，包括6个探头、无线接收模块部分、信号节点主板、太阳能、蓄电池、发射器、防雨箱和架子；（2）土壤旱情指标评价系统（软件）；正文 第2页 共3页（3）防锈铁丝网围栏（2.5长，2米宽，2.5米高），耕地占用费（5平方米20年使用费）。
智能农业中的土壤湿度监测系统设计教程
智能农业中的土壤湿度监测系统设计教程概述：智能农业是一种利用先进的传感器和控制技术来改进农业生产效率和质量的方法。
其中，土壤湿度监测系统是智能农业系统中的重要组成部分。
本文将详细介绍智能农业中土壤湿度监测系统的设计步骤和关键技术。
一、需求分析在设计土壤湿度监测系统之前，需要先了解用户的需求，为不同农作物和土壤类型设计合适的监测系统。
常见的农作物有水稻、玉米、大豆等，不同土壤类型如沙质土壤、黏土和壤土等也会对土壤湿度监测系统的要求产生影响。
二、传感器选择传感器是土壤湿度监测系统的核心部件，可根据农作物的需求选择不同类型的传感器。
常见的土壤湿度传感器有电容传感器、电阻传感器和频域反射光谱传感器等。
电容传感器适用于不同土壤类型，但价格相对较高。
电阻传感器价格便宜，但对于含盐土壤的适应性较差。
频域反射光谱传感器则可以实时监测土壤水分和土壤盐分含量，并可避免传感器氧化问题。
综合考虑传感器的准确性、价格和适应性，可选择适合的传感器。
三、传感器布置正确的传感器布置对于土壤湿度监测的准确性至关重要。
传感器应布置在不同土壤深度的位置，以便监测不同深度的土壤湿度。
此外，传感器应避免直接受到阳光照射或降雨，以免影响测量结果。
如果有可能，传感器应放置在根区域位置，以获取更准确的土壤湿度信息。
四、数据采集与传输土壤湿度数据的采集和传输是智能农业系统中的重要环节。
传统的方法是使用数据采集器将传感器的数据进行采集，并使用有线或无线方式传输至中央控制系统。
近年来，随着物联网技术的发展，使用无线传感器网络（WSN）和云平台进行数据采集和实时监测逐渐成为主流。
无线传感器网络采用低功耗的传感器节点，可以自组织和自适应，具有较长的寿命和较低的成本。
五、数据分析与决策支持通过智能农业系统监测得到的土壤湿度数据，需要进行合理的分析和处理，以提供决策支持。
根据不同的农作物和土壤类型，可以建立土壤湿度与灌溉量之间的关系模型，并根据该模型进行灌溉控制。
基于STM32单片机的土壤湿度监测装置设计
［１］谷 立 新 ， 齐 俊 平 ． 电 工 电 子 技 术 【Ｍ １． 航 空 工 业 出 版 社 ，
２００５：３３６
【２】郭天祥 ５１单片机 Ｃ语言教程 『Ｍ１．北京：ｇｑ－ｍ＆ 出版社 ，
２００８：１４７－ １５６
【３】薛定 宇 反馈控 制系统设计 与分析 ［Ｍ］北京：清华大学 出版社 ，
ＳＹＳ ＰＲＡＣＴＩＣＥ 系统 实践
Байду номын сангаас基于 ＳＴＭ３２单片机的土壤湿度监测装置设计
◆ 吴兴刚 余 鹏 李 天鹰
摘要 ：此设 计是基 －－ ￣＇ＳＴＭ３２Ｆ４０７单 片机为核 心的 土壤 湿度 监测 装置设 计。 土壤 湿度传 感器 对土壤 进 行 实时检测 ，将获得 的模拟 电压信 号送给 单片机 ，单 片机 通过 内部 自带的模／数转换模 块把模拟信 号 转换成数 字信 号并进行 数据 处理 。最终将 处理后 的数据 由ＬｃＤ１６０２液晶屏显 示 出来 ，单 片机 内部 设置 了 两个 临界值 ，当土壤 湿度 高出或低 出Ｉ临界值 时都会通过 外设的ＬＥＤ灯和蜂 鸣 器发 出警报提 示。
四 、 结 语
此装 置结 构简 单 ，操 作方 便 ，成本低 ，适 用范 围广 ，是 以土壤湿 度和导 电性关 系的工作 原理为 参考 ，运 用 比较 电路 、 单 片机 、报警 电路 及显 示 电路构 成监 控 、显示 、报警 于一 体 的土壤 湿度监 控装 置 。整个 装置包 括 湿度采 集 、湿度 显示 、 报 警设置 等部分 。单 片机用 于实现且 信号采集 和显示 功能 ， 传 感器用 于监 测土 壤湿 度情 况并将 监测 到 的数 据通 过 单片 机 内部 ＡＤＣ转 换成 数字 信号 ，经过运 算 以后通过 ８位 Ｉ／Ｏ 口传 输 到 ＬＣＤ１６０２液 晶屏 中显 示 出来 。报警装 置不 仅可通 过旋转 电位 器设置 报警 临界值 ，也 可 以通过软件 设置报 警 临界值 ， 操作 简单且 精准度 高 。∞
基于单片机的土壤温湿度检测计设计 毕业设计
目录1 绪论 (1)1.1选题背景及意义 .................................... 错误!未定义书签。
1.2设计任务与要求 .................................... 错误!未定义书签。
2 总体方案设计 (3)3单元模块设计 (5)3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (5)3.1.1时钟模块简介 (5)3.1.2 复位模块简介 (6)3.1.3 报警模块简介 (6)3.1.4 显示模块简介 (7)3.2特殊器件的介绍 (8)3.3.1 土壤湿度传感器简介 (8)3.3.2 51系列单片机简介 (9)3.3.3 LCD1602简介 (9)3.3.4 蜂鸣器简介 (13)3.3各单元模块的联接 (13)4软件设计 (13)4.1软件设计原理 (14)4.2软件设计所用工具 (14)4.3系统软件流程框图 (14)5系统调试 (15)5.1 硬件调试 (16)5.2 软件调试 (16)6系统功能及结论 (16)6.1系统功能功能实现情况 .............................. 错误!未定义书签。
6.2设计中遇到的问题及解决 (17)6.3后期展望 .......................................... 错误!未定义书签。
7总结与体会 ............................................. 错误!未定义书签。
8参考文献 . (20)附录1：相关设计图 (21)附录2：元器件清单表 (22)附录3：相关设计软件 (23)1 绪论1.1选题背景及意义在中国广大面积的农村，没有发达的工商业，有的只是大量闲置的田地。
如果利用这些闲置的田地，种植美丽的花卉、树苗，能给当地带来一笔可观的收入。
而这些花卉及树苗的种植对土壤湿度有着极高的要求。
在植物的成长过程中，土壤的湿度起着一个很重要的作用，并且不同的植物，对土壤的湿度需求是不同的。
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)。
农业物联网中的土壤环境监测系统设计与实现
农业物联网中的土壤环境监测系统设计与实现随着科技的发展，物联网技术的应用越来越广泛，包括在农业领域。
特别是农业物联网的兴起，为实现现代化、智能化的农业生产提供了技术支持。
在农业物联网中，土壤环境监测系统是非常关键的一部分，它可以帮助农民及时掌握土壤环境的状况，从而有效提高农业生产的效益。
本文将围绕农业物联网中的土壤环境监测系统进行探讨，包括系统设计和实现过程。
一、土壤环境监测系统的设计1.1 系统架构设计在设计土壤环境监测系统时，需要考虑系统的整体架构，包括硬件和软件两个部分。
硬件架构包括传感器、数据采集模块、通讯模块、控制模块和显示模块，而软件架构则包括应用软件和云平台。
针对不同的监测要求，所选用的传感器也不同。
比如，对于土壤湿度监测，使用温度湿度传感器或土壤湿度传感器都可以；对于土壤温度监测，可以使用温度传感器；对于PH值、电导率和养分含量等的检测，则需要选用相应的传感器。
数据采集模块是整个系统的核心，它可以将传感器产生的数据采集下来，并对数据进行处理和分析，最终输出为数字信号。
通讯模块主要负责将数字信号发送到远程服务器或云端平台，以便进行后续的数据管理和分析。
控制模块则负责对不同的设备进行控制，比如根据土壤湿度的变化来控制灌溉设备。
显示模块则主要用于现场的数据展示和人机交互。
在软件架构方面，应用软件主要包括移动终端APP、PC端软件和Web端，通过这些应用软件可以实现用户对系统的远程控制和监测。
云平台则主要用于数据的存储和管理，可以通过数据挖掘和分析，提供更全面的决策支持。
1.2 系统实现流程设计在实现土壤环境监测系统时，需要按照一定的流程进行，以确保各个模块的协同工作。
系统实现流程包括传感器的选择、数据采集模块的搭建、通讯模块的配置、控制模块的设置，以及应用软件和云平台的开发等。
首先，需要选择适合自己农场的传感器，并进行调试和测量，以确保数据的准确性。
然后，需要搭建数据采集模块，包括板子的选用、编程方式的设定等；配置通讯模块，以实现数据上传的功能；设置控制模块，以实现灌溉设备的自动控制等。
基于ZigBee的土壤温湿度测量系统设计
（ 赣南师范 大学 物理 与电子信息 学院 ， 江西 赣州 摘 ３ ４ １ ０ ０ ０ ） 要： 为 了实现农作物的科学精准灌溉 ， 提 高农 业生产效率 ， 本文 以 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技术 为基础 ， 设 计 了一 种测量 土
壤 温湿度 的无线传感 器网络 系统． 系统 由终端节点、 路 由节点 、 协调器节点组成 ， 节点硬 件 由主控 芯片 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０及 土 壤 温湿度传感器 Ｓ Ｈ Ｔ １ ０构成 ； 软件 以 Ｔ Ｉ 公 司的协议栈 为基 础开发而成． 分布在监 测 区域的终端 节点通过传 感 器采 集 土壤 温湿度信息并无线发送到协调器节点 ， 协调 器节点通过 串口与 Ｐ Ｃ机连接 ， 信 息最终在 Ｐ ｃ机 上显示给用户．
２ ０１ ６丘
赣 南 师 范 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｇａ ｎ ｎ ａ ｎ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｎｏ ． ６ Ｄｅ ｃ ． ２０１ ６
第 六期
・
光 子 学 与 光 子 技术 ・
基于 Ｚ 计
经 实验 测 试 ， 系统运 行 良好 ．
关键词 ： 无 线传 感 器 网络 ； Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ节 点 ； 协议栈 ； 土壤 温 湿 度
中图 分 类 号 ： Ｓ １ ２ ６ ； Ｔ Ｎ ９ １ ９ ． ７ ２ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４—８ ３ ３ ２ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６— ０ ０ ５ ３— ０ ４
感知对象的信息， 并把信息发送给观测者 ． Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术是基于 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ． １ ５ ． ４协议 的无线通信标准 ， 是目 前无线传感器网络的主要技术 ， 在短距离无线通信方面具有非常高的性价比， 其主要特点是低功耗 、 低成本 、 低 复 杂度 、 高 安 全． 陛、 使 用 自由无线 频段 ． 本 文 以农 业 应用 为背 景 ， 以Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 为基 础 ， 研究 一 种 测量 土 壤 温度 与湿 度 的无 线传 感器 网络 系统 ， 用 于指导农 作 物 的科 学精 准灌 溉 ．
智慧土壤分析系统设计方案
智慧土壤分析系统设计方案智慧土壤分析系统是一种利用先进的传感技术和数据分析算法来评估和监测土壤质量的系统。
该系统可以快速和准确地提供土壤中的关键参数和指标，帮助农民和农业专家做出科学决策，优化土壤管理和农作物种植方式，提高农作物产量和品质。
设计方案如下：一、传感器选择与布局智慧土壤分析系统需要选择合适的传感器来测量土壤的关键参数，例如土壤湿度、温度、pH值、盐分浓度等。
传感器应具有高精度、灵敏度和稳定性，能够实时监测土壤的变化情况。
在布局方面，传感器的位置应考虑土壤的异质性和农作物的生长状况。
传感器应该均匀地分布在田地中，覆盖不同的土壤类型和农作物区域，以获得全面准确的土壤数据。
二、数据采集和处理智慧土壤分析系统需要采集传感器获取的土壤数据，并将其发送至云服务器进行处理和分析。
数据采集可以通过传感器与无线通信模块相连，实时传输数据至云端。
数据采集系统应具备灵活性和可靠性，能够适应多种通信方式和数据格式。
云服务器上的数据处理模块需要对采集到的土壤数据进行处理和分析。
这包括数据清洗、校正和标准化等步骤，以确保土壤数据的准确性和一致性。
数据处理模块还可以针对特定需求进行数据分析和挖掘，提供针对性的农业建议和决策支持。
三、用户界面设计与数据展示智慧土壤分析系统应提供用户友好的界面，方便用户查看和分析土壤数据。
用户界面应具有简洁明了的布局和数据显示，方便用户快速了解土壤状况。
数据展示可以通过图表、曲线和报表等方式呈现。
用户可以选择特定的土壤指标和时间范围，以查看历史数据和实时数据的变化趋势。
此外，用户界面还可以提供农作物种植建议和土壤管理方案，帮助用户优化土壤肥力和农作物产量。
四、系统扩展和应用智慧土壤分析系统还可以与其他农业信息系统进行集成，拓展其应用范围。
例如，可以将土壤数据和气象数据进行关联分析，研究气候变化对土壤质量的影响；可以将土壤数据与农作物生长模型结合，实现精准的施肥和灌溉管理。
此外，智慧土壤分析系统还可以与智能农机械系统结合，实现自动化的土壤管理和作物种植。
分布式无线土壤湿度监测系统的设计
取出数据位 ， 计算 出湿度值 ， 把 多个 从机发送来 的湿
度信息在显示模 块上显 示。所述 分布式 土壤湿度 检 ？ ＇ 贝 ４ 装置的结构框图如图 １ 所示 ， 从 机的结 构框图如图
２所示 。
采用传 感器采集数 据 ， 微处理器 计算和处理 ， 然后 通
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ — ０ ３ — ２ ３ 基金项 目 ：陕西省教育厅科研 计划项 目（ １ １ Ｊ Ｋ１ ０ ７ ５ ）
据 的采 集 ， 装 置分 布 安 装在 一 片 待 测 土壤 的多 个 测 量 点 中 ， 主 机 负 责 土 壤 湿 度 数 据 的 收 集 和 显 示 。 主 机 和 从 机 之 间是 无 线 双 向通 信 。 系统 包 括 土壤 湿 度 信 息 采 集 、 无 线模块 、 按 键 控 制 以及 显 示 模 块 等 部 分 。系 统 可 以对 一 片 土壤 的 湿 度进 行 同时 监测 ， 其 结 构 简单 、 使用方便 ， 具有小型化 、 可视 性 好 等 特 点 ， 同 时采 用 无 线 方 式 ， 无 需 馈
２ ０ １ ３年 ３月
农 机 化 研 究
第 ３期
分 布 式 无 线 土 壤 湿 度 监 测 系 统 的 设 计
姚 蕾
（ 成都 职 业 技术 学 院 ，成都 摘 ６ １ ０ ０ ４ １ ）
要 ：设 计 了一 种分 布 式 无线 土 壤 湿 度监 测 系 统 ， 由多 个 从 机 和 一 个 主 机 组 成 。从 机 负 责 测 量 点 土 壤 湿 度 数
测量 和 统 计 数 据 ， 费 时费力。即使有多 点测量装 置 ， 其大多数都为有线 的测量装置 ， 需 要 网络 布 线 ， 缺 乏
以中断方式接收每帧信息 ， 然后对接 收的帧信 息进 行 错误检测 ， 判断是 否有误码信息 。如 果没有误 码 ， 提
基于某单片机地土壤温湿度检测计设计设计
基于某单片机地土壤温湿度检测计设计设计基于单片机的土壤温湿度检测器设计介绍：土壤温湿度检测器是一种用于实时监测土壤温度和湿度的设备，广泛应用于农业领域。
本文将基于单片机设计一个简单而有效的土壤温湿度检测器，以提高农田管理的效率。
设计目标：1.实时监测土壤温度和湿度，并通过显示器显示读数。
2.设计稳定可靠的硬件电路，以确保准确的测量结果。
3.提供合适的用户界面，方便用户操作和数据读取。
4.可以记录并存储历史数据，以供后续分析和参考。
硬件设计：本设计采用单片机作为主控制器，配合温湿度传感器、LCD显示器和存储器等其他外围设备。
1.温湿度传感器：选择高精度的数字温湿度传感器，如DHT11或DHT22，用于测量土壤温度和湿度。
2.单片机：选择适用于本设计的单片机，可根据需求选择性能较高的型号，如STC89C523.显示器：选择LCD显示器作为人机界面，以显示当前温湿度读数和其他相关信息。
4.存储器：选择合适的存储器，例如EEPROM或SD卡，用于记录历史数据。
软件设计：1.初始化：在程序开始时，对单片机和传感器进行初始化配置。
2.温湿度测量：通过单片机与传感器之间的通信接口，周期性地读取传感器测量的土壤温度和湿度数值。
3.数据显示：将读取到的土壤温湿度数值通过LCD显示器显示出来，以便用户实时观察。
4.数据记录：将读取到的土壤温湿度数值存储到存储器中，以便后续分析和参考。
5.用户交互：设计相应的按键和菜单功能，允许用户进行相关设置和操作，如切换显示模式、查看历史数据等。
优化建议：1.电源稳定性：对于单片机和其他电路板的供电电源，应该采取稳定可靠的设计，以确保系统正常运行。
2.通信稳定性：传感器与单片机之间的通信接口应该具备稳定性，并在设计时考虑可能的干扰源。
3.逻辑算法优化：针对温湿度数据的处理算法，可以考虑优化算法以提高测量准确性和效率。
4.数据存储容量：选择适当的存储器容量，以确保能够存储足够的历史数据。
土壤墒情监测系统
方案需求土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情（土壤湿度）的长时间连续监测。
用户可以根据监测需要，灵活布置土壤水分传感器；也可将传感器布置在不同的深度，测量剖面土壤水分情况。
系统还提供了额外的扩展能力，可根据监测需求增加对应传感器，监测土壤温度、土壤电导率、土壤PH值、地下水水位、地下水水质以及空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、雨量等信息，全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化，可及时、准确地提供各监测点的土壤墒情状况，为减灾抗旱提供了重要的基础信息。
技术部署土壤墒情监测系统主要由监控中心、通信网络、远程监测设备和土壤墒情检测设备四部分构成：◆监控中心：硬件主要由服务器、计算机、交换机、打印机等组成。
软件主要有操作系统软件、数据库软件、土壤墒情监测系统软件组成。
◆通信平台：包括GPRS网络和INTERNET公网。
系统计划采用公网专线的组网方式，监控中心需具备可上外网的固定IP地址。
◆远程监测设备：远程监测设备可根据供电类型分为市电供电土壤墒情监测终端、太阳能供电土壤墒情监测终端和电池供电土壤墒情监测终端。
针对土壤墒情监测点分散分布、不易布线的特点，建议选用太阳能供电型土壤墒情监测终端。
◆土壤墒情检测设备：根据监测需求，可采用1路土壤水分传感器实现单点墒情检测；也可采用多路土壤水分传感器，并将传感器布置在不同的深度，实现监测点的剖面土壤墒情检测。
方案优点●实时监测土壤水分，各监测点可灵活进行单路测量或多路剖面测量。
●土壤水分超过预先设定的限值时，立刻上报告警信息。
●可扩展土壤温度、电导率、PH值以及地下水参数、气象参数等监测功能。
●数据采集、存储频率可灵活调整，可远程设置监测设备工作参数。
●远程监测设备只在采集数据时才给传感器供电，一方面节约了能源，另一方面避免了因长期供电导致土壤物理性质变化所形成的测量误差。
●支持GPRS、短消息、局域网等多种通讯方式，推荐采用GPRS无线通讯。
●可同时将监测数据上报至多个中心。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2M 2M
1
C4 HS110 1
2 4 6
GND
1.AT89C52单片机和时钟晶振电路和复位电路
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，如图2所示。片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存 储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产， 兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。
6.按键模块
在设置设定值的界面里S1为确定键，S2为下翻键，S3上翻 键。设置界面里有最低值设置和最高值设置两个选项。设 置设定值时，S1为确定键，S2为加一键，S3为减一键。这 些按键通过P1.3、P1.4、P1.5三个引脚与单片机相连。
开始
软件设计模块 扫描键盘 否 是否有摁 键下
是
测量土壤湿度 度
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 REST P 3.0/ RXD P 3.1/ TXD P 3.2/ INT0 P 3.3/ INT1 P 3.4/ T0 P 3.5/ T1 P 3.6/ WR P 3.7/ RD XTAL2 XTAL1 GND
C2
30P
PNP901 2
GND
S1 SW-PB S2 SW-PB S3
SW-PB
R3 10k
GND
GND
Y1 12M C1 30P GND
R4 1k
2
P1 POWE R 1
电源 +5
3
S1 GND
1 3 5
U1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
STC8 9C52
R15
VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE SPEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
R16
+5 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
系统的总体设计
以51单片机为主控芯片，各部分功能用外部电 路来完成，主要包括时钟晶振电路，湿度测量 电路，液晶显示模块，报警模块，按键模块。
简单的硬件系统架构图
Lcd1602显示模块
时钟电路 电源电路
AT89C52
按键模块
湿度采集模块 报警模块
五大模块：
1 . AT89C52单片机 2.时钟晶振电路和复位电路 3. 湿度测量电路 3.液晶显示模块 4. 报警模块 5.按键模块
系统方案论证
本设计的核心是湿度值的测量，选择HSll01 电容式湿 度传感器后，如何将电容的变化量准确地转变为计算 机易于接受的信号，是实现本设计的关键。
经过检索后，发现两种方案： 方案一：将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振
荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放 大、再A／D 转换为数字信号； 方案二：将该湿敏电容置于555 振荡电路中，将电容 值的变化转为与之呈反比的电压频率信号，可直接被 计算机所采集。 出于简单易操作考虑，此次设计采用方案二。
J1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
103 _10k
+5
R18 10K
30K
30K
+5
8
4
R13 200 K
R14
R17
U3 200 K
10K
RESET VCC
2
TRIG
DISCHG
7
R6
30K
THOLD
6
3
OUT
CVOLT
5
GND
R11 R12
555
200
190
电 容
180
/pF
170
1600Βιβλιοθήκη 204060
80
100
相对湿度%
HSll01湿度—电容响应曲线
湿度测量电路
4.液晶显示模块
LCD1602液晶显示模块，它可以显示两行，每 行16个字符，采用+5V电源供电。
5. 报警模块
该系统的主要功能就是在土壤湿度高于最高设 定值和低于最低设定值时做一个报警提醒。
外接晶体以及电容C2和C1构成并联谐振电路，它们起稳定振AT8荡9C5频2 率、快速 起振的作用，其值均为30P左右，晶振频率选6MHz[4]。实现上电复位和按 键复位的双重复位功能。
谐振电路
图2 AT89C52单片机和谐振电路
3. 湿度测量电路
本次设计采用HSll01 电容湿度传感器，下图为湿度—电容响应曲线。相对 湿度在0％-100％RH 范围内；电容量由162pF 变到200pF，其误差不大于 ±2％RH；响应时间小于5s；温度系数为0．04pF／℃。可见精度是较高的。
土壤湿度测量系统的设计
大体计划设计：为了能够精确的测出土壤湿度，设计了以 AT89C52单片机为核心的土壤湿度计。硬件部分采用 LCD1602作为显示屏，土壤湿度传感器则采用HSll01，它是 一款电容式传感器，电容值会随湿度的变化而变化，将 HS1101置于555振荡电路中，将电容信号转换为电压频率 信号。利用单片机的中断读取数据，以单片机为核心对数 据进行记录、存储、处理和报警。电源接口采用的是USB 接口。软件部分则采用C语言实现，通过分模块编写程序， 逐一实现土壤湿度测试，报警等功能。
D2
2
KA
1
R8
1k
GND
LED
D1
2
KA
1
R7
1k
LED
LS1
+5
160 2
+5
16PIN
16
14 15
13
12
11
109
8
7
6
5
4
3
2
1
R9
10k
GND
+5
D0D1D2D3D4D5D6D7 GND
GND +5
R10 1.5k
2 4 6
1 3 5
SPEAKER
GND +5
+ C3 10u f
Q1 R2 2.2k
将湿度存入寄存 器器
调用显示程序显 示湿度
向串口发送湿度值
否
调用湿度报告 检测
是否超出报警 值
是
蜂鸣器报警
程序流程图
针对HSll01 ，采用555振荡电路，将电容的变化量准确地转变为计算机易 于接受的电压频率信号，电路下图所示。利用该振荡电路产生的两个暂稳 态过程的交替，可实现方波输出，该方波信号的频率即对应了反应湿度值 的传感器电容大小。将湿敏电容经振荡电路变换后的脉冲频率信号送入单 片机的定时／计数器T1，T1 工作于方式1 为16 位计数器，定时记录脉冲 数并存入内存缓冲区，用于计算对应湿度值。