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1、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
2、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
3、, 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
4、-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 b
5、e 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
6、continuously added or decreased. Key words: STC89C52 singlechip, soil moisture detection, AD conversion 30摘要IIABSTRACTIII1、绪论31.1课题的背景31.2 土壤湿度检测的原理41.2.1土壤湿度基本设计原理41.2.2土壤湿度电路设计42、总体方案设计43、系统方案比较、设计与论证53.1主控制器模块选择53.2按键的选择63.3显示模块的选择63.4电源选取64、芯片资料简介74.1模数转换器ADC083274.2LCD1602液晶显示模块94.2.1LCD1602的特性
7、及使用说明94.3 STC89C52单片机的简介124.3.1 STC89C52单片机主要特性135、硬件实现及单元电路设计165.1主控制模块165.2显示模块电路175.3报警模块的设计185.4继电器控制电路185.5湿度AD采集电路195.6按键模块的设计195.7电源部分的设计206、系统软件设计206.1程序结构分析206.2系统程序流图217、系统的安装与调试237.1安装步骤237.2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261、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。也就是说，在一定温度下固定体
8、积内的空气中含有的水气越少，空气越干燥;水气越多，空气就越湿润。人们对湿度测量的技术已经探索了二百余年了，先辈们很早就发现人的头发可以根据空气湿度的变化而拉长或缩短，毛发湿度计就是由此产生的。然而，人们对湿度传感器中湿度传感器的理解始于1938年由F.W. Dunnore成功开发浸涂氯化锂湿度传感器。土壤湿度代表了土壤在一定深度中的干燥和湿润的程度。土壤湿度也叫做土壤含水量。农田水分平衡的各个组成部分控制这了土壤的含水量。土壤的湿度控制着对植物的供水情况。如果土壤水分太少，土壤会十分干燥，植物就不能很好的进行光合作用，作物的产量和质量就会下降，太厉害的缺水甚至会使植物干渴而死。如果土壤的水分太
9、多，土壤通气能力会降低化，也会不利于植物土地下的根的生命活动，进一步影响到植物地上部分的健康生长，导致各种疾病和状况的发生。土壤湿度也会对农田的耕作方式和种植的质量产生影响，还会影响土壤的温度情况。农业生产在中国经济发展中发挥着重要作用。为农业生产提供及时可靠的技术服务是对气象部门的必须的要求。我国的各级政府部门越来越重视农业的生产，不少科研机构也进行了许多农业服务和增加农民收入方面的探索。普遍的研究了农业生产过程中存在的种种困难。调查显示，园艺栽培、温室花卉、温室蔬菜等一些有贵重的品种对土壤水分的要求极高，如果土壤水分不正常，这种植物不仅不能健康的生产，严重的时候会直接死亡，给种植者带来极大
10、的损失。就算是为了这个，在进行这种农业生产的人们也特别想要一种价格低、占据空间小而且安全准确的土壤水分检测仪，确保农业生产的浇灌进程顺利进行。1.2 土壤湿度检测的原理1.2.1土壤湿度基本设计原理因为土壤里有着不少的矿物离子，通常土壤里的水中就有着不少这种离子。假如把两个电极插入土壤中，则电极可以通过这些离子导电。对土壤水分含量的测量可以用测量两个电极之间的电阻来进行。因为两级之间的电阻与电压成正比例，因此可以通过计算两级电压来计算土壤中的水分含量。在测量电压之前，传感器可以获得模拟电压信号，而且这些信号只有转换成数字的信号，才能用单片机进行处理。1.2.2电路设计本系统使用NPN型S901
11、4三极管放大器电路。我们知道，把两个电极插入土壤中，两极可以通过这些离子来进行通电。土壤水分的含量就是通过测量两个电极之间的电阻来测量的，因为两级之间的电阻与电压成正比。三极管的基本电流的变化会随着湿度的变化而改变。由三极管放大的电压的电阻电压被发送到MCU，用于通过A/D转换处理显示和控制。图2-1土壤湿度检测电路图2、总体的方案设计本项目设计的土壤水分控制系统是由STC89C52单片机最小系统，土壤水分传感器，ADC模数转换器模块，LCD1602液晶模块，电源模块，蜂鸣器报警模块，土壤湿度控制模块和按钮模块构建的。土壤湿度传感器是一种电阻式传感器，它的电阻可以随着土壤湿度的变化而变化，可以
12、把电压放大并发送到模数转换器的通道上，并且土壤湿度传感器信号的放大电压由ADC0832收集。如果测量的真正的湿度小于我们设定的湿度，蜂鸣器和LED会发出声音和光照报警。并且这时候控制继电器会对土壤进行浇灌。按下按钮可以设定湿度报警值。系统总体框图如图3-1所示：电源部分按键模块AD模块单片机STC89C52液晶显示报警模块控制模块土壤湿度传感器3-1总体结构框图3、系统方案的选择3.1主控制器模块选择方案1：使用可编程逻辑器件CPLD当控制器。 CPLD能够进行各很多庞杂的逻辑功能，它的规模通常比较大、密度一般会很高、并且尺寸小、高稳定性、丰富的IO资源已经容易进行扩展的功能非常核算。使用并行
13、输入输出方法使系统的处理速度大大增加，做规模控制系统的控制核心的话是不错的。然而繁杂的逻辑功能对该系统来说不是必要的，对数据的处理速度需求也不大。所以我从实用和价格的方面抛弃了这个选项。方案2：STC89C52单片机可以当做整个系统的关键部位，可以进行对水温的测量和控制系统的控制，来达到我们本来想要的功能标准。全面分析本项目要设计的系统，重点是进行对水温的自动控制，在这种时候，单片机的优点就十分明显了，它的控制简单、方便而且快捷。这样做的话，MCU就能够极大的利用它充足的资源，相对强大的控制功能和代码位寻址操作功能，并且更重要的是它的价格不高。STC89C52 MCU具有强大的位操作指令，I/
14、O端口可以进行位寻址，程序空间高是足够的。更有价值的是它非常便宜。3.2按键的选择方案： 使用矩阵键盘，进行矩阵扫描。好处是如果存在更多按钮时，可以减少占用单个芯片的I/O端口的数量。不足之处是这种电路的设计十分繁杂并且很难编写。方案二： 使用单独的按钮电路，所有的按钮分别使用着不同的I/O接口线，不同的I/O端口的工作状态是不相通的。进行直接扫描，不足之处是当按钮不止一个时，单片机的I/O端口数量很大，好处是是电路的构造容易，编写系统是比较容易的。从整体研究这两个方案和主题的需求，我选择第二种方案。3.3显示模块的选择方案一：使用静态的显示方式，但是静态显示模块的硬件设计构建起来更庞杂并且消
15、耗大量的电力，并且还要使用很多的移位寄存器，但是端口未被使用，用两条串行线输出就可以了。方案二：使用动态的显示方式，动态显示模块的硬件设计构建容易，分段扫描和位扫描分别使用一个端口，一共只要使用单片机的14个端口。并且这种方式消耗的电力小，硬件成本低，占据空间小。方案三:该方式的硬件设计构建十分方便容易，与单片机能够直接连接，显示的容量多，消耗电力少，价格低，能够显示32个字符，但是亮度有点不足。对上述三种方法进行对比：方案1的硬件庞杂，消耗电力太多;方案2的硬件构造容易，消耗电力低;方案3硬件构建容易，能够显示的内容比较大，消耗的电力低，成本低。该系统的设计需要小消耗的电力，小尺寸，低成本，多显示信息等，所以我使用方案3。4、芯片资料简介4.1模数转换器ADC0832ADC0832是8位分辨率双通道A/D转换器芯片，是美国国家半导体公司的商品。因为其占用空间，兼容性高，价格便宜性能好，因此受到MCU爱好者的推荐和各种企业的欢迎，在世界各地都可以看到它的使用。学习和使用ADC0832能够让我们能够理解A/D转换器的理论，并且能够提高我
