【正文】 顯示儀表，實(shí)現(xiàn)土壤水分監(jiān)測。與數(shù)據(jù)采集器配合使用，可作為水分定點(diǎn)監(jiān)測或移動(dòng)測量的儀器。土壤的各種理化性狀、地形的差異作用、氣候變化和人為的土壤管理措施對土壤水分狀況有不同的影響，地表特征與土壤水分狀況也存在著依次的相關(guān)性。SS2802M是一種高精度、高可靠性、受土壤質(zhì)地影響不明顯的快速土壤水分測量傳感器。傳感器采用世界先進(jìn)的最新FDR原理制作，其性能和精度可與TDR型和FD型土壤水分傳感器相媲美，并在可靠性與測量速度上具有更大的優(yōu)勢。本產(chǎn)品可應(yīng)用在、農(nóng)場自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)、溫室大棚種植土壤水分控制系統(tǒng)、食用菌水分控制系統(tǒng)、沙漠地區(qū)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化滴灌系統(tǒng)。其它需要監(jiān)測土壤水分的各種場合等。SS2802M為新一代土壤水分測量傳感器，采用工業(yè)級精密核心元件，使其具有優(yōu)越的準(zhǔn)確性與長期穩(wěn)定性。小巧化的體積設(shè)計(jì)，方便攜帶和安裝。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理密封，不銹鋼探針保證適用性和廣泛性。以環(huán)氧樹脂密封膠灌封，可以直接埋入土壤中使用且不受腐蝕，保證較長的使用壽命。很高的測量靈敏度和精度，采用高抗干擾設(shè)計(jì)，性能可靠穩(wěn)定。420mA工業(yè)通用接口，使現(xiàn)場測量更加靈活多變，可適應(yīng)多種場合。技術(shù)參數(shù)：接口說明：設(shè)備輸出三線接口，紅黑線是傳感器電源接口，綠線是電流輸出接口。接口會引出三個(gè)接線座方便用戶接線。本設(shè)備綠線和黑線為42mA電流輸出，供電電壓為紅線和黑線，電壓為1224V之間。具體顏色與引腳定義如下表所示：本設(shè)備采集工業(yè)通用的電流420mA信號輸出的方式，下圖為典型的應(yīng)用接線示意圖。其中V為電源的負(fù)極。V+與V之間通常在本地接入電源。而A+與A之間為水分信號電流輸出。因輸出為是電流信號，故可以遠(yuǎn)距離信號傳輸。理論上最大可以在1000米距離范圍內(nèi)可靠傳輸。使用說明：土壤含水率：規(guī)定條件下測得的土壤中水的量，以土壤的烘前質(zhì)量與烘干質(zhì)量的差數(shù)對烘干質(zhì)量的百分率表示。簡單地說就是：(濕重干重)/干重100%，含水率為土壤中自由水的質(zhì)量在土壤總質(zhì)量中占的百分比。實(shí)際使用時(shí)，當(dāng)土壤中的含水量超過24%時(shí)土壤已達(dá)到飽和且呈溢出水狀態(tài)，因此檢測含水量超過24%的值沒有實(shí)際意義。農(nóng)作物正常生長所需的適宜含水率土壤為12%20%范圍之內(nèi)。因此僅需要檢測低于飽和含水量24%的含水量就滿足灌溉和各種生產(chǎn)實(shí)際需要了。因此該傳感器的動(dòng)態(tài)定為024%檢測范圍表示為0100%的土壤含水率輸出。因輸出為模擬量，420mA分別對應(yīng)設(shè)定的滿量程。 A/D轉(zhuǎn)換器的選用A／D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號轉(zhuǎn)化成與其大小成正比的數(shù)字置信號，A／D轉(zhuǎn)換電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心電路。目前A／D轉(zhuǎn)換電路的種類繁多，但大量投放市場的單片集成或模塊A／D按其轉(zhuǎn)換原理主要分為逐次逼近式、雙積分式、量化反饋式和并行式A／D轉(zhuǎn)換器。雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低，但轉(zhuǎn)換速度較慢；并行式轉(zhuǎn)換器速度快，但價(jià)格高：逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度較高、速度快，大約在幾微妙到幾百微妙之間，但抗干擾能力弱?？偟膩碇v逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器的性價(jià)比最高，應(yīng)用最廣泛，國內(nèi)使用較多的芯片有ADC0808／0809,ADC0801ADC0805及ADC0816／0817和ADS74等．本系統(tǒng)選用中速、低廉的逐次逼近式ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。A／D轉(zhuǎn)換爨的主要技術(shù)指標(biāo)為：①分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量，習(xí)慣上以輸出的二進(jìn)制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示。②量化誤差由A／D轉(zhuǎn)換器的有限分辨率面引起的誤差。③轉(zhuǎn)換精度反映一個(gè)實(shí)際A／D轉(zhuǎn)換器在量化值上與理想A／D轉(zhuǎn)換器的差值。④轉(zhuǎn)換速率指能夠重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速疫，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。顯示部分選用1602液晶顯示共十六引腳，1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A” 。藍(lán)底白字標(biāo)準(zhǔn)型16X2液晶顯示字符模塊（背光/藍(lán)屏）1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光電源正極第16腳：背光電源負(fù)極開關(guān)部分采用控制開關(guān)來控制電路。報(bào)警裝置采用的是蜂鳴器以及二極管。本系統(tǒng)下位機(jī)以單片機(jī)為核心，采用C語言編程。C語言是書寫程序的一種軟件語言，它是計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的重要工具。在系統(tǒng)軟件開發(fā)、實(shí)時(shí)控制的和實(shí)時(shí)處理領(lǐng)域中有著不可替代的地位。用C語言編程使編程簡潔易懂，進(jìn)而進(jìn)行高質(zhì)量的設(shè)計(jì)，而且它不獨(dú)立于具體機(jī)器，是一種非常通用的高級程序設(shè)計(jì)語言，采用C語言編程，因此，在已經(jīng)有眾多高級語言和可視化集成開發(fā)環(huán)境工具的今天，C語言有著重要的有效的程序設(shè)計(jì)語言地位。單片機(jī)的時(shí)鐘信號用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩。MCS51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時(shí)，電路簡單，所得的時(shí)鐘信號比較穩(wěn)定，實(shí)際使用中常采用這種方式，如圖所示在其外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。圖中外接晶體以及電容C2和C3構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30PF左右，晶振頻率選12MHz。為了初始化單片機(jī)內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復(fù)位的方式，復(fù)位后可使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路來實(shí)現(xiàn)的，在正常運(yùn)行情況下，只要RST引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復(fù)位。但如果RST引腳上持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位后系統(tǒng)將輸入／輸出(I／O)端口寄存器置為FFH，堆棧指針SP置為07H，SBUF內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清0，內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時(shí)RAM的內(nèi)容是不定的。復(fù)位操作有兩種情況，即上電復(fù)位和手動(dòng)(開關(guān))復(fù)位。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式。ADC0809是一種8位逐次逼近AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部具有鎖存控制的8路模擬開關(guān)，外接8路模擬輸入端，可同時(shí)對8路O一5V的輸入模擬電壓信號分時(shí)進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)只用到IN0輸入通道。ADC0809轉(zhuǎn)換器的分辨率為8位，最大不可調(diào)誤差小于177。1LSB，采用單一+5V供電，功耗為15mW，不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。由于ADC0809轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)寄存器具有可控的三態(tài)輸出功能，輸出具有三態(tài)鎖存緩沖器，故其8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。AD轉(zhuǎn)換器需外部控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號方能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這一啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號可由CPU提供，不同型號的A／D轉(zhuǎn)換器，對啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號的要求也不同，分脈沖啟動(dòng)和電平啟動(dòng)兩種，ADC0809采用脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，只需給A／D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)控制轉(zhuǎn)換的輸入引腳(START)上，加入正脈沖信號，即啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開始后，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端(EOC)信號變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC返回高電平，以通知主機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量，這個(gè)信號可以作為A／D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)信號供查詢，也可以用作中斷請求信號。本系統(tǒng)中ADC0809與AT89C51單片機(jī)的接口如圖4．5所示，采用等待延時(shí)方ADC0809的時(shí)鐘頻率范圍要求在10一1280kHz，采用定時(shí)器給其脈沖頻率。如圖連接方式，ADC0809的8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連，地址譯碼引腳A、B、C分別接地，以選通IN0通道。AT89C51的P：。作為片選信號，在啟動(dòng)AID轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的寫信號WR和P：?？刂艫DC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。由于ALE與START連在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號RD和P。引腳一級或菲門產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。 LCD液晶顯示該系統(tǒng)采用1602液晶顯示，數(shù)據(jù)口接單片機(jī)P0口，和AD0809公用數(shù)據(jù)口，LCD顯示簡單，電路接線也簡單，價(jià)格也便宜。為了在某些緊急狀態(tài)或反常狀態(tài)下，能使操作人員不致忽視，以便及時(shí)處理，往往需要有某種更能引起人們注意提起警覺的報(bào)警信號產(chǎn)生，這種報(bào)警信號通常有三種類型：閃光報(bào)警、鳴音報(bào)警、語音報(bào)警，本系統(tǒng)采用簡單易行的光報(bào)警電路。報(bào)警設(shè)備選用壓電式蜂鳴器，它約需要10mA的驅(qū)動(dòng)電流，只需在其兩條引線上加3一15v的直流電壓，即可產(chǎn)生3KHz左右的蜂鳴聲音，圖中蜂鳴器的一端接在高電平+5V，另一端接P1．7，在初態(tài)P1．7始終輸出高電平1，當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，程序?qū)ζ涠丝谇辶慵纯?，聲音的長短可用延時(shí)程序控制實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)主要包括：主程序設(shè)計(jì)．采樣子程序設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)處理程序LCD顯示子程序,開關(guān)控制，蜂鳴器報(bào)警。文件名稱：版 本：Keil uVision4控 制 器: STC89C51/STC89C52RC/AT89C51/AT89C52@12MHz 說 明：基于SHT10的自動(dòng)花草澆水器控制程序說 明：傳感器SHT10,液晶顯示器LCD1602,蜂鳴器報(bào)警,繼電器控制,按鍵設(shè)置說 明：液晶實(shí)時(shí)顯示采集的濕度值,顯示濕度界限值，澆水倒計(jì)時(shí)時(shí)間說 明：三個(gè)設(shè)置按鍵,一個(gè)設(shè)定按鍵,一個(gè)增加按鍵,一個(gè)減少按鍵,檢測頻率150ms說 明：測量濕度值小于濕度界限值，自動(dòng)打開繼電器澆水，蜂鳴器報(bào)警提示說 明：倒計(jì)時(shí)運(yùn)行，顯示倒計(jì)時(shí)。加水期間，濕度值大于界限值，自動(dòng)停止?jié)菜?***************************************************************************//*includes*/ include include /*typedefs*/typedef unsigned char u8。typedef unsigned int u16。/*繼電器底層控制函數(shù)*//*sbits*/sbit Pin_Relay = P1^3。 //Pin of Relay/*defines*/ define Relay_ResetPin() Pin_Relay = 0 define Relay_SetPin() Pin_Relay = 1/***************************************************************************** 函數(shù)名稱: Relay_Control(unsigned char State) * 功能書名： 繼電器1控制函數(shù) ******************************************************************************/void Relay_Control(unsigned char State){ if(State) {Relay_ResetPin()。} else {Relay_SetPin()。}}/*蜂鳴器驅(qū)動(dòng)函數(shù)*//*sbits*/sbit Pin_BuzzePhone = P2^4。 //Button pin of BuzzePhone/*defines*/ define BuzzePhone_ResetPin() Pin_BuzzePhone = 0 define BuzzePhone_SetPin() Pin_BuzzePhone = 1/***************************************************************************** 函數(shù)名稱: BuzzePhone_DelayOneMillisecond(void) * 功能書名： 蜂鳴器發(fā)聲延時(shí)函數(shù)，延時(shí)1個(gè)mS程序 *********