【文章內(nèi)容簡介】 準確性與長期穩(wěn)定性。小巧化的體積設計，方便攜帶和安裝。結構設計合理密封，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，采用高抗干擾設計，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，可適應多種場合。技術參數(shù)： 接口說明： 設備輸出三線接口，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 個接線座方便用戶接線。本設備綠線和黑線為 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，下圖為典型的應用接線示意圖。其中 V為電源的負極。 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。實際使用時，當土壤中的含水量超過 24%時土壤已達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)實際需要了。因此該傳感器的動態(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 分別對應設定的滿量程。 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、價格 低，但轉(zhuǎn)換速度較慢；并行式轉(zhuǎn)換器速度快，但價格高：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。總的來講逐次逼近式 A／ D轉(zhuǎn)換器的性價比最高，應用最廣泛，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)換爨的主要技術指標為： ① 分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量，習慣上以輸出的二進制位數(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)換精度反映一個實際 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)換速率指能夠重復進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的速疫，即每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)。 顯示器件選取 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 個不同的點陣字符圖形，如表 1所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A” 。 藍底白字標準型 16X2 液晶顯示字符模塊（背光 /藍屏） 1602 采用標準的 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，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，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：背光電源負極 開關與報警選取 開關部分采用控制開關來控制電路。報警裝置采用的是蜂鳴器以及二極管。 本系統(tǒng)下位機以單片機為核心，采用 C語言編程。 C語言是書寫程序的一種軟件語言，它是計算機軟件設計的重要工具。在系統(tǒng)軟件開發(fā)、實時控制的和實時處理領域中有著不可替代的地位。用 C語言編程使編程簡潔易懂，進而進行高質(zhì)量的設計，而且它不獨立于具體機器，是一種非常通用的高級程序設計語言，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計語言地位。 時鐘電路 單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準，時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單片機內(nèi)部有一個用于構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，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實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成一個自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。圖中外接晶體以及電容 C2 和 C3 構成并聯(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。 復位電路 為了初始化單片機內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復位的方式，復位后可使 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。單片機的復位是靠外電路來實現(xiàn)的，在正常運行情況下，只要 RST引腳上出現(xiàn)兩個機器周期時間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復位。但如果 RST引腳上持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。復位后系統(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)不受復位的影響，在系統(tǒng)上電時 RAM的內(nèi)容是不定的。復位操作有兩種情況，即上電復位和手動 (開關 )復位。本系統(tǒng)采用上電復位方式。 數(shù)據(jù)采集處理電路 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，外接 8路模擬輸入端，可同時對 8路 O一 5V的輸入模擬電壓信號分時進行采集轉(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，不必進行零點和滿度調(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轉(zhuǎn)換信號方能進行轉(zhuǎn)換，這一啟動轉(zhuǎn)換信號可由 CPU提供，不同型號的 A／ D轉(zhuǎn)換器，對啟動轉(zhuǎn)換信號的要求也不同，分脈沖啟動和電平啟動兩種， ADC0809采用脈沖啟動轉(zhuǎn)換，只需給 A／ D轉(zhuǎn)換器的啟動控制轉(zhuǎn)換的輸入引腳 (START)上，加入正脈沖信號，即啟動 A／ D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開始后，轉(zhuǎn)換結束信號輸出端 (EOC)信號變低，轉(zhuǎn)換結束時， EOC返回高電平，以通知主機讀取轉(zhuǎn)換結果的數(shù)字量，這個信號可以作為 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單片機的接口如圖 4． 5所示，采用等待延時方 ADC0809的時鐘頻率范圍要求在 10一 1280kHz，采用定時器給其脈沖頻率。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 AID轉(zhuǎn)換時，由單片機的寫信號 WR和 P：?？刂?ADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動。由于 ALE與 START連在一起，因此 ADC0809在鎖存通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換，在讀取轉(zhuǎn)換結果時，用單片機的讀信號 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 P0 口，和 AD0809 公用數(shù)據(jù)口，LCD 顯示簡單，電路接線也簡單，價格也便宜。 報警系統(tǒng) 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，以便及時處理，往往需要有某種更能引起人們注意提起警覺的報警信號產(chǎn)生，這種報警信號通常有三種類型：閃光報警、鳴音報警、語音報警，本系統(tǒng)采用簡單易行的光報警 電路。 報警設備選用壓電式蜂鳴器，它約需要 10mA 的驅(qū)動電流，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，當需要報警時，程序?qū)ζ涠丝谇?零即可，聲音的長短可用延時程序控制實現(xiàn)。 系統(tǒng)軟件程序設計主要包括：主程序設計．采樣子程序設計。數(shù)據(jù)處理程序 LCD顯示子程序 ,開關控制，蜂鳴器報警。 頭文件 文件名稱： 版 本： Keil uVision4 控 制 器 : STC89C51/STC89C52RC/AT89C51/AT89C52@12MHz 說 明：基于 SHT10 的自動花草澆水器控制程序 說 明：傳感器 SHT10,液晶顯示器 LCD1602,蜂鳴器報警 ,繼電器控制 ,按鍵設置 說 明：液晶實時顯示采集的濕度值 ,顯示濕度界限值，澆水倒計時時間 說 明：三個設置按鍵 ,一個設定按鍵 ,一個增加按鍵 ,一個減少按鍵 ,檢測頻率 150ms 說 明：測量濕度值小于濕度界限值，自動打開繼電器澆水，蜂鳴器報警提示 說 明：倒計時運行，顯示倒計時。加水期間，濕度值大于界限值，自動停止?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)動函數(shù) */ /*sbits*/ sbit Pin_BuzzePhone = P2^4。 //Button pin of BuzzePhone /*defines