【正文】 Computer, Anhui Agricultural University, Hefei 230036) Abstract:Among the many environmental factors, temperature and humidity factors are most important. A temperature and humidity measuring instrument based on STC89C51 microcontroller is designed in the paper. Through the change of the terminal sensors to detect the temperature and humidity, process and transmit of the data. TDR5 soil temperature and humidity sensor with high accuracy is used as the terminal instrument , The sensor is suitable for agricultural watersaving irrigation, greenhouse vegetables, flowers, grass pastures, soil test, plant cultivation, scientific experiments and other fields. This paper gives the design of software and hardware which realizes the realtime automatic detection of temperature and humidity . The practice has proved that the temperature and humidity measuring instrument has high measuring accuracy, generality, and a certain practical value. Key words： TDR5 sensor, A/D converter, STC89C51 , LCD display 。通過學(xué)習(xí)一個完整的單片機(jī)設(shè)計過程所需要的知識，可使我以獨立設(shè)計和完成一個簡單的單片機(jī)控制系統(tǒng)，體驗了從原理圖的設(shè)計、電路板的制作和單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試的整個過程。在 PCB 圖的設(shè)計過程中要考慮到元器件的布局、電子電路性能、生產(chǎn)裝配技術(shù)等。因此需要設(shè)計 5V 轉(zhuǎn) 的電路來為其他的傳感器供電，可以采用電阻分壓的方法來實現(xiàn)。選擇 6264 靜態(tài)隨機(jī)存儲器芯片來實現(xiàn)這個模塊。數(shù)據(jù)存儲區(qū)擴(kuò)展程序主要完成 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制。 增加存儲器的部分，用于存儲采集到的溫濕度信息。內(nèi)部的三態(tài)緩沖器由 OE 控制，當(dāng)設(shè)置 OE 為低電平時，三態(tài)緩沖器處于阻斷狀態(tài)，內(nèi)部數(shù)據(jù)對外部的數(shù)據(jù)總線沒有影響。 ADC0809 的 8 路輸入信號經(jīng)過一個 8 路模擬開關(guān)選擇后送到 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入比較器， 8路信號的選擇是通過地址鎖存與譯碼器來實現(xiàn)的，也就是說 8 路輸入信號分時共用一個 A/D 轉(zhuǎn)換器。 A/D轉(zhuǎn)換芯片將改為 8通道 8 位逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809。同時也讓我認(rèn)識到自己學(xué)的知識太少，學(xué)無止境，所以要更加努力才行。電源部分也沒有采用電池供電，而是使用了可調(diào)電源，因此也沒有達(dá)到便攜的目的。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。整體布局和布線要事先規(guī)劃好，使得各模塊能正常工作，不受干擾。 電源電路 12V 轉(zhuǎn) 5V 中電容的選取不僅要考慮 電容的大小，也要考慮所選電容電壓的大小，電壓小于 12V 會導(dǎo)致 L7805CV 芯片過燙，甚么使電容爆炸。 LCD顯示模塊，根據(jù) LCD型號的不同，所需要的背光電阻大小會不同，可自行調(diào)節(jié)。 調(diào)試了各模塊之后，接下來的工作就是將各源程序段連接起來，進(jìn)行綜合調(diào)試了，綜合調(diào)試需要我們特別注意細(xì)節(jié)部分，這樣才能盡可能的減少錯誤的產(chǎn)生。 根據(jù)芯片說明書，了解各個組件的工作原理，開始著手調(diào)試各功能模塊。 22 5 設(shè)計的調(diào)試與分析 硬件電路的調(diào)試 此部分的任務(wù)是在系統(tǒng)連接好后 ,調(diào)試各個組件能否正常工作 ,能否實現(xiàn)軟件設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)。 Keil C51完全支持 C的標(biāo)準(zhǔn)指令和很多用來優(yōu)化 8051指令結(jié)構(gòu)的 C語言擴(kuò)展指令 [5]。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 開 始系 統(tǒng) 初 始 化調(diào) 用 溫 度 測 量 子 程 序調(diào) 用 濕 度 測 量 子 程 序調(diào) 用 溫 度 轉(zhuǎn) 換 子 程 序調(diào) 用 溫 濕 度 轉(zhuǎn) 換 子 程 序調(diào) 用 顯 示 子 程 序啟 動 A / D 轉(zhuǎn) 換 圖 41 系統(tǒng)軟件設(shè)計主程序 21 啟 動 采 樣開 始延 時 等 待 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束讀 取 采 樣 二 進(jìn) 制 結(jié) 果將 二 進(jìn) 制 結(jié) 果 轉(zhuǎn) 換 成 滑 動 變阻 器 輸 入 電 壓 值將 結(jié) 果 顯 示 子 在 L C D上結(jié) 束 圖 42 ADC0804完成單次采樣的軟件控制流程圖 單片機(jī) C51語 言編程 C51是在通用 C語言的基礎(chǔ)上開發(fā)出的專門用于 51系列單片機(jī)編程的 C語言。 測量精度高，性能可靠，確保正常工作，響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)傳輸效率高。 實時溫濕度監(jiān)測功能，可測量不同深度土壤的溫溫度。 土壤溫度轉(zhuǎn)換公式： T＝ － T：土壤溫度； V：采集器采集到的電壓值 19 圖 317 土壤溫度轉(zhuǎn)換圖 TDR5土壤溫濕度傳感器的優(yōu)點： 本傳感器體積小巧化設(shè)計，測量精度高，響應(yīng)速度快，互換性好。變送器部分由電源模塊、溫度傳感模塊、變送模塊、溫度補(bǔ)償模塊及數(shù)據(jù)處理模塊等組成，徹底解決鉑電阻因自身特點導(dǎo)入的測量誤差，變送器內(nèi)有零漂電路和溫度補(bǔ)償電路，對 使用環(huán)境有較高的適用性。 測量時，傳感器產(chǎn)生的高頻電磁波沿傳輸線進(jìn)行傳播，在末端經(jīng)過周圍有土壤介質(zhì)的反射并在傳輸線 上形成駐波，駐波的電壓隨著探針和周圍土壤介質(zhì)阻抗的變化而變化，通過測量傳輸線兩端的電壓差即可測出土壤的介電常數(shù)，從而測出土壤的含水量，可測量土壤水分的體積百分比，是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。 圖 314 TDR5傳感器的接線圖 圖 315 接線說明 TDR5土壤水分部分是基于頻域反射原理，利用高頻電子技術(shù)制造的高精度、高靈敏度的測量土壤水分的傳感器。 17 TDR5土壤溫濕度傳感器是將土壤水分和土壤溫度傳感器集中于一體，方便土壤墑情，土壤溫度的測 量研究，具有攜帶方便，密封，高精度等優(yōu)點，是土壤墑情，土