土壤濕度測量系統(tǒng)設(shè)計

1、大體計劃設(shè)計：大體計劃設(shè)計：為了能夠精確的測出土壤濕度，設(shè)計了以AT89C52單片機為核心的土壤濕度計。硬件部分采用LCD1602作為顯示屏，土壤濕度傳感器則采用HSll01，它是一款電容式傳感器，電容值會隨濕度的變化而變化，將HS1101置于555振蕩電路中，將電容信號轉(zhuǎn)換為電壓頻率信號。利用單片機的中斷讀取數(shù)據(jù)，以單片機為核心對數(shù)據(jù)進行記錄、存儲、處理和報警。電源接口采用的是USB接口。軟件部分則采用C語言實現(xiàn)，通過分模塊編寫程序，逐一實現(xiàn)土壤濕度測試，報警等功能。 本設(shè)計的核心是濕度值的測量，選擇HSll01 電容式濕度傳感器后，如何將電容的變化量準確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，是實現(xiàn)

2、本設(shè)計的關(guān)鍵。經(jīng)過檢索后，發(fā)現(xiàn)兩種方案：方案一：將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 方案二：將該濕敏電容置于555 振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。出于簡單易操作考慮，此次設(shè)計采用方案二。以51單片機為主控芯片，各部分功能用外部電路來完成，主要包括時鐘晶振電路，濕度測量電路，液晶顯示模塊，報警模塊，按鍵模塊。Lcd1602顯示模塊顯示模塊 AT89C52AT89C52按鍵模塊 報警模塊 濕度采集模塊電源電路時鐘電路 3. 3. 濕度測量電路濕度測量電路 3.3.液晶顯示模

3、塊液晶顯示模塊 4.4. 報警模塊報警模塊 5.5.按鍵模塊按鍵模塊12345678910111213141516160216PINP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78REST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.728SPEN29ALE30EA31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.23

4、7P0.138P0.039VCC40P2.627U1STC89C52GND+5GND+5D0D1D2D3D4D5D6D7D1D2D3D4D5D6D7123456789J1103_10k+5GND+5GNDC130PC230PY112MGNDLS1SPEAKERQ1PNP9012+5GNDR22.2kS1SW-PBS2SW-PBS3SW-PBGND+C310ufR310k+5GNDTRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDU3555GND+5R41kC4HS1101R630K+5A1K2D1LEDA1K2D2LEDR71kR81kGNDR910kR101

5、.5kD0R112MR122MR13200KR14200KR1530KR1630KR1710KR1810K321P1POWER112233445566S1電源+5GNDAT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，如圖2所示。片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。外接晶體以及電容C2和C1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30P左右，晶振頻率選6MHz4。

6、實現(xiàn)上電復(fù)位和按鍵復(fù)位的雙重復(fù)位功能。AT89C52諧振電路圖2 AT89C52單片機和諧振電路 本次設(shè)計采用HSll01 電容濕度傳感器，下圖為濕度電容響應(yīng)曲線。相對濕度在0-100RH 范圍內(nèi)；電容量由162pF 變到200pF，其誤差不大于2RH；響應(yīng)時間小于5s；溫度系數(shù)為004pF。可見精度是較高的。針對HSll01 ，采用555振蕩電路，將電容的變化量準確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的電壓頻率信號，電路下圖所示。利用該振蕩電路產(chǎn)生的兩個暫穩(wěn)態(tài)過程的交替，可實現(xiàn)方波輸出，該方波信號的頻率即對應(yīng)了反應(yīng)濕度值的傳感器電容大小。將濕敏電容經(jīng)振蕩電路變換后的脈沖頻率信號送入單片機的定時計數(shù)器T1，T1 工作于方式1 為16 位計數(shù)器，定時記錄脈沖數(shù)并存入內(nèi)存緩沖區(qū)，用于計算對應(yīng)濕度值。 HSll01濕度電容響應(yīng)曲線 LCD1602液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行16個字符，采用+5V電源供電。該系統(tǒng)的主要功能就是在土壤濕度高于最高設(shè)定值和低于最低設(shè)定值時做一個報警提醒。在設(shè)置設(shè)定值的界面里S1為確定鍵，S2為下翻鍵，S3上翻鍵。設(shè)置界面里有最低值設(shè)置和最高值設(shè)置兩個選項。設(shè)置設(shè)定值時，S1為確定鍵，S2為加一鍵，S3為減一鍵。這些按鍵通過P1.3