土壤湿度检测及自动浇水系统设计
自动浇花系统的设计
自动浇花系统的设计一、系统结构1.传感器：用于检测植物的土壤湿度、光照强度和温度等环境参数。
2.执行器：用于执行浇水、调节光照和温度等操作。
3.控制器：用于接收传感器的信号并根据设定的规则控制执行器的工作。
4.电源：为系统提供电力供应。
二、系统原理1.传感器测量土壤湿度、光照强度和温度等参数，将测量结果发送给控制器。
2.控制器根据预设的浇水规则来判断是否需要浇水。
如果土壤湿度低于设定的阈值，则控制器会发送指令给执行器打开水泵进行浇水，直到土壤湿度达到设定的阈值。
3.控制器还可以根据光照强度和温度等参数来控制灯光和加热器等设备，以提供适合植物生长的环境条件。
4.控制器可以根据不同植物的生长需求设置不同的浇水规则和环境参数，以满足不同植物的需求。
三、系统特点1.精确浇水：通过传感器检测土壤湿度，可以实现精确的浇水量控制，避免因过量浇水而导致植物死亡，也避免因缺水而导致植物枯萎。
2.节约资源：自动浇花系统可以根据植物的实际需求来调节浇水量和浇水时间，避免浪费水资源。
3.方便管理：通过控制器可以对植物的生长环境进行实时监控和调节，可以根据不同植物的需求进行灵活的管理。
4.提高生产效益：自动浇花系统可以提高浇水的效率和一致性，保证植物的生长环境稳定，从而提高植物的产量和品质。
四、系统实现1.选择合适的传感器：根据植物的需求选择适合的土壤湿度传感器、光照传感器和温度传感器等。
2.设计合适的控制器：选择适合的控制器，如基于单片机或微处理器的控制器，并编写相应的程序控制传感器和执行器的工作。
3.安装执行器和控制器：根据实际情况安装水泵、灯光和加热器等执行器，并将它们与控制器进行连接。
4.设置浇水规则和环境参数：根据不同植物的需求设置浇水规则和环境参数，如浇水量、浇水时间、光照强度和温度范围等。
5.测试和优化系统：在安装完成后，对系统进行测试，并根据测试结果对系统进行优化，以确保系统的稳定性和可靠性。
五、应用场景自动浇花系统可以广泛应用于花卉种植、园林绿化和农业生产等领域。
自动浇花系统策划书3篇
自动浇花系统策划书3篇篇一《自动浇花系统策划书》一、项目背景随着人们生活节奏的加快和对生活品质的追求，越来越多的人喜欢在家里种植花卉来美化环境和增添生活情趣。
然而，由于工作繁忙或外出等原因，常常无法按时给花卉浇水，导致花卉生长不良甚至死亡。
因此，设计一款自动浇花系统具有重要的现实意义。
二、项目目标设计并开发一款能够根据花卉的需水情况自动浇水的系统，提高花卉的养护效率和质量，同时方便用户远程监控和管理。
三、系统功能1. 自动检测土壤湿度：通过湿度传感器实时监测土壤的湿度情况，并根据设定的阈值进行判断。
2. 自动浇水：当土壤湿度低于设定阈值时，系统自动启动浇水装置进行浇水，直到湿度达到设定范围。
3. 定时浇水：用户可以根据花卉的生长习性和季节变化，设置定时浇水功能，确保花卉得到及时的水分供应。
4. 远程监控与控制：通过手机 APP 或网页端，用户可以实时查看土壤湿度、浇水状态等信息，并可以远程控制浇水系统的启动和停止。
5. 缺水报警：当系统检测到土壤严重缺水时，向用户发送报警信息，提醒用户及时处理。
6. 数据记录与分析：系统记录土壤湿度的历史数据，用户可以通过数据分析了解花卉的需水规律，以便更好地进行养护管理。
四、系统组成1. 湿度传感器：用于检测土壤湿度。
2. 浇水装置：包括水泵、水管、喷头等，负责进行浇水操作。
3. 控制模块：包括微控制器、电源模块等，负责对系统进行控制和数据处理。
4. 通信模块：用于实现系统与手机 APP 或网页端的通信。
5. 手机 APP 或网页端：方便用户远程监控和管理系统。
五、技术方案2. 浇水装置采用小型水泵和可调节喷头，根据花卉的需水量和分布情况进行合理的浇水布局。
3. 控制模块采用性能稳定的微控制器，具备较强的数据处理能力和低功耗特性。
4. 通信模块采用无线通信技术，如 Wi-Fi、蓝牙等，方便用户随时随地进行远程监控和管理。
5. 手机 APP 或网页端采用简洁明了的界面设计，方便用户操作和查看系统信息。
基于无线传感器网络的土壤湿度监测与灌溉控制系统设计
基于无线传感器网络的土壤湿度监测与灌溉控制系统设计引言随着人口的增长和水资源的日益紧张，有效的土壤湿度监测和灌溉控制系统的设计变得越来越重要。
基于无线传感器网络的土壤湿度监测与灌溉控制系统能够实时监测土壤湿度，并根据数据进行智能化的灌溉控制，节约水资源并提高农作物的产量和质量。
本文将重点介绍该系统的设计原理和关键技术。
1. 系统设计原理基于无线传感器网络的土壤湿度监测与灌溉控制系统主要由三部分组成：传感器节点、无线通信网络和灌溉控制器。
1.1 传感器节点传感器节点是系统的核心部分，用于实时监测土壤湿度。
传感器节点由土壤湿度传感器、微处理器、无线通信模块和能量供应模块组成。
土壤湿度传感器通过测量土壤中的水分含量来获取土壤湿度数据。
微处理器用于处理和存储数据，并控制传感器节点的工作。
无线通信模块负责将数据传输给网络中的其他节点或中央控制器。
能量供应模块可以使用太阳能电池板或者电池等方式为传感器节点提供能量。
1.2 无线通信网络无线通信网络是传感器节点之间进行数据传输的主要方式。
传感器节点通过无线通信模块与网络中的其他节点进行通信。
为了保证通信的稳定性和可靠性，我们可以采用路由协议来优化网络拓扑结构，并设置合适的传输频率和功率。
1.3 灌溉控制器灌溉控制器根据传感器节点获取的土壤湿度数据，实现智能化的灌溉控制。
通过与传感器节点通信，灌溉控制器可以根据不同的土壤湿度设定值来决定是否进行灌溉。
当土壤湿度低于设定值时，灌溉控制器将启动灌溉系统进行补水。
当土壤湿度达到设定值时，灌溉控制器将停止灌溉，以避免过度灌溉。
2. 关键技术2.1 省电技术由于传感器节点分布在广大的农田中，很难通过传统的供电方式为节点提供稳定的能量。
因此，采用省电技术非常重要。
传感器节点可以通过降低工作频率、选择低功耗的微处理器和优化数据传输协议等方式来减少能量消耗。
2.2 数据传输与处理技术在无线传感器网络中，大量的数据需要传输和处理。
智能农业中的土壤水分监测与灌溉系统设计
智能农业中的土壤水分监测与灌溉系统设计智能农业的快速发展为农业生产带来了巨大的变革，其中土壤水分监测与灌溉系统设计成为农业领域中的重要组成部分。
本文将探讨智能农业中的土壤水分监测技术以及基于监测结果进行的灌溉系统设计，以期提高农业生产的效益与可持续性。
一、土壤水分监测技术在传统农业生产中，农民通常无法准确了解土壤的水分情况，只能根据经验进行灌溉。
然而，过多或过少的灌溉均会对作物生长产生负面影响，造成资源浪费和产量损失。
智能农业中的土壤水分监测技术能够准确、实时地获取土壤水分信息，为灌溉决策提供科学依据。
1. 传感器技术传感器是土壤水分监测的核心工具之一。
传感器可通过探测土壤中水分含量的变化，提供准确的水分数据。
常见的土壤水分传感器包括电阻式传感器、电容式传感器和频域传感器等。
这些传感器在安装方便、数据准确性高等方面具有优势，可以满足不同农作物的需求。
2. 无线通信技术土壤水分监测需要实时传输数据，以便农民能够及时获取土壤水分的情况。
无线通信技术（例如无线传感网络和LoRaWAN）能够实现传感器与农业管理系统之间的数据传输，使农民可以通过手机或电脑随时监测土壤水分状况。
这种技术的应用为土壤水分监测带来了极大的便利。
二、灌溉系统设计基于土壤水分监测结果的灌溉系统设计可以针对不同农作物和土壤条件，合理安排灌溉方案，以优化农业生产。
1. 灌溉决策算法根据土壤水分传感器采集的数据，灌溉决策算法能够分析土壤水分状况，并制定灌溉方案。
常见的算法包括时域反演法、频域反演法和经验阈值法等。
这些算法可以根据土壤特点和不同农作物的需水量，合理调控灌溉量和灌溉频次，避免浪费水资源并提高灌溉效率。
2. 自动化灌溉系统基于土壤水分监测结果的灌溉系统设计不仅能够进行智能化的决策，还可以实现自动化的灌溉操作。
通过与无线传感网络和执行机构的配合，农民可以远程控制灌溉系统，减轻劳动强度并提高工作效率。
自动化灌溉系统还可以与气象数据和植物生长模型相结合，进行动态调整，以确保农作物的健康生长。
土壤湿度测量系统的设计
SPEAKER
Q1 R2 2.2k PNP901 2 SW-PB S2 S1 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 C2 30P
U1 +5 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 REST P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD XTAL2 XTAL1 GND STC8 9C52 R15 30K R13 200 K
+5 D2 2 GND 2 K A LED D1 K A LED 1 R7 1k 1 R8 1k
160 2 16PIN
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
R9 10k
GND +5 GND
11 12 13 14 15 16
D0D1D2D3D4D5D6D7
GND +5
R10 1.5k LS1 +5
6.按键模块
在设置设定值的界面里S1为确定键，S2为下翻键，S3上翻 键。设置界面里有最低值设置和最高值设置两个选项。设 置设定值时，S1为确定键，S2为加一键，S3为减一键。这 些按键通过P1.3、P1.4、P1.5三个引脚与单片机相连。
开始
软件设计模块
扫描键盘
否
是否有摁 键下
是
测量土壤湿度
土壤湿度测量系统的设计
大体计划设计：为了能够精确的测出土壤湿度，设计了以 AT89C52单片机为核心的土壤湿度计。硬件部分采用 LCD1602作为显示屏，土壤湿度传感器则采用HSll01，它 是一款电容式传感器，电容值会随湿度的变化而变化，将 HS1101置于555振荡电路中，将电容信号转换为电压频率 信号。利用单片机的中断读取数据，以单片机为核心对数 据进行记录、存储、处理和报警。电源接口采用的是USB 接口。软件部分则采用C语言实现，通过分模块编写程序， 逐一实现土壤湿度测试，报警等功能。
基于土壤定时检测的家庭自动浇花系统设计
摘要本系统设计的是基于土壤定时检测的家庭自动浇花系统设计，选用8位单片机AT89C51作为主控芯片。
系统采用模块化思想设计，主要由控制模块、湿度传感器检测模块、LCD液晶显示模块、控制执行模块、时钟及复位模块和报警模块几大部分主成。
此系统主要设计思想就是利用湿度传感器检测土壤的湿度，采集的湿度传送到单片机处理单元，单片机根据湿度控制电磁阀自动给花卉浇水。
在此过程中无需人为的操作，就能实现自动给花卉浇水，大大的提高了花卉浇水控制的自动化水平，并具有扩展性好、实用性强、便于操作等特点。
此系统是利用单片机实现自动浇花，使用的方式是湿度浇花。
其原理就是根据一个湿度传感器对土壤的湿度进行检测，当检测的湿度低于设定的下限湿度时，则启动报警并开始用水浇花，到了设定的湿度就停止浇花；当检测的湿度高于设定的上限湿度时，则启动报警但不作动作。
且用LED灯显示电磁阀的状态，在此选取二个LED灯，当其中一个显示红色灯时，表示电磁阀不动作，不对花卉进行浇水；另一个为绿色灯时，则表示电磁阀动作，对花卉进行浇水。
还能通过按键对湿度的上下限和定时时间进行设置，这样就能在不同的季节中花卉可以更好的生长，让它随时都处在良好的生存环境中。
【关键词】AT89C51 湿度传感器LCD液晶显示器LED灯ABSTRACTThe system design is based on the soil testing regularly family automatic watering system design, chooses 8-bit single chip microcomputer AT89C51 as the main control chip. System adopts modular design thought, mainly by the control module, the humidity sensor detection module, LCD liquid crystal display module, control module, clock module and alarm module, most of the Lord. This system main design idea is to use the humidity of soil humidity sensor detection, acquisition of humidity transmitted to MCU processing unit, SCM according to the humidity control solenoid valve automatic watering flowers. Without artificial operation in the process, can realize automatic watering flowers, greatly improve the automation level of the flower watering control, and has good expansibility, strong practicability, convenient operation and so on.This system is to use single chip microcomputer automatic watering the flowers, use the way of humidity is watering the flowers. Its principle is based on a humidity sensor to test the soil humidity, when humidity is lower than set the lower limit of the humidity test, start the alarm and begin to water the flowers, the setting humidity stopped watering the flowers; When humidity is higher than set the upper limit of moisture test, start the alarm but does not make the movement. And state of solenoid valve with LED lights show that the selection in the two LED lights, when one of the red light, said electromagnetic valve is not action, not watering the flowers; A second for the green light, the said electromagnetic valve action, to water flowers. Can also through the buttons on the humidity of the lower limit of time and timing set, so you can in the different season flowers can grow better, to make it all the time in the good living environment.【Key words】AT89C51 Humidity sensor LCD liquid crystal display LED lights目录前言 (1)第一章单片机的概述 (2)第一节单片机的发展历史 (2)第二节单片机未来的发展 (3)第二章系统的总体设计方案 (4)第一节设计内容及基本要求 (4)一、设计内容 (4)二、基本要求 (4)第二节系统框图 (4)第三节系统设计方案 (5)第四节系统完成的技术指标 (6)第五节系统设计原则 (6)一、可靠性 (6)二、操作维护方便 (6)三、性价比 (7)第三章硬件电路设计 (8)第一节控制电路模块 (8)一、单片机的基本概念 (8)二、MS-51单片机内部结构 (8)三、MS-51单片机的引脚及功能 (9)四、AT89C51芯片引脚图 (10)第二节振荡电路及复位电路 (10)一、振荡电路设计 (10)二、复位电路设计 (11)第三节报警电路 (14)第四节LCD1602液晶显示电路 (14)第五节键盘接口原理 (16)一、键盘输入应解决的问题 (16)二、键盘的工作原理 (18)第六节传感器的选择及简介 (20)一、传感器的选择 (20)二、SHT11的引脚功能 (21)三、SHT11的内部结构和工作原理 (21)第七节系统整体硬件电路图 (23)第八节本章小结 (23)第四章系统软件设计 (24)第一节系统软件设计程序流程图 (24)第二节初始化模块 (25)第三节传感器模块 (25)第四节液晶显示模块 (26)第五节报警电路模块 (27)第六节按键处理 (28)一、按键消抖编程 (28)二、撺键的处理 (28)第五章系统调试 (31)第一节软件调试 (31)一、Proteus软件 (31)二、Keil C51软件 (33)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (38)一、英文原文 (38)二、英文翻译 (42)三、源程序 (46)前言伴随着经济的快速发展，人们的物质生活水平得大了极大的提高，越来越多的人开始在家庭和办公室内种养一些花卉盆景。
基于物联网的智能农业土壤湿度监测与水资源管理系统设计
基于物联网的智能农业土壤湿度监测与水资源管理系统设计智能农业是利用先进的物联网技术，对农业生产过程进行全面的监测和管理，以提高农作物的产量和质量，实现农业生产的可持续发展。
其中，土壤湿度监测与水资源管理是智能农业系统中的重要环节。
本文将围绕基于物联网的智能农业土壤湿度监测与水资源管理系统进行设计，并分析其原理、核心功能和技术实现。
一、系统原理基于物联网的智能农业土壤湿度监测与水资源管理系统通过传感器网络实时监测农田的土壤湿度情况，并将数据上传至云端服务器进行分析和处理。
同时，系统还结合水资源管理模块，通过对土壤湿度的监测和预测，实现对农田的灌溉控制和水资源的合理利用。
二、核心功能1. 实时监测土壤湿度：系统通过部署在农田中的传感器网络，实时采集土壤湿度数据，并传输至云端服务器。
农民可以通过手机、电脑等终端设备随时了解农田土壤湿度情况。
2. 数据分析与预测：云端服务器对采集到的土壤湿度数据进行分析和处理，通过建立数学模型，实现对农田土壤湿度的预测。
农民可以根据预测结果，合理安排灌溉和施肥等农业生产活动。
3. 远程灌溉控制：系统通过智能灌溉系统和控制器，实现对农田的自动灌溉控制。
根据土壤湿度的监测结果和预测数据，系统可以自动调节灌溉设备的工作时间和水量，以实现精准的农田灌溉。
4. 水资源管理：系统实时监测和记录农田的用水情况，通过对农田水资源的合理管理，控制浪费和过度使用，提高水资源的利用效率。
三、技术实现1.传感器网络：系统通过在农田中部署感应器和物联网模块，实现对土壤湿度的监测。
传感器采集到的数据通过无线网络传输至云端服务器。
2.云端服务器：系统将传感器采集到的土壤湿度数据上传至云端服务器，在服务器上进行存储、分析和处理。
通过云计算技术，实现数据的实时更新和用户的远程访问。
3.数据分析与预测：通过统计学和数学模型，对土壤湿度数据进行分析和预测。
依据历史数据和环境因素，建立相应的预测模型，以提供农民合理的农业生产决策。
智能农业中的土壤水分监测与自动灌溉系统设计
智能农业中的土壤水分监测与自动灌溉系统设计引言土壤水分是农作物生长和发育的关键因素之一。
合理的土壤水分管理可以提高农作物的产量和品质，减少用水量和化肥浪费，保护环境。
因此，在智能农业中，土壤水分监测与自动灌溉系统的设计是非常重要的。
一、土壤水分监测技术1. 传感器技术传感器是最常用的土壤水分监测技术之一。
传感器可以测量土壤的电导率、电容率或介电常数等物理参数，通过这些参数来获取土壤的水分含量。
传感器可分为接触传感器和非接触传感器。
接触传感器需要插入土壤中进行测量，而非接触传感器则可以通过遥感技术进行水分监测。
2. 红外热像仪红外热像仪是一种非接触式的土壤水分监测技术。
它利用红外辐射测量土壤的表面温度，进而推测土壤的水分含量。
红外热像仪可以实现大范围的土壤水分监测，并且具有实时性和高精度的优势。
二、智能农业中的自动灌溉系统设计1. 决策支持系统自动灌溉系统的设计需要基于土壤水分监测数据进行决策。
决策支持系统可以根据土壤水分的变化情况，自动调节灌溉量和时间，以达到最佳的灌溉效果。
决策支持系统可以利用人工智能技术，通过学习和优化算法进行决策，并且可以根据农作物的需求进行个性化的灌溉管理。
2. 智能灌溉设备智能农业中的自动灌溉系统需要搭配智能灌溉设备。
智能灌溉设备可以根据决策支持系统的指令，自动调节灌溉设备的开关、水流量和灌溉时长等参数。
智能灌溉设备可以采用微型喷头、滴灌系统或喷灌器等多种形式，以满足不同农作物和土地的需求。
三、智能农业中的土壤水分监测与自动灌溉系统的应用1. 提高农作物产量智能农业中的土壤水分监测与自动灌溉系统设计可以更加精确地调控农作物的灌溉量，保证农作物在生长过程中充足的水分供应，从而提高作物的产量和品质。
此外，自动灌溉系统能够及时识别和解决干旱和水浸等极端天气情况对农作物的不利影响。
2. 节约水资源智能农业中的自动灌溉系统可以根据土壤水分监测数据进行精确的灌溉调控，避免了传统农业中的过度灌溉和水资源浪费问题。
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土壤湿度检测及自动浇水系统设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：随着人们生活水平的提高花卉逐渐受到人们的青睐，本设计要求利用单片机设计一款家庭智能浇花器，实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器。
（1）了解土壤湿度检测的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。
（2）初步掌握常用土壤湿度检测传感器的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。
1.2 基本要求（1）通过c8051f020单片机编程来实现土壤湿度的实时显示，并具有超量程报警装置。
（2）要求设计相关传感器系统和控制系统实现自动浇水功能。
（3）要求设计相关的硬件电路，包括传感器的选型、控制系统和显示系统的硬件电路设计。
1.3 发挥部分自由发挥2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；（3）报告的电子档需全班统一存盘上交。
2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。
项目齐全、不许涂改，不少于4000字。
图纸为A4，所有插图不允许复印。
（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。
3 时间进度安排一设计任务描述1.1 设计题目：土壤湿度检测及自动浇水系统设计1.2 设计要求1.2.1 设计目的：随着人们生活水平的提高花卉逐渐受到人们的青睐，本设计要求利用单片机设计一款家庭智能浇花器，实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器。
（1）了解土壤湿度检测的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。
（2）初步掌握常用土壤湿度检测传感器的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。
1.2.2 基本要求：（1）通过C8051F020单片机编程来实现土壤湿度的实时显示，并具有超量程报警装置。
（2）要求设计相关传感器系统和控制系统实现自动浇水功能。
（3）要求设计相关的硬件电路，包括传感器的选型、控制系统和显示系统的硬件电路设计。
二设计思路我所设计的土壤湿度检测及自动浇水系统主要由七部分组成。
第一部分：精密对称方波发生器。
用于驱动湿敏电阻，因为直流电流通过湿敏电阻时会产生电化学迁移现象而损坏湿敏电阻，所以在这里我选择了具有稳幅作用的精密对称方波发生器作为信号源。
第二部分：湿敏电阻传感器。
由于湿敏电阻是最常见，价格也最低廉的一种湿度传感器所以我选择了湿敏电阻作为本设计的核心传感器。
我选择的是PCRC-55这款湿敏传感器。
他是一种经过化学方法处理的聚苯乙烯聚合物。
其电阻值（R）与相对湿度（RH）的曲线近似指数曲线，即电阻值随相对湿度的增大为减小。
第三部分：对数放大器。
为解决湿敏电阻自身的非线性问题，我选择了由晶体管和运算放大器组成的对数放大电路来对湿敏电阻的指数型特性曲线进行线性化。
第四部分：相对湿度校准电路。
利用湿度校准电路对40%RH、100%RH两点进行校准，再通过滤波器产生一个代表相对湿度的直流输出电压，输出电压范围是0~+10V，所对应的相对湿度变化范围是（0~100%）RH。
第五部分：断点放大器。
由于湿敏电阻在RH≤40%时的非线性失真最为显著，我真对这一情况采用断点放大器再做一次局部的线性化处理，即再进行一次线性补偿。
第六部分：温度补偿电路。
利用集成恒流源的正温度系数去补偿湿敏电阻的负温度系数，大大降低了温漂。
当环境温度发生变化时，必然导致组成对数放大器的晶体管的直流工作点发生改变，而这也终究会影响到对数放大器的输出特性。
因此我对组成对数放大器的晶体管采取一定的温度补偿措施，即用一片廉价的集成音频放大器对其补偿，以避免这种情况的发生。
第七部分：数据处理及自动浇水系统。
利用单片机对湿敏电阻这一传感器所采集的代表土壤湿度的电压信号进行处理、分析，并对土壤湿度进行实时显示、超范围报警以及自动浇水。
对这以上就是我所设计的土壤湿度检测及自动浇水系统的设计思路。
基于此设计思路设计的土壤湿度检测及自动浇水系统的相对湿度测量范围为0~100%,测量精度为±2%，分辨力可达0.01%。
三设计方框图四设计原理4.1 精密对称方波发生器湿敏电阻只能用交流的，直流会导致湿敏失效，因为直流的电场会导致高分子材料中的带电粒子偏向两极，一定时间以后湿敏电阻就会失效。
所以必须用交流维持其平衡，这也是为什么测湿敏电阻阻值要用电桥而不能用普通万用表的原因。
水分子是极性分子，在直流电厂中会分解为H2和O2,影响测量，并且在湿敏传感器中存在导电离子，在高湿情况下，如采用直流电会漂移造成电导率漂移，影像传感器的使用寿命。
综上所述：鉴于当直流电流通过湿敏电阻会产生电化学迁移现象而损坏湿敏电阻，因此必须采用交流信号或对称方波信号来驱动湿敏电阻。
这里选用具有稳幅作用的精密对称方波发生器作为信号源，其输出信号中不包含直流分量。
4.2 湿敏电阻传感器湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。
工业上流行的湿敏电阻主要有：半导体陶瓷湿敏电阻、氯化锂湿敏电阻、有机高分子膜湿敏电阻。
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时元件的电阻率和电阻值都发生变化。
PCRC-55型湿敏电阻是用经过化学方法处理的聚苯乙烯聚合物制成的。
其电阻值（R）与相对湿度（RH）的影响曲线如图4.2.1湿敏电阻特性曲线所示。
该曲线近似为指数曲线。
当湿度从20%变化到100%时，电阻值就从100MΩ迅速减小到35KΩ，电阻变化量超过了4个数量级。
因此，构成相对湿度测量仪时必须进行线性化，才能获得线性输出电压。
PCRC-55的温度系数为—0.36%RH/℃，精度为±1% 。
图4.2.1湿敏电阻特性曲线4.3 对数放大器为解决湿敏电阻的非线性问题，由晶体管和运算放大器构成对数放大器，对湿敏电阻的指数型特性曲线进行线性化。
4.4相对湿度校准电路利用湿度校准电路对40%RH、100%RH两点进行校准，再通过滤波器产生一个代表相对湿度的直流输出电压，输出电压范围是0~+10V，所对应的相对湿度变化范围是（0~100%）RH。
4.5断点放大器所谓“断点”就是指40%RH这一点，由图4.2.1湿敏电阻特性曲线可见，PCRC-55型湿敏电阻在RH≤40%时的非线性失真最为显著，针对这种情况可通过断点放大器再做一次局部线性化处理。
4.6温度补偿电路4.6.1 湿敏电阻的温度补偿由于湿敏电阻具有负温度系数，因此要对其负温度系数进行一定的温度补偿，这里我采用集成恒流源的正温度系数去补偿湿敏电阻的负温度系数。
4.6.2 对数放大电路中晶体管的温度补偿当环境温度发生变化时，必然导致组成对数放大器的晶体管的直流工作点也发生变化，而这也终究会影响到对数放大器的输出特性。
因此要对组成对数放大器的晶体管采取一定的温度补偿措施，即用一片廉价的集成音频放大器对其进行补偿。
4.7数据处理及自动浇水系统利用单片机对湿敏电阻这一传感器所采集的代表土壤湿度的电压信号进行处理、分析，并对土壤湿度进行实时显示、超范围报警及自动浇水五电路设计5.1 精密对称方波发生器5.1.1 电路图电路图如图5.1.1精密对称方波发生器所示。
图5.1.1精密对称方波发生器5.1.2 原理精密对称方波发生器由集成运放IC-1a（LF347）、三端可调电流源IC2（LM334）、和二极管桥路（VD1~VD4）组成。
利用二极管桥路和电阻R2、R3构成的正反馈电路使IC-1a 产生振荡。
该方波发生器具有对称输出、限流和稳幅的特性。
R1为设定电阻（R SET），取R1=15Ω时可将LM334的输出电流限定在5mA左右。
利用二极管桥路的正、反向钳位作用，能把输出方波电压U01的幅度限制在±8V。
谐振频率约为100HZ。
随着振荡电容C1不断的进行充、放电，在U01端便形成了以零伏为对称轴的方波信号，其直流分量为零。
R2、R3组成分压器，用于设定IC1的阈值电压（即门限电压），进而控制IC-1a的翻转状态。
对称方波发生器输出的U01信号通过缓冲器（IC-1b）驱动湿敏电阻。
5.2 湿敏电阻传感器5.2.1 电路图电路图如图5.2.1湿敏电阻传感器所示。
图5.2.1湿敏电阻传感器5.2.2 原理PCRC-55型湿敏电阻是用经过化学方法处理的聚苯乙烯聚合物制成的。
其电阻值（R）与相对湿度（RH）的影响曲线如图5.2.2湿敏电阻特性曲线所示。
当相对湿度从20%变化到100%时，电阻值就从100MΩ迅速减小到35KΩ电阻变化量超过4个数量级。
图5.2.2湿敏电阻特性曲线在方波信号的正半周期，VD5截止，在负半周期，VD5导通。
5.3 对数放大器5.3.1 电路图电路图如图5.3.1对数放大器所示。
图5.3.1对数放大器5.3.2 原理对数放大器由晶体管VT1和运放IC-1c构成。
将VT1的基极接地、集电极接A点（虚地）时，相当于把集电极与基极短接，VT1就等效于硅二极管。
此对数放大器用来补偿湿敏电阻的指数曲线，使之近似于线性关系。
实现对湿敏电阻的线性化。
在方波信号的正周期，IC-1c作为反相放大器使用，输出的是负向方波信号，在负半周期，对数放大器不工作。
因此对数放大器兼有半波整流作用。
5.4 相对湿度校准电路5.4.1 电路图电路图如图5.4.1相对湿度校准电路所示。
图5.4.1相对湿度校准电路5.4.2 原理相对湿度校准电路由IC-1d和电位器RP1、RP2组成。
RP1用以校准40%RH的刻度，RP2用来校准100%RH的刻度。
5.5 断点放大器5.5.1 电路图电路图如图5.5.1断点放大器电路所示。
图5.5.1断点放大器电路5.5.2 原理所谓“断点”就是指40%RH这一点。
PCRC-55型湿敏电阻在RH≤40%时的非线性失真最为显著，针对这种情况断点放大器再做一次局部的线性化处理。
断电放大器（IC-3b）就并联在输出放大器（IC-3a）的两端。
当RH≤40%时，利用IC-3b 可以改变IC-3a的增益，使相对湿度特性曲线在0~40%范围内更接近于线性。
当RH＞40%时，IC-3b输出低电平，故VT4、VD6截止，断电放大器不工作，对（40%~100%）相对湿度的线性化任务全部由对数放大器来完成。
仅当RH=40%时，IC-3b 的输出变成高电平，使VT4、VD6导通，断电放大器才开始工作，可使0~40%相对湿度范围内的输出电压与相对湿度仍保持线性关系。