(完整word版)土壤湿度检测及自动浇水系统设计
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。
电路中R13和VD6的作用是防止在断点附近产生抖动现象。
5.6 温度补偿电路
5.6.1 电路图
电路图如图5.6.1温度补偿电路所示。
图5.6.1温度补偿电路
5.6.2 原理
湿敏电阻的温度补偿
利用LM334的正温度系数（+0.33%/℃）去补偿湿敏电阻的负温度系数（-0.36%/℃），实际温度系数仅为-0.03%/℃，它与传感器的±1%精度指标相比完全可以忽略。LM334的安装位置应尽量靠近湿敏电阻。
LM334即可构成恒流源，还可作为电压灵敏度为227μV/K的温度传感器使用，这里仅利用其恒流特性，从而大大提高了方波幅度的稳定性。
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VT1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VT1采取一定的温度补偿措施。
温度补偿电路实际上是由IC4~IC6和VT2、VT3等组成的小型恒温槽是控制器，并且需将VT2、VT3与VT1紧贴在一起。将VT2的集电极短接，利用其发射结作为温度传感器使用。IC5是温控电路。VT3作为加热器，给VT1提供一个+50℃（典型值）的工作温度，使之不受外界环境温度变化的影响。IC6（7812）给IC5提供+12V稳定电压。IC5的参考电压U3=+0.63V，该电压所对应的VT1管壳温度恰好为+50℃。一旦VT1始终工作在+50℃恒温状态，从而消除了环境温度变化对VT1工作点的影响。VD Z为3V稳压管。
5.7 数据处理及自动浇水系统
5.7.1单片机外围电路
电源电路
在电源电路中，IC8 SPX1117-3.3是稳压芯片将输入电压5V转换成 3.3V作为C8051F020单片机的主要供电电源。S1为输入电源开关按钮，在下载完数据后可用此按键来更新下载数据。其电路图如图5.7.1电源电路所示。
图5.7.1电源电路
复位电路
当开发板上电时，C4经充电后复位端电压相当于低电平实现上电复位：当断电后通过1N4148形成放电回路。其电路图如图5.7.2复位电路所示。
图5.7.2复位电路
液晶显示（LCD）接口电路
单片机留有一个LCD液晶接口，相对应的液晶为MzL05-12864，它是一款仅写入的串行SPI接口方式的液晶，给液晶仅需5个控制口即可完成对其控制。单片机使用模拟SPI 的方式对液晶进行操作。其电路图如图5.7.3液晶接口电路所示。
图5.7.3液晶接口电路
晶振电路
Y1为晶体振荡器，其振荡频率为22.11842MHZ，为单片机提供其工作所需要的时钟，C7、C8起到帮助晶振的作用。电路图如图5.7.4晶振电路所示。
图5.7.4晶振电路
报警(LED)电路
LED以灌电流的方式点亮，阻流电阻选择了10K。电路图如图5.7.5报警电路所示。
图5.7.5报警电路
5.7.2模块
单片机程序设计主要有五部分组成。
第一部分：采集表示湿度的电压信号。
第二部分：十六进制至BCD的转换。
第三部分：液晶显示（湿度）
第四部分：报警（湿度过高，超量程）
第五部分：自动浇水（湿度过低，需要浇水）5.7.3 程序
采集表示湿度的电压信号程序
MOV 30H,ADC0H
MOV 31H,ADC0L
十六进制数至BCD的转换程序
BCD: CLR A
MOV 41H,A
MOV 40H,A
MOV 39H,A
MOV 38H,A
MOV 37H,A
MOV R5,#16
H2B: CLR C
MOV A,31H
RLC A
MOV 31H,A
MOV A,30H
RLC A
MOV 30H,A
MOV A,41H
ADDC A,41H
DA A
MOV 41H,A
MOV A,40H
ADDC A,40H
DA A
MOV 40H,A
MOV A,39H
ADDC A,39H
MOV 39H,A
DJNZ R5,H2B
MOV A,41H
MOV B,#16
DIV AB
MOV 38H,A
MOV 37H,B
MOV A,39H
MOV 41H,A
MOV A,40H
MOV B,#16
DIV AB
MOV 40H,A
MOV 39H,B
RET
液晶显示（湿度）程序
SYSCLK_Init: MOV OSCICN,#05H //系统时钟初始化为片内的4MHz时钟RET
PORT_Init: CLR A //清零累加器
MOV XBR0,A //没有选择数字外设
MOV P74OUT,#0F0H //P4~P7口设为推拉方式
RET
LCD_Init: LCALL Delay //调用延时程序
MOV P7,#038H //功能设置：两行显示，5×7点阵
MOV P6,#01H //写命令
MOV P6,#0H //结束写命令
LCALL Delay //调用延时程序
MOV P7 ,#0EH //开显示，开光标，字符不闪烁
MOV P6,#01H //写命令
MOV P6,#0H //结束写命令
LCALL Delay //调用延时程序
MOV P7,#06H //I/D=1，AC自动增1；S=0，整体显示不移动
MOV P6,01H //写命令
MOV P6,#0H //结束写命令
LCALL Delay //调用延时程序
MOV P7,#01H //清除DDRAM，置AC=0
MOV P6,#01H //写命令
MOV P6,#0H //结束写命令
LCALL Delay //调用延时程序
RET
Line: CLR A //累加器清零
MOV A,40H //十位的数送累加器
MOVC A,@A+DPTR //查表，取ASCII码字符
MOV P7,A //字符送数据口P7
MOV P6,#05H //写数据操作
MOV P6,#04H //结束写操作
LCALL Delay //调用延时程序
CLR C //进位位清零
MOV A,40H //十位数送累加器
LCALL DELAY //调用延时程序
LCALL DELAY //调用延时程序
LCALL DELAY //调用延时程序
LCALL DELAY //调用延时程序
NN: MOV A,39H //个位的数送累加器MOVC A,@A+DPTR //查表，取ASCII码字符MOV P7,A //字符送数据口P7
MOV P6,#05H //写数据操作
MOV P6,#04H //结束写操作
LCALL Delay //调用延时程序
MOV A,#0AH //显示小数点
MOVC A,@A+DPTR //查表，取ASCII码字符MOV P7,A //字符送数据口P7
MOV P6,#05H //写数据操作
MOV P6,#04H //结束写操作
LCALL Delay //调用延时程序
MOV A,38H //十分位的数送累加器
MOVC A,@A+DPTR //查表，取ASCII码字符MOV P7,A //字符送数据口P7
MOV P6,#05H //写数据操作
MOV P6,#04H //结束写操作
LCALL Delay //调用延时程序
LCALL Delay //调用延时程序
MOV A,37H //百分位的数送累加器MOVC A,@A+DPTR //查表，取ASCII码字符MOV P7,A //字符送数据口P7
MOV P6,#05H //写数据操作
MOV P6,#04H //结束写操作
LCALL Delay //调用延时程序
LCALL Delay //调用延时程序
MOV A,#0BH //显示空格
MOVC A,@A+DPTR //查表，取ASCII码字符MOV P7,A //字符送数据口P7
MOV P6,#05H //写数据操作
MOV P6,#04H //结束写操作
LCALL Delay //调用延时程序
LCALL Delay //调用延时程序
MOV A,#0DH //显示“S”
MOVC A,@A+DPTR //查表，取ASCII码字符MOV P7,A //字符送数据口P7
MOV P6,#05H //写数据操作
MOV P6,#04H //结束写操作
LCALL Delay //调用延时程序
LCALL Delay //调用延时程序
RET
NCDdata: DB 30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H,2EH,20H,63H,53H //ASCII码表
报警（湿度过高，超量程）程序
MM: MOV A,40H //十位的数送累加器
CLR C //进位位清零
SUBB A,#03H //十位的数与3比较（判断是否大于30）
JC NN //进位位为1时跳（小于30时跳到NN,大于30时顺序执行）MOV A,#0FDH //第二盏灯亮
MOV P0,A //第二盏灯已亮（湿度已超量程、报警）
自动浇水（湿度过低，需要浇水）程序
SUBB A,#02H //十位的数与2比较（判断是否小于20）
JNC MM //进位位为0时跳（大于20时跳到MM,小于20时顺序执行）MOV A,#0FEH //第一盏灯亮
MOV P0,A //第一盏灯已亮（浇水）
六 工作过程分析
6.1 精密对称方波发生器工作过程分析
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。
6.2 湿敏电阻传感器工作过程分析
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。当相对湿度从20%变化到100%时，电阻值就从100M Ω迅速减小到35K Ω电阻变化量超过4个数量级。
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，再接至对数放大器IC-1c 的反相输入端A 。A 点亦称求和点或虚地点，该点的电位可是为0V 。设湿敏电阻R 上的电流为I RH ，很容易求出
R
U I RH 01
=…………（6.2.1） 在方波信号的正半周期，VD5截止，在负半周期，VD5导通。
6.3 对数放大器工作过程分析
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。VT1的发射极电压（U BE ）与集电极电流（I C ）呈对数关系，其表达式为
S
C
BE I I q kT U ln ?=
…………（6.3.1） 式中k 为玻尔兹曼常数K qV k /1063.85-?=，q 为电子电量（C q 191060219.1-?=），T 为热力学温度（K ），I S 为晶体管反向饱和电流。根据这一特性可设计成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。利用电路实现线性化的原理如下
湿敏电阻的电阻值相对湿度的关系式可近似表示为
RH Ae R -=…………（6.3.2）
式中A 为一变量，RH 代表相对湿度（单位是%）。令VT1发射极输出电压为U02，显然，U02=U BE 。考虑到I C =I RH 与式（6.2.1）和式（6.3.2）一并代入式（6.3.1）中化简后得到
RH R U q kT U U BE ?????
?
??==0102ln …………（6.3.3）
温湿度监控系统
温湿度监控系统 目录 行业需求 系统概况 行业需求 系统概况 展开 随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。 温湿度采集系统 在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。 石家庄恒必达科技基于这种对温湿度测控的需求而设计开发了温湿度监控系统。 环境温湿度的监控包括以下步骤：感应环境温湿度；判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，判断异常是否超过预设时间；若异常超过预设时间，则输出异常信号至主控机；异常报警；判断异常是否处理完毕；以及若异常处理完毕，解除报警。并可以利用控制器和主控机来达到机房温湿度的远程控制，从而实现环境温湿度管理的实时性和有效性。 编辑本段 行业需求
食品行业：温湿度对于食品储存来说至关重要，温湿度的变化会带来食物变质，引发食品安全问题。 档案管理：纸制品对于温湿度极为敏感，不当的保存会严重降低档案保存年限。 温室大棚：植物的生长对于温湿度要求极为严格，不当的温湿度下，植物会停止生长、甚至死亡。 动物养殖：各种动物在不同的温度下会表现出不同的生长状态，高质高产的目标要依靠适宜的环境来保障。 药品储存：根据国家相关要求，药品保存必须按照相应的温湿度进行控制。 石家庄恒必达科技有限公司设计开发的HBD-300温湿度监控系统： 系统功能 1、如实采集和记录各空间温度/温湿度情况。 2、所有的温度/温湿度数据采集和记录到一台主机计算机上，数据可以按照使用人员的要求定时自动记录并长期保存。 3、授权用户可查询历史数据，进行数据分析、打印等操作。 4、在出现异常数据的时候，可进行多种方式的报警，如：电脑图文报警、声光报警、短信报警等。 5、使用网络版软件，局域网内的远程计算机在经过授权后，可以共享温湿度数据。 6、可连接控制模块，在温湿度超出设定值后报警同时自动启动控制模块来进行降温除湿等工作。 系统组成 系统由温湿度传感器、数据通讯转换部分、上位机管理软件和控制模块（可选）组成。 1、温湿度传感器：负责检测并采集各控制点温湿度数据。 2、数据通讯转换器：负责温湿度数据采集数据的信号转换。 3、软件部分：软件部分负责对所有数据进行读取分析，并执行各项管理功能。 4、控制部分：执行远程控制指令。 系统特点
基于单片机的温湿度控制系统设计
理工类大学本科毕业设计论文 基于单片机的温湿度控制系统 目录 摘要 (2) 1、绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2立题的目的和意义 (2) 1.3植被栽培技术 (2) 温室环境的调节 (3) 1.4本系统主要研究内容 (3) 2 、系统总体分析与设计 (3) 2.1系统功能及系统的组成和工作原理 (3) 2.1.1.总体方案 (3) 2.1.2. 实施措施 (3) 2.1.3.硬件系统设计 (4) 主机与主要部件的选择： (4) 2.2温湿度采样与控制系统 (4) 2.2.1.温湿度采样系统 (5) 2.2.2.温湿度控制系统 (5) 2.3键盘显示系统 (5) 2.4报警系统 (7) 2.5硬件电路设计 (7) 2.5.1. 系统硬件配置 (7) 2.5.2. 主要组件简介 (7) 3 软件系统设计 (10) 3.1系统初始化模块 (10) 3.2键盘显示模块 (11) 3.3采样转换模块 (11) 3.4温湿度控制模块 (12) 3.5报警模块 (13) 4 硬件调试方案 (14) 4.1硬件电路的调试 (14) 4.2功能模块的调试方案 (15) 结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (16) 附录： (18)
基于单片机的温湿度控制系统设计 摘要 本文利用8051单片机设计一个温室的温湿度控制系统，对给定的温湿度进行控制并实时显示，其中温湿度信号各有四路，系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段，在本系统中采用温度优先模式，循环处理。 关键字：89C51 8729键盘显示 LCD显示 ADC0809 1、绪论 1.1 课题背景 改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。 1.2 立题的目的和意义 8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性价比高。 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。 1.3 植被栽培技术 植被“设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施[1]。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄
土壤湿度检测及自动浇水系统设计
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。
基于单片机的温湿度测量仪设计
单片机课程设计报告 题目：基于单片机的温湿度仪表设计 班级：智能科学与技术1201班
学生姓名：文波 学号：120407130 指导教师：朱建光 成绩： 工业大学 摘要 温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。在日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。准确测量温湿度在生物制药食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此，研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。 随着科技的不断发展，单片机技术已经普及到我们的工作、生活、科研等各个领域。已经成为一种比较成熟的技术。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便等优点，目前已经渗透到我们工作和生活的方方面面。 本设计STC89C52为主要控制器件，以DHT11为数字温度传感器的新型数字温湿度计。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。
目录 第一章目标及主要任务 (3) 第二章硬件设计 (3) 2.1系统设计方案 (3) 2.2 STC89C52介绍 (4) 2.3 DHT11数字传感器介绍 (5) 2.4电路设计 (7) 第三章软件设计 (11) 3.1 系统软件主程序流程 (11) 3.2 DHT11数据采集流程 (13) 第四章结论与调试 (13)
附录（程序清单） (14) 参考文献 (22) 第一章目标及主要任务 在本次课程设计中，为实现对温湿度的检测与显示，主要利用以STC89C52为核心构架硬件电路，DHT11温湿度传感器采集环境温度及湿度信息(温度检测围：0℃至+50℃。测量精度：2℃.；湿度检测围：20%-90%RH检测精度：5%RH)，数码管直接显示温度和湿度(显示方式：温度：两位显示；湿度：两位显示)；同时利用C语言编程实现温湿度信息的显示功能。 扩展功能：可设置温湿度报警值，温湿度超过设置的响应报警值，会发出报警信号。 第二章硬件设计 2.1 系统设计方案
土壤温湿度监控系统
土壤温湿度监控系统 一、系统特点： 1．智能型传感器，无需复杂的接线、编程及标定等过程。 2．可接最多15个传感器。可测：空气温、湿度，降雨量，大气压力，光合有效辐射，太阳总辐射，土壤湿度，叶片湿度，风向，风速等参数。 3．系统耗电量很低，采用4节AA碱性电池或锂电（耐高温和严寒）供电4．数据采集器15个通道，采用总线式结构，自动检测传感器。 5．数据采集器内存512KB，可存储500000个数据。 6．RS232标准数据接口。 7．灵活的安装方式以消除传感器间相互干扰。 8．传感器符合WMO或AASC标准。 9．系统用途广泛，适合进行小气候的监测，系统支架可选2米或3米。 二：组成 1.数据采集器：4/15通道 2.HOBOWare pro软件 3.温度传感器 4.土壤水分传感器 5.附件 三、基本技术指标： 数据采集器 1.①H21数据采集器特点： H21-001数据采集器15个通道，标配10个传感器接口，可扩展到15个 H21-002数据采集 器 4个通道，4个传感器接口 24节AA电池可供数据采集器工作1年时间 2512K EEPROM内存存储数据，断电数据不丢失2数据采集器工作状态可通过指示灯查看 2电池电量低和存储空间低警报指示 2数据可远程通讯（需购买远程通讯附件） ②H21数据采集器技术指标： 工作温度-20°到+50°C 存储容 量 512K 数据通 道 15个/4个 电池寿命取决于采集间隔重量约0.9kg 通讯端 口 RS232接口 数据下载速率50万个数据下载 需要2分30秒 外壳材 质 防雨塑胶外 壳 测量间 隔 1秒到18个小时， 可选 尺寸18cm323cm310cm 时间精 度 0-2秒第一个数据节点；每周±5秒 （+25°C）
基于单片机AT89C51下蔬菜大棚温湿度测控系统毕业设计
蔬菜大棚温湿度测控系统设计 摘要 温室大棚是设施农业的重要组成部分，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。计算机应用技术的发展，也使得用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。 对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。本设计是一个专门为温室大棚温湿度测量控制而设计的系统。通过对系统的硬件部分和软件部分设计来达到监控要求。硬件部分实现了对温湿度传感器模块、显示模块、控制模块的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过程序实现。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过实践证明，系统具有性能好、操作方便等优点，能实现对温湿度等的显示、调节和控制。系统在其它领域还具有一定的推广价值。 关键词：大棚，温度，湿度，传感器
The Design of Greenhouse Temperature and Humidity Control System ABSTRACT Greenhouse is an important component of protected agriculture. Measuring and controlling systen is the basis of the management automation in the greenhouse. With the growth rules analyzing measurement data and controlling circumstance condition. It makes greenhouse better, and more productive and high quality. With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, the plastic temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. For vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. The thesis is about an intelligent system designed for controlling the temperature and humidity of a greenhouse. It can meet the demand of monitoring through the design of hardware and that of software in details. The former is more important in this dissertation, including the introduction of sensor of measuring temperature and humidity, demonstrating mode of data, the mode of control and the connecting part of the changing column. And according to the design thoughts the latter shows the flow chart of the main program and the subprogram, realized by program. This thesis choose the decices as full consideration of the ration between prformance and cost as possible. The system adopts quite a new integrated circuit, which makes it function better and run more conveniently when put into practice. Furthermore, not only can it achieve the goals of manifesting and regulating the temperature, but also it can be controlled. And it has much of value to apply and popularize in other fields. KEY WORDS:Vegetable, Temperature, Humidity, Sensor
土壤温湿度测定仪(土壤温湿度仪)
在农作物的生长过程中，影响农作物生长的因素有很多，其中两个基本的要素就是土壤水分和土壤温度。大家可能都听过这句话：“万物的生长都离不开水”，可见，水分的重要性是十分明显的，那么在农作物中也一样，作物的健康生长也需要的一定的水分，并且在需要水分的同时也需要保持合适的温度。在过去因为受科学技术水平的限制，农业种植者无法准确获取田间土壤水分、土壤温度的详细信息，农业种植基本上是靠多年的经验，而在物联网技术不断发展的今天，农业种植者可以通过土壤温湿度测定仪这样专业的仪器来实现对土壤温度和土壤水分的监测记录，进而合理的指导农业种植生产。 TZS-2X-G型土壤温湿度测定仪可检测记录土壤温度和土壤水分2个参数，测量精度高，存储容量大，体积小巧，便于携带。可用于农田、水利、森林、草坪、公路、铁路养护等的长期监测，可连续监测土壤的水分温度，性能稳定，可靠性高，免维护。并且土壤温湿度测定仪可脱离开计算机独立工作，上位机软件功能强大，数据查看方便，随时可以将记录数据导出到计算机中，并可以存储为EXCE表格文件，生成数据曲线，以供其它分析软件进一步进行数据处理，连接计算机可以打印存储数据。 总的来说，不管是从土壤温湿度测定仪产品的自身来说，还是其应用的意义来说，该仪器在农业种植生产中的应用是非常有必要的。尤其最近是春耕备耕的时节，利用土壤温湿度测定仪则可以帮助农业种植者及时掌握土壤水分及温度的实时数据及变化情况，进而为春耕春播提供可靠决策依据。据了解，土壤温湿度测定仪可以广泛应用于农业、林业、地质、农田、水利、森林、草坪、公路、铁路养护等测等方面的测量及研究。 浙江托普云农科技股份有限公司是一家服务于农的国家高新技术企业，致力于用科技改变传统农业，在农业仪器设备领域，托普云农利用物联网、人工智能等数字技术精研了一批有用好用易用的数字化工具，可为农业发展注入全新活力。
温室大棚温湿度测控系统设计毕业设计论文
温室大棚温湿度测控系统设计 [摘要]随着计算机应用技术的发展，用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在塑料大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。这对于农作物的生长发育有非常大的促进作用，它可以避免因为外面气候的剧烈变化对农作物造成的伤害，而使农作物能够在一个最适合它的温度、湿度的环境中生长发育，从而可以促进作物健康生长，抑制微生物的危害，提高产量，增加经济效益。本设计由AT89S52单片机，温度检测电路，湿度检测电路，控制系统，报警电路，采用LCD12864作为显示电路组成；温度检测和湿度检测采用DHT90温湿度传感器采集信息，将其采集到的数字信号传入AT89S52单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出动作，实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测、监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度和湿度的显示功能，对大棚内环境温度和湿度的预设功能。 [关键词]温度检测、湿度检测、控制系统、报警系统
Design in Greenhouse Temperature and Humidity Monitoring System XX Tutor: xxx Abstract: With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, including the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and humidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm circuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digital signal incoming A T89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air temperature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time processing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default. Key words: temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.
土壤湿度的测定方法
土壤湿度的测定方法 国内外有很多土壤水分测定方法。具体方法列举如下：称重法，时域反射法（TDR），石膏法，红外遥感法，频域反射法/频域法(FDR/FD法)，滴定法，电容法，电阻法，微波法，中子法， Karl Fischer法，γ射线法和核磁共振法等。 ①烘干法 烘干法是测定土壤水分最普遍的方法，也是标准方法。具体为：从野外获取一定量的土壤，然后放到105℃的烘箱中，等待烘干。其中烘干的标准为前后两次称重恒定不变。烘干后失去的水分即为土壤的水分含量。计算公式为土壤含水量=W/M*100%，M为烘干前的土壤重量，W为土壤水分的重量，即M与烘干后土壤重量M’的差值。称重法缺点是费时费力（需8小时以上），还需要干燥箱及电源，不适合野外作业。如果采用酒精燃烧法，由于需要翻炒多次，极为不便，不适合用于细粒土壤和含有有机物的土壤，且容易掉落土粒或燃烧不均匀而带来较大误差，而且需要取土测量，对土壤有破坏性。 ②TDR（Time Domain Reflectometry）法 TDR法是上世纪80年代发展起来的一种土壤水分测定方法，中文为时域反射仪。这种方法在国外应用相当普遍，国内才刚开始引进，当各部门都相当重视。TDR是一个类似于雷达系统的系统，有较强的独立性，其结果与土壤类型、密度、温度基本无关。而且还有很重要的一点就是，TDR能在结冰下测定土壤水分，这是其他
方法无法比拟的。另外，TDR能同时监测土壤水盐含量，且前后两次测量的结果几乎没有差别。这种测定方法的精确度可见一斑。 ③欧速土壤水分传感器直接测量法 因为TDR法设备昂贵，我公司开始用比TDR更为简单的方法来测量土壤的介电常数，而且测量时间更短，在经过特定的土壤校准之后，测量精度高，而且探头的形状不受限制，可以多深度同时测量，数据采集实现较容易。
基于单片机的温度测量系统设计(DOC)
基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer，Pt1000temperature sensor，platinum thermistor’s resistance，Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内，应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广，结构简单，但是它的电动势小，灵敏度较差，误差较大，实际使用时必须加冷端补偿，使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵，在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点，但其阻值与温度变化成非线性关系，在测量精度较高的场合必须进行非线性处理，给计算带来不便，此外元件的稳定性以及互换性较差，从而使它的应用范围较小。 （4）铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些，但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范
基于单片机土壤温湿度检测计设计
目录1 绪论1 1.1选题背景及意义错误!未定义书签。 1.2设计任务与要求错误!未定义书签。 2 总体方案设计3 3单元模块设计5 3.1各单元模块功能介绍及电路设计5 3.1.1时钟模块简介5 3.1.2 复位模块简介6 3.1.3报警模块简介6 3.1.4显示模块简介7 3.2特殊器件的介绍8 3.3.1 土壤湿度传感器简介8 3.3.2 51系列单片机简介9 3.3.3LCD1602简介9 3.3.4 蜂鸣器简介13 3.3各单元模块的联接13 4软件设计18 4.1软件设计原理18 4.2软件设计所用工具20 4.3系统软件流程框图20
5系统调试21 5.1 硬件调试21 5.2 软件调试22 6系统功能及结论23 6.1系统功能功能实现情况错误!未定义书签。 6.2设计中遇到的问题及解决23 6.3后期展望错误!未定义书签。 7总结与体会错误!未定义书签。 8参考文献20 附录1：相关设计图21 附录2：元器件清单表30 附录3：相关设计软件32
1 绪论 1.1选题背景及意义 在中国广大面积的农村，没有发达的工商业，有的只是大量闲置的田地。如果利用这些闲置的田地，种植美丽的花卉、树苗，能给当地带来一笔可观的收入。而这些花卉及树苗的种植对土壤湿度有着极高的要求。在植物的成长过程中，土壤的湿度起着一个很重要的作用，并且不同的植物，对土壤的湿度需不同的。土壤湿度可以直接影响营养物质的吸收和植物的生长发育，同时还影响土壤中各种养分的有效性。当土壤湿度不适当时，不仅严重影响其正常生长，甚至会导致种植品死亡，造成种植户的严重经济损失。为此，从事该类农业生产的种植户非常需要一种成本低、体积小且检测可靠的土壤湿度检测仪，为水分供应提供依据。 土壤湿度是作物生长发育的基本条件和作物产量预报的重要参数。同时,它也是水文学、气象学等科学研究领域的重要环境因子和过程参数,获取土壤湿度信息以制定人工干预调节措施是稳固生产的重要保证, 对于土壤湿度的研究也具有重要意义。实时、有效地监测土壤墒情显得尤为重要。 1.2国外发展状况 目前，在低温条件下(通常指100℃以下)，湿度的测量已经相对成熟。利用新型单总线式数字湿度传感器实现对湿度的测试与控制得到更快的开发。但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、学习、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，设计一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪，使一切向着数字化，智能化控制方向发展。 湿度测量被广泛的应用于农业研究、食品、医药、化工、气象、环保、电子、实验室等众多领域。目前，随着工业控制自动化进程的加快，它的运用越来越普遍，并且在不断的延伸。在日常的生产生活中，经常需要检测环境中的湿度，而运用到工农业生产领域则要求更为严格。随着科技的发展，环境监测在农业领域的应用越来越广泛，例如要确定某些幼苗的生长特性与温度、湿度有什么样的关系等。这些都需要利用温湿度的
土壤含水量测量方法
土壤含水量测量方法 ( 1 )称重法(Gravimetric) 也称烘干法，这是唯一可以直接测量土壤水分方法，也是目前国际上的标准方法。用土钻采取土样，用0.1g 精度的天平称取土样的重量，记作土样的湿重 M，在 105℃的烘箱内将土样烘 6~8 小时至恒重，然后测定烘干土样，记作土样的干重 Ms 土壤含水量=(烘干前铝盒及土样质量-烘干后铝盒及土样质 量)/(烘干后铝盒及土样质量-烘干空铝盒质量)*100% ( 2 )张力计法(Tensiometer) 也称负压计法，它测量的是土壤水吸力测量原理如下：当陶土头插入被测土壤后，管内自由水通过多孔陶土壁与土壤水接触，经过交换后达到水势平衡，此时，从张力计读到的数值就是土壤水(陶土头处)的吸力值，也即为忽略重力势后的基质势的值，然后根据土壤含水率与基质势之间的关系(土壤水特征曲线)就可以确定出土壤的含水率 ( 3 ) 电阻法(Electricalresistance) 多孔介质的导电能力是同它的含水量以及介电常数有关的，如果忽略含盐的影响，水分含量和其电阻间是有确定关系的电阻法是将两个电极埋入土壤中，然后测出两个电极之间的电阻。但是在这种情况下，电极与土壤的接触电阻有可能比土壤的电阻大得多。因此采用将电极嵌入多孔渗水介质(石膏、尼龙、玻璃纤维等)中形成电阻块以解决这个问题 ( 4 ) 中子法(Neutronscattering) 中子法就是用中子仪测定土壤含水率中子仪的组成主要包括：一个快中子源，一个慢中子检测器，监测土壤散射的慢中子通量的计数器及屏蔽匣，测试用硬管等。快中子源在土壤中不断地放射出穿透力很强的快中子，当它和氢原子核碰撞时，损失能量最大，转化为慢中子(热中子)，热中子在介质中扩散的同时被介质吸收，所以在探头周围，很快的形成了持常密度的慢中子云
仓库温湿度监测系统毕业设计演示版.doc
仓库温湿度监测系统 摘要 在电子科技的快速发展的同时，诞生于集成电路技术的单片机系统应用越来越广泛。单片机的发展，促进了工业测控领域的发展，其中对于仓库温湿度的监测要求不断增高。那么，由原始的人工监测仓库温湿度方法已经慢慢发展到利用单片机实现自动监测。 本文主要介绍基于单片机的仓库温湿度监测的相关系统的硬件和软件设计内容。系统设计结构简单、实用，相比传统监测方法，在监测精度这一方面大幅度被提升，节省了人力物力与时间。 关键词：STC89C51单片机；温湿度；DS18B20；HS1101
Warehouse temperature and humidity monitoring system ABSTRACT With the development of electronic technology, with the development of very large scale integrated circuit technology and the birth of the single chip microcom puter application system is more and more widely.MCU development, promote the development in the field of industrial measurement and control, including for increasing monitoring requirement of temperature and humidity in the warehouse.So, from the original manual monitoring warehouse temperature and humidity using single chip computer to realize automatic monitoring has become possible.This paper mainly introduces the related warehouse temperature and humidity monitoring system based on single chip microcomputer hardware and software design of the content.System structure is simple and practical, and improves the measuring precision and efficiency. KEYWORD: STC89C51;Temperature and humidity；DS18B20；HS1101
基于单片机的土壤温湿度检测计设计设计
目录 1 绪论 (1) 1.1选题背景及意义 .................................... 错误!未定义书签。 1.2设计任务与要求 .................................... 错误!未定义书签。 2 总体方案设计 (3) 3单元模块设计 (5) 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (5) 3.1.1时钟模块简介 (5) 3.1.2 复位模块简介 (6) 3.1.3 报警模块简介 (6) 3.1.4 显示模块简介 (7) 3.2特殊器件的介绍 (8) 3.3.1 土壤湿度传感器简介 (8) 3.3.2 51系列单片机简介 (9) 3.3.3 LCD1602简介 (9) 3.3.4 蜂鸣器简介 (13) 3.3各单元模块的联接 (13) 4软件设计 (14) 4.1软件设计原理 (14) 4.2软件设计所用工具 (15) 4.3系统软件流程框图 (15) 5系统调试 (16) 5.1 硬件调试 (16) 5.2 软件调试 (16) 6系统功能及结论 (17) 6.1系统功能功能实现情况 .............................. 错误!未定义书签。 6.2设计中遇到的问题及解决 (17) 6.3后期展望 .......................................... 错误!未定义书签。7总结与体会 ............................................. 错误!未定义书签。8参考文献 . (20) 附录1：相关设计图 (21) 附录2：元器件清单表 (23) 附录3：相关设计软件 (24)
(完整版)土壤含水量的测定(烘干法)
土壤含水量的测定（烘干法） 进行土壤水分含量的测定有两个目的：一是为了解田间土壤的实际含水状况，以便及时进行灌溉、保墒或排水，以保证作物的正常生长；或联系作物长相、长势及耕栽培措施，总结丰产的水肥条件；或联系苗情症状，为诊断提供依据。二是风干土样水分的测定，为各项分析结果计算的基础。前一种田间土壤的实际含水量测定，目前测定的方法很多，所用仪器也不同，在土壤物理分析中有详细介绍，这里指的是风干土样水分的测定。 风干土中水分含量受大气中相对湿度的影响。它不是土壤的一种固定成分，在计算土壤各种成分时不包括水分。因此，一般不用风干土作为计算的基础，而用烘干土作为计算的基础。分析时一般都用风干土，计算时就必须根据水分含量换算成烘干土。 测定时把土样放在105～110℃的烘箱中烘至恒重，则失去的质量为水分质量，即可计算土壤水分百分数。在此温度下土壤吸着水被蒸发，而结构水不致破坏，土壤有机质也不致分解。下面引用国家标准《土壤水分测定法》。 2.3.1适用范围 本标准用于测定除石膏性土壤和有机土（含有机质20%以上的土壤）以外的各类土壤的水分含量。 2.3.2方法原理 土壤样品在105±2℃烘至恒重时的失重，即为土壤样品所含水分的质量。 2.3.3仪器设备 ①土钻；②土壤筛：孔径1mm；③铝盒：小型直径约40mm，高约20mm；大型直径约55mm，高约28mm；④分析天平：感量为0.001g和0.01g；⑤小型电热恒温烘箱；⑥干燥器：内盛变色硅胶或无水氯化钙。 2.3.4试样的选取和制备 2.3.4.1风干土样选取有代表性的风干土壤样品，压碎，通过1mm筛，混合均匀后备用。 2.3.4.2新鲜土样在田间用土钻取有代表性的新鲜土样，刮去土钻中的上部浮土，将土钻中部所需深度处的土壤约20g，捏碎后迅速装入已知准确质量的大型铝盒内，盖紧，装入木箱或其他容器，带回室内，将铝盒外表擦拭干净，立即称重，尽早测定水分。 2.3.5测定步骤 2.3.5.1风干土样水分的测定将铝盒在105℃恒温箱中烘烤约2h，移入干燥器内冷却至室温，称重，准确到至0.001g。用角勺将风干土样拌匀，舀取约5g，
智能温度测量仪课程设计
智 能 温 度 测 量 仪 课 程 设 计 报 告 专业：电气工程及其自动化 班级：10级电气1班 姓名：柴冬 学号：14894029 Pt100温度传感器 温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，
这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃,一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。 非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽，精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离大面积目标的温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵，二是非接触式温度传感器的输出同样存在非线性的问题，而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。 本设计的要求是采用“PT100”热电阻，测温范围是-200~+600℃，精度0.5%，具体的型号选为WZP型铂电阻。 AT89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 LCD显示器 液晶显示器是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和CRT 显示器相比，LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像也很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光，所以它做到了真正的完全平面。