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基于PIC单片机的智能化土壤水分传感器地研究.pdf

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180 中曩农业工程学会2005年学术年会论文集 I 基于PO单片机的智能化土壤水分传感器的研究 董亚峰王一鸣 (中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083) 摘要。土壤水分测量技术是一项重要技术,对农业生产、水利建设、气象预报等领域有着重要的实际意义,应用也越来 越广泛,国内外越来越受到重视这项技术。相关学者对基于驻波原理(SWR)的土壤水分测量技术方面的研究已经趋向成熟 产品已经在实际生产、科学研究等领域得到了越来越广泛的应用,为了更好的利用这项技术,作者对土壤水分传感器的智 能化做了相关研究。 关键词t智能化传感器PIC单片机 中圈分类号:TP212 加强了对数据的分析能力,提高了精确度,同时也改 o引 言 善了仪器对环境的适应能力。经单片机处理后得到更 我国是一个缺水的农业大国,实现精细灌溉是节 为精确的水分值,可以液晶显示、外部存储以及与计 约水资源的有效途径,而精确地测量土壤体积含水率 算机通讯。 是实现精细灌溉的重要保障之一。±壤是一多孔介 质,由空气、固体和水组成,其中水的介电常数大约 是80,固体的介电常数大约是4,而空气的介电常数 大约是1。可见含水土壤的介电常数主要是由水来决 定的。因此,通过测量土壤的电特性来达到测量土壤 含水率的目的是一种行之有效的方法。多年来,许多 科研::I=作者研制开发了多种土壤水分测量传感器.在 已有的传感器技术的基础上,作者对智能传感器的应 用做了相关研究。1 l智能化土壤水分传感器的基本原理 对于实际应用来说,传感器的精准度、稳定性和 可靠性是至关重要的。改善这三个方面,很多研究都 图1系统硬件结构框图 是通过改进传感器的制造工艺,以及通过外围电路进 1HardwareStructureof Fig Systerm 行补偿来提高传感器的可靠性,这些研究虽有很大的 突破,但在实际中复杂的应用环境下,这种方法仍然 水分传感器选用的是一种专利产品,直接将探测 有很大的局限,而通过软件的辅助,使传感器具有一 头插入待测土壤中,将土壤湿度转化成相应模拟电 定的逻辑功能,就能更进一步的改善传感器的使用。 压,电压范围在0~2.5V,该模拟电压经运算放大 本仪器硬件框图如图1所示。芯片选用价格低廉,性 能优良的PICl6F876 压值,按电压一含水量公式,经过单片机运算,得出 单片机,充分利用其提供的软硬件资源,配以相应的 实际的土壤含水量值,送入外部扩展存储器储存,以 外围电路完成土壤含水量的检测。主要组成部分包 备传输和处理之用,同时送入液晶显示屏实时显示。 括:PIC单片机,技术成熟的SWR型土壤水分传感器, 本仪器设定每批数据由16字节组成,外存储器 温度传感器,外存储器,液晶显示屏,电池电源通断

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