基于单片机的土壤湿度检测仪的的设计-文献综述

第1页开题报告（文献综述）1.引言随着人们生活水平的提高，人们对食品的绿色健康更加关注，如何培育出优良品种的植株，一直是人们不断研究的课题。因而基于单片机的温湿度测量系统对解决这些问题有着非常重大的意义。以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土壤湿度等进行实时的监控。土壤湿度检测仪是一种24小时不间断监控并记录湿度的仪器，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，它的使用越来越普遍，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湿度有什么样的关系等。这些都需要利用湿度的实时记录才能实现。继而湿度测量仪被广泛应用于粮仓、种植园、温室大棚、自动控制等众多领域。可以对土壤的湿度进行检测和控制,以实现数据采集、温湿度调节以及超限报警等各项功能，为此设计了一种基于STC89C52单片机的湿度检测仪。2.系统分析在单片机构成的测控系统中，测量或控制的参数有时是一些连续变化的非电量模拟信号，如温度、湿度、压力等。这类信号必须通过传感器转换成为电信号后，再由A/D转换器转换成为数字量信号送入单片机进行处理，最后通过LCD完成温湿度值的显示。本系统设计的一种基于STC89C52单片机的土壤湿度检测仪，湿度测量范围为0100%RH。YL-69土壤湿度传感器通过小板模拟量输出AO和AD模块相连，由于传感器用到了LM3931，反相端电压电压高于同相端，输出低电平，由于采用单电源供电，负电源为地电平，那么输出电压也大约是0V。当反相端电压电压低于同相端，输出高电平，输出电压大约为+5V。该模拟信号进入A/D转换芯片的CH0通道进行转换处理，所得到数字信号再送入单片机STC89C52进行数据处理并由液晶显示。要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。第2页提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波；系统自诊判断功能等。在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，要尽可能减少人机交换接口，多采用操作内置或简化的方法。单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，再设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下尽可能使用软件功能取代硬件功能等。3.总体设计方案本设计的任务是完成基于单片机的土壤湿度检测仪的设计系统，主要是设计以单片机为核心、采用A/D转换技术的湿度检测仪，通过自行设定湿度上限和下限实现土壤湿度的实时监测和报警和LCD数字显示。该系统设计方案由硬件系统和软件系统两部分组成。3.1.硬件系统设计方案系统主要由单片机模块、温湿度检测模块、显示模块、A/D转换模块和电源模块组成，其整体框图如图1所示。电源模块复位模块A/D转换模块土壤湿度传感器单片机显示模块时钟模块图3-1系统框图第3页土壤湿度检测仪的信号处理系统包括土壤湿度传感器、A/D采集电路、单片机和微型液晶显示器。其工作过程是：土壤湿度传感器将湿度信号送至A/D采集电路，经A/D转换后，所得数字信号送入单片机进行数据。土壤湿度传感器A/D采集电路单片机微型液晶显示器图3-3检测仪的组成框图3.2.软件系统设计方案由于本次设计中信号的采集、放大与转换都是由硬件电路完成的,所以涉及到土壤湿度检测仪的程序主要包括转换数据读取程序、将读取的数字量转换成湿度值程序、显示湿度值程序等。其程序流程图如图3-3和图3-4所示。系统初始化主要包括：串口，中断，定时器，LCD1602初始化。启动A/D转换主要包括：CS端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束；处理器向CLK提供时钟脉冲；选择通道CH0。第4页开始系统初始化启动A/D转换调用湿度测量子程序调用湿度转换子程序调用显示子程序图3-3系统软件设计主程序第5页开始使能芯片产生时钟信号输入通道控制字读取2字节数据字节数据校验将值送入指定寄存器结束1、2、外界信号3、（如土壤湿度）束图3-4ADC0832软件控制流程图4.工作进度安排设计（论文）各阶段任务起止日期1调查、资料收集，了解相关背景知识。2013.10.252013.10.302撰写文献综述、完成外文翻译。2013.11.12013.11.153进行课题的主要设计工作。2013.11.162013.12.254完善课题的设计、进行论文编写。2013.12.282014.2.105论文定稿、提交打印。2014.2.172014.3.106准备答辩。2014.3.112014.3.15第6页参考文献1.张洪润.传感器应用设计300例（上册）M.北京:北京航空航天大学出版社,2006.2.刘坤.51单片机典型应用开发范例大全M.北京：中国铁道出版社,2011:94-96.3.边春元，李文涛，江杰等.C51单片机典型模块设计与应用M.北京：机械工业出版社，2008:17-19.4.51单片机综合学习系统之1602字符型液晶显示篇.电子制作2008年1月.5.汤竞南，沈国琴.51单片机C语言开发与实例M.北京：人民邮电出版社，2008:8-20.6.白泽生.土壤水分检测转换电路的设计J.传感器与微系统，2006,25(9):64-65.7.徐玮.C51单片机高效入门M.北京:机械工业出版社,2007.8.孙余凯,吴鸣山,项绮明.集成运算放大器实用电路识图M.北京:电子工业出版社,2008.9.王志武.巧用三端固定式稳压集成电路J;集成电路应用;1989年06期.10.彭韦.单片机C语言程序设计实训100例：基于8051+Proteus仿真.电子工业出版社,第1版,2009:13-20.11.杨毅德：模拟电路，重庆大学出版社，第一版,2004:30-50.12.杜刚电路设计与制板：Protel应用教程M北京：清华大学出版社，2006.13.周旭.现代传感器技术.北京：国防工业出版社，2007.14.聂荣等实例解析PCB设计技巧M北京：机械工业出版社，2006.15.M.V.kulkarni,A.K.Viswa