在线式土壤水分传感器设计.doc

信息工程学院毕业设计文献综述在线式土壤水分传感器设计姓 名： xxxxxx 学 号： xxxxxxxxxxx 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计算机xxxxx班 指导老师： xxxxxxxx 在线式土壤水分传感器设计【摘要】从土壤的介电特性入手，分析土壤含水量与介电常数之间的关系，并设计基于单片机的智能化土壤水分传感器系统 完成硬件与软件部分的设计 感器具有体积小、检测快速等优点，且可以推广到其他的行业领域。【关键词】在线式，土壤，水分，传感器 Abstract: from the soil dielectric characteristic proceed with, analysis of soil moisture content and the relations between dielectric constant, and the design of intelligent soil moisture sensor system, complete hardware and software design of sensor has the advantages of small volume and convenient carrying and other advantages of rapid detection, and can be extended to other areas of the industry1.研究的目的、意义和背景土壤水分对农业的影响至关重要。植物生长在土壤中，时刻需要土壤水分的供给，因此，了解土壤水分的意义及其测定方法，非常必要。土壤水分含量的多少，还影响着植物对土壤养分的吸收，因此现如今，很多研究都指向土壤水分的测定。土壤水分对农业的影响至关重要。植物生长在土壤中，时刻需要土壤水分的供给，因此，了解土壤水分的意义及其测定方法，非常必要。土壤水分含量的多少，还影响着植物对土壤养分的吸收，因此现如今，很多研究都指向土壤水分的测定。同时，土壤水分含量的多少，又决定着植物的生长状况的好坏。因此，测量土壤水分有着重要的实际意义。土壤水分测定发展至今，已经有多种方法，如滴定法，称重法，电容法，电阻法，微波法，中子法，KarlFischer法，射线法，核磁共振法，时域反射法等，都是测定土壤水分的方法，称重法是自古以来就有，而且现在都还一直在使用的方法。另外，科学技术的发展，也诞生了很多专用于土壤水分测定的仪器，如土壤水分测定仪，土壤水分温度测定仪等。其中土壤水分温度测定仪在测定土壤水分的同时，还可以测定土壤温度。是一款多功能土壤水分测定仪。而因为该仪器测定土壤水分快速，因此也称为快速土壤水分温度仪。2.研究价值在土壤水分测定过程中，一般我们使用土壤含水率，土壤相对湿度，土壤总水分贮存量及土壤有效水分等一系列指标来描述土壤的水分含量情况。及时了解土壤墒情的含量，是水循环规律研究、农牧业灌溉、水资源合理利用、抗旱救灾基本信息收集的基础性工作，及时了解土壤水分的情况，有利于我们更好的对其采取措施，提高土壤水分的利用。土壤水分主要来源是大气降水和灌溉水，此外尚有近地面水气的凝结、地下水位上升及土壤矿物质中的水分。而大气降水渗入土壤中的多少，主要取决于降水量的大小、降水的强度和性质 3.研究概况很多国家已经对土壤水分展开了深入研究，如美国、澳大利亚等国家，对土壤水分的投入相当大，而且也取得了不小的收获。但是国外比较偏重于水分入渗、森林水文方面的研究，对某地区植被与土壤水分的相互作用研究较少。国内从上世纪50年代开始，逐渐对土壤水分进行细致深入地研究，开始形成了一套比较完整的理论体系。土壤水分是植物水分的直接来源，植物吸收土壤中的水分、有机质等营养物质，进行生长。4.土壤水分传感器的分析单片机是系统的控制核心，所以单片机的性能关系到整个系统的好坏。因此单片机的选择，对所设计系统的实现以及功能的扩展有着很大的影响。单片机种类很多，在众多51系列单片机中，较为常用的是ATMEL 公司的AT89C51和AT89S52单片机，AT89C51片内4KROM是Flash工艺的，使用专用的编程器自己就可以随时对单片机进行电擦除和改写，片内有128字节的RAM。而AT89S52含有在系统可编程的Flash存储器，片内有8K闪存，RAM的容量也较AT89C51大，为256字节。显然这种单片机优点更多，开发时间也大为缩短。因此，在本次设计中选用了ATMEL公司的AT89S52单片机。信号的采集就是使用两个电极和一个振荡器来采集，使用两个电极是因为土地的由于土壤的水分的不同使得两极间的介质不相同，从而产生不同的电流通过振荡器传入单片机内，通过单片机的处理在传入pc中来完成信号的采集情况。振荡器的使用振荡器简单地说就是一个频率源，一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化图形界面是比较人性话的,可以看到各个有关土壤的湿度，温度，时间，动态框等，同时把所有的数据全部储存于acces中，主要是这种数据库比较好处理方便管理。此设计以AT89S52基本系统为核心的一套检测系统，系统总体方框图如图1.1。单片机AT89S52电极振荡电路串行口pc界面显示数据库access图1.1 系统总体框图本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的：(1) 信号采集 由两个电极、一个振荡电路组成；(2) 信号分析 单片机AT89S52基本系统组成；(3) 信号显示 由串行口pc界面显示;(4) 数据处理，有pc直接储存于access中; 5.技术可行性温湿度传感器设计可以使用多种语言来实现，可以使用c、c+、java、vb汇编、等语言来实现，对于界面的制作，vb可以完成编程操作，这个语言用起来比较方便，重要的是自己本身对c/c+比较熟悉，所以用c/c+来做毕业设计。这门语言对于本次设计来说是可行的。现在有很多种数据库可以供大家选择使用，可以有access，SQL，ORACLE等其他的数据库。而SQL大型数据库，它比较适合用于大型数据的存储，操作也很麻烦。所以我选用ACCESS数据库是一个中型数据库，它不仅使用方便，而且应用广泛，可以独立的完成数据库生命周期中的全部活动，这些为数据库开发提供了良好的环境。由上分析可知，本系统使用比较熟悉的c/c+语言来开发应用程序，用ACCESS做数据库。这些在技术上是可行的。参考文献：1. 周润景，张丽娜基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真北京航空航天大学出版社，20062.李克，吴伟力。智能化温度检测及控温系统，集美大学学报(自然科学版) 1994年01期。3. 王忠民微型计算机原理西安电子科技大学出版社20084谢光忠，蒋亚东，吴志明，谢丹，陈向东，王涛， 张静泉。温湿度智能数据采集控制系统的研制，传感器技术， 2000年04期。5. 沈德金，陈粤初MCS-51系列单片机接口电路与应用程序实例北京航空航天大学出版社19906. 童诗白模拟电子技术基础高等教育出版社2001.7. 王淑敏，张家栋， 霍凯。粮库温、湿度微机监控系统的研制，中国知网，1995年03期。8 胡汉才单片机原理及接口技术清华大学出版社1996.9 孙建军，吴太虎 基于电力线通信技术的远程