基于pic单片机的土壤熵情监控系统-设计方案

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1、项目详细设计方案项目编号：项目名称：基于PIC单片机的土壤熵情监控系统学院：班级：项目负责人：小组成员：指导老师：目录一、设计背景1二、设计要求12.1设计目的12.2系统性能指标1三、设计思路23.1总体方案23.2测量站23.3中心站2四、硬件设计24.1硬件模块划分24.2供电34.3数据采集34.4数据传输44.5主控电路54.6终端显示54.7附加5五、软件设计55.1数据处理55.2附加6六、器件选择66.1单片机76.2传感器76.3传输模块86.4液晶屏8七、总结9基于PIC单片

2、机的土壤熵情监控系统一、设计背景土壤墒情监测是水资源循环规律研究、农牧业节水灌溉控制和排涝抗旱救灾等信息收集的基础工作。根据我国地理特点来说，水资源地区差异明显，南方多，北方少，东方多，西方少；从时间上来说，大半的水是以汛期形式出现的，雨季容易出现洪涝灾害，而旱季非常旱，经常造成大规模的旱灾。结合我国是水资源时空分布极不平衡的特点，为了提高水资源管理水平，掌握实时信息，科学指导抗旱救灾，建立一套现代化的服务于水利信息化建设的土壤墒情监测系统，提高水资源信息管理已经成为农业水利行业的时势所需。二、

3、设计要求2.1设计目的本次设计为基于PIC单片机的土壤墒情监测系统，该系统由土壤水分传感器、土壤温度传感器、电源及无线通讯控制器等组成，可实现固定站无人值守情况下的土壤墒情数据的自动采集和无线传输。土壤墒情监测系统可实现24小时连续在线监测并实时将监测数据，通过有线、无线等传输方式将土壤墒情监测数据实时传输到监测中心，实现工作人员能够及时准确地掌握被监测区的土壤变化情况。传感器采集土壤温湿度，并通过无线传输模块将数据传送到远程数据中心站，远程数据中心接收、显示并存储各监测站的水分监测站参数。用户

4、可以在办公室、家里，任何有上网条件的地方接收查看千里之外的各站点实时和历史数据。2.2系统性能指标u温度：0-50℃u湿度：测量单位：%(m3/m3)测量量程：0～100%u误差：≤10％u工作电压：5V9三、设计思路3.1总体方案本次系统设计分为测量站和中心站。传感器应用与野外，采集温湿度，将采集到的信号通过无线传输模块传给中心站，中心站进行数据处理，将温湿度信息通过液晶屏显示出来。中心站显示数据信息发布手机电脑测量站电源数据采集器数据传输传感器3.2测量站测量站是组成土壤墒情监测系统的最基本

5、的单元，由温度传感器、相应的供电模块和数据传输模块组成。测量站主要任务是采集传感器数据和数据发送。3.3中心站中心站是由至少一台连接在互联网上的手机或计算机组成，通常置于用户端。中心站主要功能是接收、存储测量站发来的数据。四、硬件设计4.1硬件模块划分本系统的硬件部分分为测量模块，传输模块，主控模块和终端显示模块。测量模块为温湿度传感器，从土壤中采集温湿度信号，将信号通过无线模块Zigbee传输到主控模块。主控模块主要是PIC单片机控制，对信号进行滤波算法，存储，显示，发送等处理。终端显示有两种

6、，一种是通过液晶屏在本地显示，另一种是通过通信技术发送的手机或电脑上。9硬件结构框图如下所示。采集信号温湿度信号温湿度传感器无线模块Zigbee无线发送Zigbee接收模块主控模块PIC单片机土壤温湿度液晶屏显示信息发布信息到手机或电脑4.2供电本系统外部供电选用5V直流电源，数据采集部分在野外应用的问题，可采用普通干电池供电。以下为±5V直流供电电源。4.3数据采集4.3.1传感器的选择DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿

7、度传感技术，有极高的可靠性与长9期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。功耗极低，信号传输距离可达20 m以上。有超快响应、抗干扰能力强等优点。DH11的性能参数如下：u测量分辨率：8bit（温度）、8bit（湿度）；u湿度测量范围：20％～90％RH；u温度测量范围：0～+50℃；u湿度测量精度：±5.0％RH；u温度测量精度：±1.0℃；u响应时间：<5 s；u信号传输距离：20m；4.3.2DH11应用电路DATA用于微处理器与DHT11

8、之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分。一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和4.4数据传输9数据传输选用Zigbee模块，它是一种高可靠的无线网络，它的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。Zigbee发送模块将信号从测量站发送处数据，接收模块在中心站接收数据，然后传给PIC单片机进行处理。4.5主控电路主控电