【CN209355993U】一种基于单片机的森林土壤温湿度监测系统【专利】

基于单片机的土壤温湿度检测计设计设计土壤温湿度检测是农业生产中常见的一个问题，可以帮助农民掌握土壤中的环境条件，从而更好地管理农作物的生长环境，提高农作物产量。

本文将基于单片机设计一个土壤温湿度检测计，在介绍设计方案之前，我们先来了解一下土壤温湿度检测的原理和要解决的问题。

1.土壤温湿度检测原理土壤温湿度检测的原理主要是利用温湿度传感器测量土壤温湿度的值。

温湿度传感器通常是通过变化的电阻来测量温湿度的。

当温湿度发生变化时，传感器内部的电阻也会发生相应的变化。

通过连接到单片机的模拟输入引脚，可以将传感器的输出电压转化为数字信号，从而获取温湿度的数值。

2.设计方案基于以上原理，我们可以设计一个基于单片机的土壤温湿度检测计。

设计主要包括以下几个部分：2.1 单片机选择：单片机是控制整个系统的核心部件。

在选择单片机时，首先要考虑单片机的性能和资源是否足够满足我们的需求。

同时，还要考虑单片机的价格和易用性。

常用的单片机有STM32系列和Arduino等。

我们可以根据具体需求选择适合的单片机。

2.2传感器选择：温湿度传感器是关键的部件。

我们可以选择适用于土壤温湿度检测的传感器，如DHT11或DHT22、传感器的选择要考虑到准确性、精度和稳定性等因素。

2.3电路设计：电路设计是整个系统的基础。

首先需要根据所选择的单片机和传感器，设计合适的电路连接，包括连接单片机的引脚、传感器的引脚和其他组件的引脚。

其次，还要设计相应的电源电路，以提供所需的电压和电流。

2.4 程序设计：程序设计是实现功能的关键。

通过编程，我们可以将传感器的输出信号转换为温湿度数值，并将其显示在LCD屏幕上。

在程序设计时，我们可以使用相应的编程语言，如C语言或Python等，根据单片机型号和开发环境选择合适的编译器和开发工具。

3.功能扩展除了基本的土壤温湿度检测功能，我们还可以对设计进行功能扩展，提供更多的便利和实用性：3.1数据存储：设计一个存储功能，可以将土壤温湿度数值存储到存储器中，以便后期分析和比较。

基于单片机的温湿度监测系统设计一、引言在现代生活和工业生产中，对环境温湿度的准确监测具有重要意义。

温湿度的变化可能会影响到产品质量、设备运行以及人们的生活舒适度。

因此，设计一个高效、准确且可靠的温湿度监测系统至关重要。

本设计基于单片机，旨在实现对环境温湿度的实时监测和数据处理。

二、系统总体设计方案（一）系统功能需求本系统需要实现以下功能：1、实时采集环境温湿度数据。

2、对采集到的数据进行处理和分析。

3、将温湿度数据显示在液晶显示屏上。

4、具备数据存储功能，以便后续查询和分析。

5、当温湿度超出设定范围时，能够发出报警信号。

（二）系统总体架构本系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、存储模块和报警模块组成。

传感器模块负责采集温湿度数据，并将其转换为电信号传输给单片机。

单片机对接收的数据进行处理和分析，然后将结果发送给显示模块进行显示，同时将数据存储到存储模块中。

当温湿度超出设定范围时，单片机控制报警模块发出报警信号。

三、硬件设计（一）传感器选择选用 DHT11 数字温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。

具有体积小、功耗低、响应速度快、性价比高等优点，能够满足本系统的设计要求。

（二）单片机控制模块选择 STC89C52 单片机作为控制核心。

它具有丰富的 I/O 口资源、较高的处理速度和稳定性，能够有效地处理和控制整个系统的运行。

（三）显示模块采用液晶显示屏 1602，它能够清晰地显示温湿度数据和相关信息。

（四）存储模块选用 EEPROM 芯片 AT24C02 作为存储模块，用于存储温湿度数据，方便后续查询和分析。

（五）报警模块使用蜂鸣器作为报警装置，当温湿度超出设定范围时，单片机控制蜂鸣器发出报警声音。

四、软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。

然后，系统进入循环，不断读取传感器采集到的温湿度数据，并进行处理和分析。

基于单片机的土壤湿度检测系统设计吉成芳;陈高丽【摘要】针对土壤湿度的检测和控制问题,以土壤检测系统为研究对象,从湿度的角度出发,通过研究土壤湿度值的大小,运用Protues7.5软件建立检测系统的模型,进行仿真计算,并经实验测试,从而证明可以对土壤湿度进行检测和控制,这对今后对土壤湿度的研究具有参考价值.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】3页(P24-26)【关键词】土壤湿度;检测;控制【作者】吉成芳;陈高丽【作者单位】郑州工业应用技术学院,河南郑州,450000;郑州工业应用技术学院,河南郑州,450000【正文语种】中文0 引言湿度是衡量土壤湿度最基本的单位，在空气中一定体积的含水量是一个衡量湿度的基本单位，空气中含水分越少，则表明环境中的空气越干燥，同时如果环境空气中的水分越多则表明空气越潮湿。

随着科技的进步，人们研发出了低功耗、高性能的土壤检测控制系统，通过这个系统可以实时监控土壤的湿度情况，同时为农户解决土壤湿度监控问题，并且实现自动灌溉，方便高效。

因此湿度检测控制系统的研究越来越受到重视，本设计也考虑这个原因，进一步学习研究湿度控制系统。

1 系统设计方案土壤湿度检测主要分为三部分：软件设计、仿真设计以及实物设计。

最终三部分统一结合完成土壤湿度检测和控制，通过多次调试、测试最终实现土壤湿度检测和控制的各个功能。

同时实现LCD1602显示、按键调节、报警、LED指示。

其中下图左边代表输入单元，将信号输入到单片机中，后面输出单元，单片机对不同的功能或者单元实现不同的控制过程。

系统框图如图1所示。

图1 系统框图本文以STC89C52为核心，用于控制湿度测控系统，以达到其性能目标。

该系统的关键在于土壤湿度的自动控制，在这方面单片机有自己的独特优势，价格便宜、控制方面、易于编程、具有较好的稳定性。

单片机最小系统包括电源、复位电路、震荡电路。

MCU复位是为了使CPU和其他系统特性在系统中返回到一个确定的初始状态并运行从初始状态到启动工作，例如当MCU复位PC0000H时，SCM系统单元从开始取指令。

基于单片机土壤温湿度检测计设计一、引言土壤温湿度是农业生产中非常重要的因素之一，对于农作物的生长和产量有着重要影响。

因此，设计一款能够快速、准确地测量土壤温湿度的检测仪器是十分必要的。

本文将介绍一种基于单片机的土壤温湿度检测计的设计方案。

二、设计方案1.硬件设计硬件设计包括传感器选型、模块连接、显示屏等方面。

传感器选型：土壤温湿度传感器是测量土壤温湿度的核心部件，需要选取性能稳定、精度高的传感器。

常用的土壤温湿度传感器有分布式温湿度传感器、阴极使导湿度传感器等，本设计选择分布式温湿度传感器。

模块连接：将传感器与单片机连接起来，可以通过模拟输入引脚将传感器的输出信号送入单片机进行处理。

同时，可以通过串口或者I2C总线等方式将单片机与显示屏连接，实时显示测量结果。

显示屏：设计中可以选择LED数码管显示屏或者液晶屏来显示温湿度数值。

数码管显示屏更为简单，但是显示效果较差；液晶屏显示效果好，但是需要额外的驱动电路。

2.软件设计软件设计主要是单片机程序的编写，包括传感器数据的读取、处理和显示等功能。

传感器数据的读取：通过单片机的模拟输入引脚读取传感器输出的模拟信号，然后进行模拟到数字的转换。

数据处理：对传感器读取到的数据进行处理，可以进行温度和湿度的校准，然后计算得到最终的温度和湿度数值。

数据显示：将处理后的温湿度数值通过串口或者I2C总线发送给显示屏，并在屏幕上实时显示。

3.功能设计土壤温湿度检测计可以设计以下功能：-实时显示土壤温度和湿度数值；-设置报警功能，当温湿度超过一定范围时，发出警报；-数据存储功能，可以将测量得到的温湿度数据保存到存储芯片中，方便后续分析；-数据通信功能，可以通过串口或者无线方式将测量数据传给上位机，实现数据的远程监测与管理。

三、总结本文介绍了一种基于单片机的土壤温湿度检测计的设计方案，包括硬件和软件设计。

通过选用适当的传感器，并将其与单片机和显示屏连接起来，可以实时、准确地测量土壤温湿度，并通过显示屏显示出来。

【基于单片机的土壤温湿度检测计设计毕业设计】温湿度传感器的毕业设计基于单片机的土壤温湿度检测计设计毕业设计目录1绪论11.1选题背景及意义11.2设计任务与要求12总体方案设计23单元模块设计53.1各单元模块功能介绍及电路设计53.1.1时钟模块简介53.1.2复位模块简介63.1.3报警模块简介63.1.4显示模块简介73.2特殊器件的介绍83.3.1土壤湿度传感器简介83.3.251系列单片机简介93.3.3xxxx简介93.3.4蜂鸣器简介133.3各单元模块的联接134软件设计144.1软件设计原理144.2软件设计所用工具144.3系统软件流程框图155系统调试165.1硬件调试165.2软件调试166系统功能及结论176.1系统功能功能实现情况176.2设计中遇到的问题及解决176.3后期展望187总结与体会198参考文献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241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，对土壤的湿度需求是不同的。

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。

基于单片机的土壤湿度测试仪
简介
该文档介绍了一种基于单片机的土壤湿度测试仪器，可用于实时监测土壤湿度，是农业生产中的重要工具。

原理
该测试仪由单片机、土壤湿度传感器、LCD显示屏和蜂鸣器组成。

土壤湿度传感器通过针状探头测量土壤湿度，将信号传回单片机，单片机对数据进行处理，并在LCD显示屏上显示当前的土壤湿度值。

当土壤湿度低于设定值时，蜂鸣器会发出声音进行警报。

特点
1. 测量准确：由于采用针状探头，可直接接触土壤，测量结果更准确。

2. 显示直观：通过LCD显示屏，实时显示当前土壤湿度，操作简单方便。

3. 声音提醒：当土壤湿度低于设定值时，蜂鸣器会发出声音进行警报，提醒及时浇水。

应用
本测试仪可广泛应用于农业、园林、植物栽培等领域，帮助用户准确测量土壤湿度，及时进行浇水或施肥，提高生产效率，节省水资源。

结论
基于单片机的土壤湿度测试仪器在农业生产中有着广泛的应用前景，可实时监测土壤湿度，提高生产效益，减少水资源浪费，具有重要意义。

农业工程信息gricultural Engineering InformationA基于单片机的土壤湿度采集及控制装置摘要：当今农业生产需要对环境参数进行采集和控制，而农业环境中的土壤湿度是核心参数之一。

土壤湿度采集及控制对于节约农业用水、提高产品质量和生产效率等具有非常重要的意义。

该文运用单片机、传感器、通信与计算机等相关技术，设计一种基于单片机的土壤湿度采集及控制装置。

此装置以STC89C52微控制器为核心，通过简易的FC-28土壤湿度传感器实现土壤湿度获取，经PCF8591数模转换把采集到的模拟数据转换成数字量，根据传感器输出特性把电压转换为相对湿度，在LCD1602上显示。

利用矩阵键盘输入并设置阈值和查看保存的湿度数据。

控制装置就是电机控制模块，使电机在设定阈值下工作，模拟灌溉和抽水过程，以保持湿度在阈值范围内，同时把彩灯和蜂鸣器用作提示和警告设备。

另外，装置还进行了功能拓展，如配备AT24C02进行存储数据和数据掉电保护，以及用蓝牙与电脑进行串口无线通信，以更好地采集数据和观察土壤情况。

关键词：STC89C52单片机；土壤湿度采集；电机控制；数据存储程俊峰 1，孙道宗2，魏楚伟1，侯 露3（1. 广东省现代农业装备研究所，广东 广州 510630；2. 华南农业大学电子工程学院，广东 广州 510640；3. 广东弘科农业机械研究开发有限公司，广东 广州 510555）非常具有实用价值。

1 系统总体方案整个系统由STC89C52单片机最小系统、LCD1602显示屏、FC-28土壤湿度传感器模块、PCF8591数模转换、电机控制模块、指示灯和蜂鸣器模块、矩阵键盘检测模块、数据掉电保护与存储模块、蓝牙无线通信模块和电源构成，系统总体框图如图1所示。

其中，数据的采集通过FC-28土壤湿度传感器完成，经PCF8591模数转换芯片，把模拟量转换成数字量，根据传感器输出特性把电压值转换为湿度值，在LCD1602上显示。

吉林农业大学本科毕业设计论文题目：土壤温湿度采集系统设计学生姓名：专业年级：电子信息科学与技术专业指导教师：职称讲师2008 年 6 月 2 日目录题目与摘要................................................................................................................................1 前言......................................................................................................................................1.1题目的来源与开发意义 .....................................................................................................1.2系统功能概述......................................................................................................................2 系统硬件设计........................................................................................................................2.1 系统硬件设计概述.............................................................................................................2.1.1无线传输核心技术——ZigBee ......................................................................................2.1.2终端设备解决方案...........................................................................................................2.2 系统框图.............................................................................................................................2.2.1网络系统框图...................................................................................................................2.2.2终端设备系统框图...........................................................................................................2.3 方案论证.............................................................................................................................2.3.1网络制式选择...................................................................................................................2.3.2终端设备方案选择...........................................................................................................2.4 硬件设计与物理实现.........................................................................................................2.4.1 网络建设——ZigBee无线传输技术介绍 ....................................................................2.4.2 终端设备硬件实现方法 .................................................................................................2.4.2.1 主控芯片CC2430与无线收发...................................................................................2.4.2.2 数据采集 (1)2.4.2.3 数据显示 (3)2.4.2.4 数据存储 (3)2.4.2.5 按键控制 (3)3 系统软件设计 (3)3.1 系统软件总体设计思想 (3)3.2 各功能模块软件程序设计 (3)4 系统调试 (4)4.1 硬件电路调试 (4)4.2 各功能模块软件调试 (4)5 结论 (4)附录一系统总体硬件电路图 (4)附录二系统程序流程图 (4)附录三系统程序清单 (5)土壤温湿度采集系统设计学生：韩专业：电子信息科学与技术指导教师：摘要：本设计基于CC2430无线片上系统为核心部件，用时域反射型（TDR）抗腐蚀土壤湿度传感器采集湿度数据，以DS18B20采集土壤温度，同时根据农业生产的需要附加SHT11温湿度模块采集空气温湿度值，使用OLED屏显示测得数据，并用AT24C08存储数据。

题目名称基于单片机的土壤温湿度控制系统的设计与实现摘要由于其强大的功能和成熟的技术，单片机在市场上的应用范围十分广泛。

例如，在控制系统或数据采集系统中，单片机起着核心作用。

温度和湿度在生产生活中起十分重要的作用，因此，研究出能准确测量温度和湿度的系统，是一件对生产生活都极有重要意义的事情。

课题选择的核心控制芯片是STC89C52单片机，信息呈现窗口采用LCD1602液晶显示屏，通过土壤湿度、温度传感器来采集数据信息。

用户操作界面通过外部键盘实现，从而实现系统的参数设置和操控。

当温度或湿度超过预设值时将触发警告功能。

根据系统硬件的设计方案，选择性能符合的元器件进行组装，同时根据实际情况进行相关模块的电路设计。

软件设计部分使用C语言程序实现温湿度监控工程。

通过实物的验证测试，系统各模块功能实现很好，实验简单方便操作，对土壤温湿度的采集和研究具有一定的参考意义。

关键词：STC89C52；温湿度控制系统；温湿度数据采集Design and implementation of soil temperature and humiditycontrol system based on Single Chip MicrocomputerABSTRACTBecause of its powerful function and mature technology, single chip microcomputer is widely used in the market. For example, in a control system or a data acquisition system, a single chip microcomputer plays a core role. Temperature and humidity play a very important role in production and life. Therefore, it is of great significance to develop a system that can accurately measure temperature and humidity.The core control chip selected for this project is STC89C52 single chip microcomputer, and LCD1602 liquid crystal display is used in the information presentation window, and data information is collected by soil humidity and temperature sensors. The user interface is realized by an external keyboard, thus realizing the parameter setting and operation of the system. When the temperature or humidity exceeds the preset value, the warning function will be triggered. According to the design scheme of the system hardware, components with satisfactory performance are selected for assembly, and the circuit design of related modules is carried out according to the actual situation. In the software design part, C language program is used to realize the temperature and humidity monitoring project.Through the physical verification test, the functions of each module of the system are well realized, and the experiment is simple and convenient to operate, which has certain reference significance for the collection and research of soil temperature and humidity.Keywords：STC89C52；Temperature and humidity control system；Temperature and humidity data acquisition目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录 (2)1 绪论 (1)1.1论文背景 (1)1.2国内外发展现状 (1)1.3论文的目的和意义 (2)1.4本章小结 (2)2 温湿度控制系统的整体规划 (2)2.1系统功能设计 (2)2.2系统的设计原则 (3)2.2.1可靠性 (3)2.2.2性价比 (3)2.3系统的总体构架 (3)2.4控制芯片STC89C52 (4)2.5 I2C总线和SPI总线介绍 (5)2.5.1I2C总线 (5)2.5.2SPI总线 (6)3 温度湿度控制系统硬件设计 (8)3.1系统硬件概述 (8)3.2传感器的设计 (9)3.2.1温度传感器 (9)3.2.2湿度传感器 (11)3.3系统电源线路 (11)3.4系统显示模块线路 (12)3.5报警模块线路 (13)3.6继电器电路设计 (14)3.7本章小结 (15)4 温湿度系统软件设计 (15)4.1系统软件设计概述 (15)4.2主函数框架设计 (16)4.3温度数据采集程序设计 (17)4.4液晶程序设计 (18)4.5本章小结 (20)5 系统性能测试 (20)5.1硬件平台测试 (20)5.2I2C接口测试 (20)5.3人机操作界面测试 (21)5.4系统性能 (22)5.5本章小结 (23)6 结论 (23)参考文献 (23)致谢 (24)1 绪论1.1论文背景如今，随着电子技术和计算机技术的发展，社会也在不断的进步，现在各种智能仪器设备层出不穷，极大的提高了人们的生产力及工作效率。