单片机在土壤湿度检测应用中的分析与研究

单片机技术・ＳＣＭ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　单片机在土壤湿度检测应用中的分析与研究　文／张金美舒希勇　境中的湿度变化转换为电信号；系统能够对采　控制器，具有８Ｋ在系统可编程Ｆｌａｓｈ存储器。　集到的湿度信号进行分析处理；能够将环境中　录；系统反应快，灵敏度高，稳定性好，具有　一使用Ａｔｍｅｌ公司高密度非易失性存储器技术制　片上Ｆｌａｓｈ允许程序存储器在系统可编程，亦　适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的８　的湿度以相对湿度的形式显示出来便于观察记　造，与工业８０Ｃ５１产品指令和引脚完全兼容。　定的抗干扰能力。　信号采集模块主要是用于测量环境中湿　位ＣＰＵ和在系统可编程Ｆｌａｓｈ，使得ＡＴ８９Ｓ５２　度变化，并将湿度变化转变成电信号的变化。　ＳＨＴ７５属于Ｓｅｎｓｉｒｉｏｎ温湿度传感器家族中的　插针型封装系列。传感器将传感元件和信号处　理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标　定的数字信号。传感器采用专利的ＣＭＯＳｅｎｓ　技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长　期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿　敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，　【关键词】单片机湿度检测应用研究　并在同一芯片上，与１４位的Ａ／Ｄ转换器以及　串行接口电路实现无缝连接。因此，ＳＨＴ７５　传感器具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力　强、性价比高等优点。　１引言　数据处理模块的要求是能够接受传感器　目前单片机渗透到我们生活的各个领域，　采集的信号，并对信号进行处理传送到显示模　几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导　块进行显示。单片机具有体积小、功耗低、控　弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算　制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优　机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的　点，广泛应用于仪器仪表中。ＰＩＣ单片机系列　实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能　是美国微芯公司（Ｍｉｃｒｏｓｈｉｐ）的产品，是当　ＩＣ卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、　前市场份额增长最快的单片机之一。ＣＰＵ采　摄像机、全自动洗衣机的控制，以及远程玩具、　用ＲＩＳＣ结构，分别有３３、３５、５８条指令（视　电子宠物等等，这些都离不开单片机。　单片机的级别而定），属精简指令集。采用　单片机，全称单片微型计算机（英语：　Ｈａｒｖａｒｄ双总线结构，运行速度快ｆ指令周期　ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉＰ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ），又称微控制器　约１６０～２００ｎｓ１，它能使程序存储器的访问和　（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ），是把中央处理器、存储器、　数据存储器的访问并行处理，这种指令流水线　定时／计数器（ｔｉｍｅｒ／ｃｏｕｎｔｅｒ）、各种输入输　结构，在一个周期内完成两部分工作，一是执　出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型　行指令，二是从程序存储器取出下一条指令，　计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理　这样总的看来每条指令只需一个周期（个别除　器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和　外），这也是高效率运行的原因之一。此外，　节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪　它还具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等　表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功　特点。　能较低　显示模块要求能够一目了然的显示出环　湿度检测已经在智能化农业生产、地质检　境中的湿度，我们可以采用ＬＣＤ液晶屏显示　测、气象气候等领域获得了非常广大的发展空　或者ＬＥＤ数码管显示。ＬＣＤ液晶屏属于工业　间，单片机配合湿度传感器进行此类系统的开　字符型液晶，能够显示１６ｘ０２即３２个字符。　发显然非常契合。本文正是基于此展开对土壤　ＬＣＤ液晶显示器是一种低压、微功耗的显示　湿度检测的研究工作。我们选取美国ＡＴＭＥＬ　器件，只要２．３伏特的电压就可以工作，工作　公司生产的ＡＴ８９Ｓ５２八位控制器配合盛思锐　电流仅为几微安，是任何显示器无法比拟的，　茂的湿度传感器ＳＨＴ７５进行本文的土壤湿度　同事可以显示大量信息，除数字外，还可以显　检测工作。　示文字、区县，比传统的数码ＬＥＤ显示器的　界面有了质的提高。在仪表和低功耗应用系统　２系统设计　中得到了广泛的应用。　控制模块主要负责各个部分的协调控制，　本文设计的土壤检测系统应当具备以下　ＡＴ８９Ｓ５２是一种低功耗、高性能ＣＭＯＳ８位微　功能：能够感受环境中的湿度变化；能够将环　２７２・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有　效的解决方案。　从整个系统设计的角度出发，在硬件设　备选择的前提下，还需要对软件层次进行相应　的代码设计，软件层面的设计有别于纯粹意义　上的软件代码设计，针对硬件的代码设计需要　契合具体的硬件特性，保障代码之后硬件组件　的兼容性。　３总结　单片机机应用的意义不仅在于它的广阔　范围及所带来的经济效益。更重要的意义在于，　单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的　设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现　的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方　法来实现。以前自动控制中的ＰＩＤ调节，现　在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控　制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代　硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制　技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将　不断发展完善。同时本文基于单片机的土壤湿　度检测系统也可为其它单片机的开发应用提供　借鉴。　参考文献　［１］赵祥坤，苏奎，李帅三．基于单片机　的湿度检测系统设计…．中国新通　信，２　０１　４，０２：Ｉ１９．　［２］邵婷婷，任瑞瑞，李平．基于单片　机的环境监测系统设计…．电子测　试，２　０１４，０５：６７—６８．　［３】刘海洋，王慧，陈智，宣传忠．温室环境　信息实时监测与控制系统的设计【Ｊ］．农　机化研究，２０１４，０４：６　５—６９．　作者简介　张金美（ｉ　９８０一），女，江苏省淮安市人。硕　士学位　现为淮安信息职业技术学院讲师。主　要研究方向为物联网、控制工程。　作者单位　淮安信息职业技术学院江苏省淮安市　２２　３０Ｏ３