低功耗土壤湿度控制仪设计.pdf

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1、2013年第32卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)85低功耗土壤湿度控制仪设计孟强，徐慧，施山菁(南京林业大学信息科学技术学院。江苏南京210037)摘要：为提高水资源的利用效率，设计了一种低功耗土壤湿度控制仪。系统采用基于频域反射技术的高精度土壤水分传感器进行土壤湿度测量，绝对误差为±2％RH。由控制芯片MSP430单片机驱动灌溉执行单元，使土壤湿度保持在合理的范围内；系统设计数据存储模块，并配置USB接口，可通过u盘随时提取系统记录，方便保存和处理数据；针对低功耗

2、需求，软件设计增加系统休眠模式。该系统操作方便、工作稳定可靠，可以满足生产实践中的要求。关键词：频域反射技术；湿度控制；低功耗；MSP430单片机；USB接口中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)07-0085-'-'04'D一esi-t~nor^●l0WDOwerconsumpt-●ionS0i■-lmoi■st·urecontrolapparatusMENGQiang，XUHui，SHIShan-jing(CoHegeofInformationScienceandTechnology，Na

3、njingForestryUniversity，Nanjlng210037，China)Abstract：Toimprovetheefficiencyofwaterusage，alowpowerconsumptionsoilmoisturecontrolapparatusisdesigned．ThesystemUSeShighprecisionsoilmoisturesensorbasedon~equencydomainreflectometrytechnologytomeasuresoilhumidity．absoluteerr

4、oriS±2％RH．ItiScontrolledbyMSP430MCUtodriveirrigationexecutionunit，andkeepsoilhumiditywithinreasonablerange．DesigndatastoragemoduleinsystemandconfigureUSBinterfaceinordertoextractsystemrecordswithUSBflashdiskatanytime，whichmakeitconvenienttosaveandprocessdata．Softwared

5、esignincreasessystemstandbymodeforlowpowerconsumptiondemand．Thissystemisconvenienttooperateandworksstablyandreliablythatcanmeettheneedofproductionpractice．Keywords：frequencydomainreflectometrytechnology；humiditycontrol；lowpowerconsumption；MSP430MCU：USBinterface0引言为了满足

6、使用方便的要求，USB接口成为智能仪表的重现代社会中由于环境污染、人为破坏，许多地方面临着要部分。多以8／16位单片机为核心，其USB接口设计的过严峻的用水问题。农业是第一用水大户，目前，农业用水有程多是先根据所使用的8／16位单片机，选择合适的USB接效程度依然很低，在现代农业和生态研究中，对土壤湿度的口芯片；其次，编写单片机的固件程序；最后，编写USB接口监测与控制已经成为一项基础工作，合理的灌溉有利于作的驱动程序，实现智能仪器和Pc机间的高速通信。物的生长，同时也是对水资源的一种高效利用。基于上述1土壤水分测量原理因素，本文

7、设计出一种能够实时监测土壤湿度，并通过外部系统采用基于频域反射(frequencydomainreflectome—try，FDR)技术的MP406系列高精度土壤水分传感器，具有执行单元控制灌溉土壤，调节土壤湿度，同时依据监测的土分辨率高、线性度好、维护简单、不破坏土层的优点。土壤壤实时湿度及时反馈，控制执行单元的工作，从而达到控制水分传感器如图1所示。FDR原理，2是利用电磁脉冲原土壤湿度的目的。理，根据电磁波在土壤中传播频率来测试土壤的表观介电在超低功耗方面，处理器MSP430功耗(1．8—3．6V，常数，从而得到土壤容积含水

8、量0。FDR的探头称为介电0．1IxA／Power-down，0．5A／Standby，250A／MIPS)和口线输传感器(dielectricsensor)，主要由一对电极(平行排列的金人漏电流(最大50nA)在业界都是最低的，远远低于其他属棒或