基于dsPIC30F2010的土壤水分測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)研究

摘要：給出了一種基于dsPIC30F2010控制的土壤水分測(cè)量?jī)x的硬件結(jié)構(gòu)及功能設(shè)計(jì)方法。該儀器利用駐波原理將土壤水分含量的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的變化，并通過dsPIC30F12010實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示。該儀器體積小，成本低，能對(duì)土壤水分進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，而且測(cè)量精度較高，在田間土壤水分測(cè)量中有較高的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：土壤水分；測(cè)量；dsPIC30F2010；駐波；智能監(jiān)測(cè)

0 引言
土壤水分測(cè)量一般有烘干測(cè)量法、中子擴(kuò)散法、電磁測(cè)量技術(shù)、時(shí)域反射法、頻域反射法、張力測(cè)量法、紅外線遙測(cè)法、駐波率法等。本文提出了一種基于dsPIC30F2010單片機(jī)的土壤水分測(cè)量?jī)x，該儀器采用駐波率原理，可以快速、精確的測(cè)量土壤水分，而其dsPIC30F21310性能先進(jìn)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)比較穩(wěn)定。經(jīng)試驗(yàn)，按照這種測(cè)量原理設(shè)計(jì)的土壤水分測(cè)量?jī)x不但成本低，體積小，便于攜帶，而且測(cè)量精確度較高，能進(jìn)行多組數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)，性能穩(wěn)定，同時(shí)能夠滿足現(xiàn)代化精細(xì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉和實(shí)時(shí)土壤水分測(cè)量的需要，可以達(dá)到節(jié)水灌溉的目的。

1 測(cè)量原理
本測(cè)量系統(tǒng)由高頻信號(hào)發(fā)生電路、傳輸線、探針、檢波電路、信號(hào)處理電路和顯示電路組成。高頻振蕩器發(fā)出一個(gè)高頻信號(hào)，然后經(jīng)過傳輸線傳遞到探針，由于探針阻抗與土壤阻抗不匹配，故將造成一部分信號(hào)沿傳輸線發(fā)射回去，從而在傳輸線上形成駐波，使傳輸線上各點(diǎn)電壓不相同。而傳輸線兩端的電壓主要是由土壤水分決定的，當(dāng)土壤含水率改變時(shí)，阻抗就會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而引起駐波比的變化，最終使傳輸線兩端的電壓也產(chǎn)生變化。因此，通過測(cè)量傳輸線兩端的電壓變化就可以測(cè)得土壤水分相應(yīng)的變化。這樣，用檢波電路調(diào)理傳輸線兩端的電壓，再將其電壓信號(hào)通過A／D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)進(jìn)行處理，最后將結(jié)果顯示在液晶顯示模塊上。

2 硬件結(jié)構(gòu)及功能
該土壤水分測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)的主要功能是完成對(duì)傳感器信號(hào)的采集、處理、顯示和控制。從傳感器得到一個(gè)電壓信
號(hào)，通過檢波電路得到電壓信號(hào)的峰值，再將其經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)進(jìn)行處理，最后將得到的結(jié)果顯示在液晶模塊上。