土壤水分測(cè)定儀的系統(tǒng)工作流程介紹

太陽(yáng)能無(wú)線土壤水分測(cè)定儀的傳感器由高頻信號(hào)發(fā)生電路、探針、整流濾波電路、單片機(jī)、無(wú)線收發(fā)模塊、太陽(yáng)能電池、鋰電池、充放電管理電路等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 土壤水分測(cè)定儀的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

　　太陽(yáng)能電池采用滴膠太陽(yáng)能電池板，其開路電壓為5V、短路電流為50mA，用于收集太陽(yáng)能。鋰電池采用650mh•h手機(jī)電池，其標(biāo)稱電壓為3.7V，充電限制電壓為4.2V，用于存儲(chǔ)太陽(yáng)能電池收集到的能量。充放電管理電路實(shí)現(xiàn)鋰電池的充放電控制并提供電池的狀態(tài)信息，并將鋰電池電壓經(jīng)降壓穩(wěn)壓后為整個(gè)系統(tǒng)供電。
　　土壤水分測(cè)定儀采用波形發(fā)生芯片AD9850來(lái)產(chǎn)生50MHz，電壓幅值3.3V的正弦信號(hào)，AD9850在5V工作電壓下zui高能發(fā)生125MHz的正弦波，通過串行方式與單片機(jī)接口。探針采用不銹鋼板制成，尺寸為長(zhǎng)200nun，寬27.5mm，厚4mm，探針間距70mm。整流濾波電路實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)的整流濾波，得到直流電壓信號(hào)，以進(jìn)行A～D轉(zhuǎn)換。
　　土壤水分測(cè)定儀的無(wú)線收發(fā)模塊采用MRF24G40MA。該模塊采用芯片MRF24J40構(gòu)成，同時(shí)集成了無(wú)線傳輸所必需的外圍器件和天線，省去了復(fù)雜的天線匹配設(shè)計(jì)與射頻電路的設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。結(jié)合IEEE802.15.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)及數(shù)據(jù)的傳輸。
　　土壤水分測(cè)定儀的單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)發(fā)生電路的控制與輸出電壓的檢測(cè)、含水率的計(jì)算、電池的監(jiān)控與管理、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的運(yùn)行等，型號(hào)為PICl8F14K22。它是低功耗器件，具有8k字節(jié)程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)部集成振蕩器，加轉(zhuǎn)換器等，當(dāng)處于休眠狀態(tài)時(shí)，消耗電流為100nA。使用該單片機(jī)可以減少很多外圍器件，在提高可靠性的同時(shí)，降低了成本與功耗。
土壤水分測(cè)定儀的系統(tǒng)工作流程：
      為降低功耗，系統(tǒng)采用間歇工作方式，定時(shí)檢測(cè)發(fā)送土壤含水率，并監(jiān)控一次鋰電池狀態(tài)。在休眠狀態(tài)，單片機(jī)看門狗定時(shí)器保持工作，利用該定時(shí)器溢出，喚醒系統(tǒng)工作一次，工作流程如圖2所示。

圖2 土壤水分測(cè)定儀的系統(tǒng)工作流程圖