土壤温湿度传感器新型电路的制作方法

本实用新型专利涉及一种传感器电路，更具体说，它涉及一种土壤温湿度传感器新型电路。

背景技术：

随着传感器技术和单片机技术的不断发展，运用先进的信号处理技术对传感器的输出进行相应处理，对传感器的输出数据进行补偿和校正，得到理想的输出。本实用新型专利是关于土壤湿度传感器的智能化电路设计，出发点就是将土壤温湿度传感器与单片机分析、处理数据的技术有机的结合起来，提高土壤温湿度传感器的智能化程度和性能，输出更加精确的土壤湿度数据。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可靠性高，可以保证测量精度的土壤温湿度传感器新型电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:土壤温湿度传感器新型电路，包括C8051F350单片机、单片机复位电路、温度传感器电路、电压转换电路和串行通信电路；所述单片机复位电路在C8051F350单片机的/RES引脚上接入去耦电容并加一个外部上拉电阻；所述温度传感器电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3和温度传感器PT100构成的测量电桥连接至C8051F350单片机的AIN0.0引脚和AIN0.1引脚；电压转换电路包括LP2981稳压器和LM2660电压转换器，LP2981稳压器的输入端连接外接电源，LP2981稳压器输出端输出电路正电压V+并连接至LM2660电压转换器的输入端，LM2660电压转换器的输出端输出电路负电压V-。

本实用新型的有益效果是:

(1)提高了土壤湿度的测量准确度。

(2)电路不改变传统传感器结构，使其具备与上位机通信的能力，更经济快捷。

(3)系统更加稳定，测量结果也更加可靠。

(4)系统中模块发生故障时可以单独更换，维修方便，费用低廉。

附图说明

图1土壤温湿度传感器智能化电路框图；

图2单片机C8051F350顶视图；

图3单片机C8051F350复位电路；

图4温度传感器与C8051F350接口电路图；

图5电压转换电路；

图6串行通信电路。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

图1是土壤温湿度传感器智能化电路框图。土壤湿度传感器输出的模拟电压信号，可以直接进入C8051F350单片机内部的A/D转换器，进行数字滤波，然后将其送到单片机自身的D/A转换模块，从而输出模拟量。本实用新型专利以单片机为核心，控制系统外围电路，连接土壤温湿度传感器，形成了智能化传感器电路。传感器获得土壤湿度，将其按照一定的规律转换成对应的电压，经过采样保持和数据转换，将传感器输出的电压转换为数字量，送入单片机按照预定的程序进行运算分析与处理，可以得到高精度的测量结果。本土壤湿度传感器智能化电路可以将处理后的土壤湿度数据进行LCD显示、存储，同时经由数据通信模块把数据传给上位机进行后续处理。

如图2所示，在设计本电路时，考虑到C8051F35x系列单片机具有良好的性能，而且性价比比较高，所以选取C8051F35x系列单片机。在本土壤温湿度传感器智能化电路中应用的单片机为C8051F350单片机，能够满足本单元对芯片的要求。该芯片内部集成了24或16位单端/差分A/D转换器和两个8位的电流输出D/A转换器，同时带有模拟多路器，不需要再另行配置，土壤湿度传感器输出的模拟电压信号，可以直接进入C8051F350单片机内部的A/D转换器，进行数字滤波，根据相应的算法进行数据处理，然后将其送到单片机自身的D/A转换模块，从而输出模拟量。

如图3所示，单片机C8051F350提供了外部复位方式，可以使单片机进行强制复位，将复位端加入低电平有效信号，单片机就可以进入复位状态。本电路进行了简单复位电路的设计，能够随时实现单片机复位功能，在/RST引脚上接入去耦电容，同时，加一个外部上拉电阻，避免强噪声引起复位。

如图4所示，电阻R1、R2、R3、PT100构成温度传感器的测量电桥，当环境温度发生变化时，PT100的电阻值发生相应的变化，电桥桥臂出现不平衡情况，产生差分信号，输入到C8051F350单片机的AIN0.0、AIN0.1引脚，它们是单片机C8051F350的模拟输入端，是单片机内部模数转换器ADC0的输入通道，单片机对温度进行数据采集，并进行A/D转换，将电压值转换为温度值，即得到传感器所测土壤的温度值。

如图5所示，LP2981是微100mA超低压降的稳压器，能够输出2.5V～5V范围的11个固定电压值，容差输出电压为0.75％，可作为标准电源，满足电池供电应用的要求。进入睡眠模式时，静态电流小于1μA，对线路和负载的动态响应速度快，具有过热过流保护功能，外围电路设计简单，使用方便。LM2660是一种常用的电压转换器，采用开关电容方式，能够将1.5V～5.5V范围的正电压转换为相应的负电压，以满足正负电压的需要。LM2660使用两个低成本电容器提供100mA的输出电流，没有以电感为基础的转换器的相关成本、尺寸和EMI问题，仅需120μA的操作电流，并且效率比90％的负载大，LM2660有用于电池供电系统的理想的特性。

如图6所示，土壤湿度传感器经过C8051F350进行智能化处理后，将测量数据传输到上位机进行显示，并可以利用上位机控制土壤湿度传感器的各个智能化功能，达到实时监控的目的，但单片机输出电平为TTL电平，计算机电平为RS-232电平，所以单片机与上位机不能直接连接，必须经过电平转换芯片。MAX232是最常用的电平转换芯片，其内部有一个电压转换器，只给予+5V供电就可以使其正常工作，MAX232芯片集成度高，硬件接口简单，只需外接4个0.1～100μF的电容就可以将RS-232电平转换为TTL电平。