文章基於單片機設計了一種農田墒情監測係統，基于机的监测用於實時采集農田土壤溫濕度數據，单片主要由單片機最小係統、土壤土壤溫濕度傳感器、墒情设计GPRS無線模塊、系统液晶顯示屏4個部分組成。应用該係統將土壤溫濕度傳感器采集到的基于机的监测數據顯示在液晶屏上，並通過GPRS無線模塊發送到服務器，单片農戶可通過手機APP實時查看土壤墒情信息。土壤通過軟件仿真和實驗驗證，墒情设计該係統使用方便、系统運行穩定，应用能輔助農戶對農田進行管理。基于机的监测 

隨著物聯網技術的单片發展，許多先進的土壤技術開始引入農業生產。土壤溫濕度值是農作物生長十分重要的墒情數據。根據土壤溫濕度數據，農戶可以精準地對農作物進行灌溉，節約水資源的同時，提高農業產量。因此，設計一款農田墒情監測係統，輔助農戶對農田進行管理是十分必要的。本文以AT89C52單片機為控製核心，設計、開發了一種農田墒情監測係統，通過單片機讀取土壤溫濕度傳感器數據，並將檢測到的數據實時顯示在液晶屏上。係統具有GPRS無線通信模塊，能與雲服務器進行數據交換。農戶能隨時使用手機APP登錄雲服務器獲取土壤溫濕度數據，極大地方便了農民對進行農業灌溉。

1 農田墒情監測係統整體結構

農田墒情監測係統主要由單片機最小係統、土壤溫濕度傳感器、GPRS無線模塊、液晶顯示屏、穩壓電路、雲服務器、手機APP等部分組成，係統結構如圖1所示。係統通過AT89C52單片機采集土壤溫濕度數據，並上傳至雲服務器，供農戶在液晶屏和手機APP上查看。

(1)單片機最小係統，包括AT89C52單片機、複位電路、時鍾電路和程序下載電路，是主控製核心正常運行的基本電路。

(2)土壤溫濕度傳感器，采用模擬量輸出型傳感器，傳感器濕度測量範圍為0%～100%，誤差為±3%；溫度測量範圍為﹣40～80℃，誤差為±0.5℃；輸出信號為0～5 V電壓信號。傳感器通過AD轉換芯片與單片機相連，將模擬量信號轉化為數值信號。為消除環境因素對傳感器的幹擾，保證數據的準確性，在單片機一個循環周器內執行n次數據采集，根據n次數據采集計算平均值。

(3)穩壓電路，使用LM2596-5.0芯片，將DC24 V輸入轉化為DC 5 V電壓，經電容整流濾波後，為單片機和其他模塊供電。

(4)液晶顯示屏，采用LCD12864液晶屏，包含中文字庫，可以顯示中文、英文和圖片。通過並型數據接口與單片機連接，液晶屏可以將土壤溫濕度信息顯示在屏幕上。

(5)GPRS無線通信模塊，采用USR-GM3型4G模塊，具有工作穩定、功耗低、接口豐富等優點。串口與單片機連接，數據通過透傳模式發送至雲服務器。采用國際上通用的Modbus-Rtu通信協議，格式如表1所示。
由服務器作為主機向係統發起查詢命令，讀取寄存器中溫濕度數據。係統作為從機響應主機。從機應答指令中第4字節和第5字節為濕度數據，第6字節和第7字節為溫度數據。將數據轉化為十進製後，再除以10即可得到實際的數據值，當溫度低於0℃時以補碼形式發送。

2 手機APP設計
手機端APP使用TeslaMultiSCADA設計，在使用前，需要先配置服務器IP地址和端口號與雲服務器連接。APP能從雲服務器獲取土壤溫濕度數據且直觀地顯示在屏幕上，農戶能隨時查看土壤溫濕度變化趨勢曲線和曆史數據，及時了解土壤墒情信息，並根據墒情數據對農田進行精準灌溉。係統APP界麵如圖2所示。

3 係統仿真與實驗驗證

3.1基於Proteus的係統仿真

通過Proteus仿真工具和Keil uVision2編程軟件對農田墒情監測係統進行聯合仿真。首先，使用Proteus軟件繪製出仿真電路，如圖3所示。其次，使用Keil uVision2軟件編寫好農田墒情監測係統的仿真程序。最後，將仿真程序下載到虛擬單片機中。通過鼠標上下拖動電位器箭頭改變輸入電壓信號。12864液晶屏上的土壤溫濕度數據會隨之改變，該仿真結果能夠驗證農田墒情監測係統理論的正確性。

3.2實驗驗證

將該係統安裝在烏魯木齊西山實驗田中，對土壤溫濕度進行采集。傳感器安裝在深度40 mm左右的農作物根係附近，每隔15 min通過遠程控製端采集一次土壤溫濕度值。通過手機APP獲取其中一天的土壤溫濕度變化數據，采集到的數據如圖4所示。實驗驗證了該係統運行穩定、對土壤的溫濕度數據采集準確。

4 結語

本文為方便農民對農田進行監控和管理，設計、開發了一套能實時獲取土壤墒情的監控係統，農民使用手機APP就能獲取農田土壤溫濕度數據。該係統運行穩定、價格低廉、使用簡單，兼容性強，具有一定的市場推廣價值。

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