基于FDR技术的土壤湿度检测装置研究

发布时间：2017-06-07 04:12

  本文关键词：基于FDR技术的土壤湿度检测装置研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：如今,我国水资源日益紧张,农业用水量十分巨大,解决合理灌溉、提高水资源使用效率等难题显得尤为重要,因此,土壤湿度检测有十分重要的意义。目前在土壤湿度测量方面最常用的仍是不能组网、效率低下的分立式传感器或烘干法,因此,需要一种能够实现网络化、低成本、精度高的土壤湿度检测装置。本文阐述了FDR法的基本传感原理以及土壤湿度和土壤介电常数的关系,基于FDR技术(频域反射法),并结合ZigBee无线传输技术,研制了一种具有误差小、成本低、可大范围组网等优点的土壤湿度检测装置。之后标定并测试土壤湿度检测装置,对ZigBee进行数据传输测试,并设计了一套PC端软件在线监测土壤湿度。结果表明,本设计具有误差小、成本低、操作方便等优点,与ZigBee的结合实现了土壤湿度的无线传输和智能化,有一定的应用价值。
【关键词】：FDR 土壤湿度 ZigBee 在线监测
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TP274
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题的研究背景与意义9-10
• 1.2 土壤湿度检测方法研究进展10-15
• 1.3 频域反射法研究现状15-16
• 1.4 课题研究的主要内容16-18
• 第2章 FDR土壤湿度检测装置的基本原理18-28
• 2.1 FDR传感基本原理18-20
• 2.2 土壤的介电特性20-27
• 2.2.1 电介质的极化及介电常数20-23
• 2.2.2 介电弛豫与德拜方程23-25
• 2.2.3 土壤湿度与土壤介电常数的关系25-27
• 2.3 频率选择27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 FDR土壤湿度检测装置的硬件设计28-43
• 3.1 系统硬件整体设计方案28-29
• 3.2 控制模块硬件电路设计29-34
• 3.2.1 主控处理芯片的选型29-30
• 3.2.2 STM32系列单片机简介30-32
• 3.2.3 Cortex-M3内核简介32-33
• 3.2.4 控制模块硬件电路33-34
• 3.3 高频信号发生电路设计34-35
• 3.4 整流滤波电路设计35-36
• 3.5 放大电路设计36-37
• 3.6 探测单元设计37-38
• 3.6.1 探测单元的类型与结构37
• 3.6.2 探头尺寸设计分析37-38
• 3.6.3 探头的选择38
• 3.7 PCB版图设计38-39
• 3.8 通讯模块的硬件设计39-42
• 3.8.1 通讯方式的选择39-42
• 3.8.2 Zigbee接口电路设计42
• 3.9 本章小结42-43
• 第4章 FDR土壤湿度检测装置的软件设计43-58
• 4.1 土壤湿度检测软件设计43-46
• 4.1.1 嵌入式系统主程序43-44
• 4.1.2 A/D转换程序44-46
• 4.2 ZigBee无线传输软件设计46-52
• 4.2.1 Zigbee协议综述46-49
• 4.2.2 Zigbee的组网49-51
• 4.2.3 Zigbee数据传输及故障分析51-52
• 4.3 PC端软件设计52-57
• 4.3.1 开发平台简介53-54
• 4.3.2 PC端软件模块化设计54-55
• 4.3.3 PC端软件设计55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 系统测试与数据分析58-63
• 5.1 土壤湿度检测装置的标定与测试58-61
• 5.2 ZigBee数据传输测试61-62
• 5.3 测试结果分析62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-72
• 致谢72

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