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家用土壤湿度计的制作方法

花匠小妙招
2024-11-14 11:37

家用土壤湿度计的制作方法

本实用新型涉及一种家用土壤湿度计。

背景技术：

现有技术中家用土壤湿度计一般包括供电模块、湿度检测模块、显示模块以及控制模块，湿度检测模块将测得的土壤湿度信息传送到控制模块，控制模块将获得的湿度信息在显示模块上显示。其存在以下问题：(1)显示模块采用段码屏，其电路结构复杂，耗电量大；(2)采用段码屏结构，造成土壤湿度计体积庞大，不易使用；(3)采用段码屏需要较高的电源进行供电，需要对较高的电源进行降压以用于控制模块和湿度检测模块的供电，降压过程造成电量损耗，降低电池使用寿命；(4)段码屏或其它显示器件需要始终保持供电，所以不能始终保持显示，影响用户体验段码屏或其它显示器件显示不够直观，段码屏或其它显示器件不美观，不适合家用用途。

技术实现要素：

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供了一种家用土壤湿度计，其具有耗电量低，使用寿命长，结构简单等优点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种家用土壤湿度计，包括，供电模块、湿度检测模块、显示模块以及控制模块，所述供电模块用于向所述湿度检测模块、显示模块和控制模块电提供电能，所述湿度检测模块与所述控制模块电连接用于获取土壤的湿度信息，并将获取的湿度信息传输给所述控制模块，所述显示模块用于显示土壤的湿度信息，所述控制模块用于将湿度检测模块获取的湿度信息进行处理并输出到显示模块以进行湿度显示，所述显示模块为电子墨水屏，所述电子墨水屏与所述控制模块电连接，所述控制模块驱动所述电子墨水屏进行湿度信息显示；

进一步地，还包括实时时钟电路和开关电路，所述实时时钟电路与所述开关电路电连接用于定时地控制所述开关电路的接通和断关，所述开关电路置于所述供电模块与所述湿度监测模块和显示模块之间用于控制所述供电模块与所述湿度检测模块和显示模块的接通和断开；

进一步地，所述显示模块还包括用于将供电模块提供的电压升压到所述电子墨水屏工作电压的升压电路；

进一步地，还包括用于调节所述湿度检测模块检测范围的湿度测量范围调节电路；

进一步地，所述控制模块采用STM32F103C8T6芯片；

所述实时时钟电路采用所述STM32F103C8T6芯片的内部实时时钟；

进一步地，所述开关电路采用MOS管。

与现有技术比较，本实用新型所述的一种家用土壤湿度计具有以下有益效果：(1)湿度计采用电子墨水屏作为显示模块，降低了系统的整体功耗，延长了电池的使用寿命；(2)电子墨水屏在不工作时，仍然可以显示最近一次测得的土壤湿度结果，便于使用者观看结果；(3)该土壤湿度计还包括实时时钟电路和开关电路，实时时钟电路定时的控制开关电路接通和关闭，开关电路用于控制显示模块和湿度检测模块的供电的接通和断开，可以定时的用于土壤湿度的检测，进一步的降低湿度计在不工作时功耗，同时时钟电路可以区分昼夜时间，在夜晚时不进行检测，进一步降低功耗；(4)湿度计采用3.3V电源供电，并通过升压电路向显示模块供电，避免了采用降压电路中能量的损耗；(5)湿度检测范围调节模块可以调节湿度检测的测量范围，适用于测量不同湿度的土壤。

附图说明

图1为本实用新型的家用土壤湿度计的结构框图；

图2为本实用新型的家用土壤湿度计的主控制器的电路图；

图3为本实用新型的家用土壤湿度计的湿度检测模块的电路图；

图4为本实用新型的家用土壤湿度计的开关电路的电路图；

图5为本实用新型的家用土壤湿度计的显示模块的电路图；

图6为本实用新型的家用土壤湿度计的升压电路的电路图；

图7为本实用新型的家用土壤湿度计的供电电源电路图；

图8为本实用新型的家用土壤湿度计的程序框图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的家用土壤湿度计的结构框图，其包括，供电模块、湿度检测模块、显示模块以及控制模块；所述供电模块用于向所述湿度检测模块、显示模块和控制模块提供电能；所述湿度检测模块与所述控制模块电连接用于获取土壤的湿度信息，并将获取的湿度信息传输给所述控制模块；所述显示模块用于显示土壤的湿度信息；所述控制模块用于将湿度检测模块获取的湿度信息进行处理并输出到显示模块以进行湿度显示；所述显示模块为电子墨水屏，所述电子墨水屏与所述控制模块电连接，所述控制模块驱动所述电子墨水屏进行湿度信息显示。

具体地，如图7所示，供电模块采用一节2032纽扣锂离子电池向电路供电3.3V电压，电池的负极接地，电池的正极分别与控制模块、湿度检测模块和显示模块电连接用于提供电能。

如图3所示，湿度检测模块包括LM393芯片、电阻R4、电容C14以及连接在电容C14两端的土壤湿度探针，电容C14一端接地，另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与基准电压连接，在该土壤湿度计工作时，连接在电容C14两端的土壤湿度探针插入待检测的土壤中，两土壤湿度探针之间的土壤具有一定的阻值，电阻R4和两土壤湿度探针之间的土壤的阻值构成分压电路，电阻R4和电容C14的连接端与芯片LM393的输入端连接，通过测得两土壤湿度探针之间土壤的分压值可以获取土壤的湿度信息，芯片LM393将测得的湿度信号进行放大并输入到控制模块。

如图2所示，控制模块包块主控芯片U1以及外围电路，主控芯片U1采用STM32F103C8T6，主控芯片U1由3.3V的锂离子纽扣电池直接供电，为了降低主控芯片U1的功耗，主控芯片U1采用内部晶振产生8MHz时钟工作。主控芯片U1的一个ADC引脚与芯片LM393的输出引脚连接，用于接收LM393输出的模拟信号并将其转换成数字信号。主控芯片U1还与显示模块电连接，显示模块采用电子墨水屏，主控芯片U1通过SPI总线驱动电子墨水屏并且将湿度检测模块获取的土壤湿度信息转化并输出到电子墨水屏从而进行土壤湿度信息显示和查看，显示的土壤湿度信息可以是具体的湿度值，也可以是通过能够表现土壤湿度信息的图片形式进行显示。显示模块还包括升压电路，如图6所示，升压模块是由N沟道MOS管FET2、电感L1、电容C4、电阻R2、电阻R3、二极管D3以及电容C5组成，电容C4一端接地，另一端与电感L1的一端连接并与输入电压连接，电感L1的另一端与MOS管FET2的漏极连接，二极管D3的正极与MOS管FET2的漏极连接，二极管D3的负极并联电容C5后输出，MOS管FET2的源极通过电阻R3接地，MOS管FET2的栅极通过电阻R2接地，并且MOS管FET2的栅极通过控制信号GDR实现MOS管FET2的接通和断开从而实现将输入电压升高，升高的电压通过二极管D3的负极后输出，作为电子墨水屏的工作电压并用于驱动电子墨水屏工作。升压电路将电源电压升高到电子墨水屏的驱动电压并用于驱动电子墨水屏工作。图5为主控芯片与电子墨水屏的驱动电路，通过该结构实现主控芯片对电子墨水屏的驱动，进而实现湿度信息的显示。

进一步地，如图4所示，本实用新型的家用土壤湿度计还包括实时时钟电路和开关电路，实时时钟电路采用主控芯片U1内部的实时时钟RTC，主控芯片U1在处于低功耗睡眠状态时，仅RTC进行计数工作，当计数值到达设定值时，触发闹钟事件，唤醒主控芯片U1工作，主控芯片U1的一工作引脚(图中为PB9)输出低电平。开关电路采用MOS管FET1和电阻R1组成，电阻R1连接在MOS管FET1的源极和栅极之间，MOS管FET1的源极连接3.3V的电源电压，MOS管FET1的栅极与主控芯片U1的PB9引脚连接，主控芯片U1的PB9的输出端用于控制MOS管FET1的接通和断开，MOS管FET1的漏极与LM393芯片的电源引脚、电阻R4和两土壤湿度探针之间的土壤构成的分压电路中的基准电压以及电子墨水屏的升压电路的输入端连接，分别作为LM393芯片的供电电压、电阻R4和土壤组成分压电路的基准电压以及升压电路的输入电压。当PB9引脚输出低电平时，MOS管FET1导通，供电电源为湿度检测模块和显示模块供电并完成土壤湿度检测过程。当完成一个周期的工作后，获取RTC的当前计数值，加上一定数值后设定为下次的唤醒时间(将新的值存储到RTC_ALR寄存器中)，本实施例中该数值为3600(约为3600秒)。完成以上操作后，PB9引脚输出高电平，使P沟道MOS关断，从而关闭传感器与显示器件的电源。单片机进入睡眠模式，当计数约3600秒后将再次重复上述过程。

进一步地，该湿度计还包括用于调节所述湿度检测模块检测范围的湿度测量范围调节电路，如图2中所示，湿度测量范围调节电路可以是连接在主控芯片U1一个引脚上的微控开关，主控芯片U1根据微控开关的按键次数或按键时间调整湿度检测模块的测量范围。

如图8所示为该土壤湿度计的程序框图，其包括1、开始阶段的工作模式选择，工作模式可以是按键触发中断事件或者计数器累加至设定值触发闹钟事件；2、开关电路的控制引脚输出低电平，供电电源向湿度监测模块和显示模块供电；3、判断RTC是否配置，若没配置，则配置，若已配置，则进入按键检测；4、根据按键的状态判断并设置检测模式；5、湿度信息的显示；6、设置下一次的计数值，作为下一次测量和显示的触发事件；7、开关电路的控制引脚输出高电平，关闭湿度监测模块和显示模块的供电电源。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。