太陽能無線土壤水分測定儀的傳感器由高頻信號發(fā)生電路、探針、整流濾波電路、單片機、無線收發(fā)模塊、太陽能電池、鋰電池、充放電管理電路等構成，結構如圖1所示。

圖1 土壤水分測定儀的系統(tǒng)總體結構示意圖

　　太陽能電池采用滴膠太陽能電池板，其開路電壓為5V、短路電流為50mA，用于收集太陽能。鋰電池采用650mh•h手機電池，其標稱電壓為3.7V，充電限制電壓為4.2V，用于存儲太陽能電池收集到的能量。充放電管理電路實現(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)壓后為整個系統(tǒng)供電。
　　土壤水分測定儀采用波形發(fā)生芯片AD9850來產(chǎn)生50MHz，電壓幅值3.3V的正弦信號，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接口。探針采用不銹鋼板制成，尺寸為長200nun，寬27.5mm，厚4mm，探針間距70mm。整流濾波電路實現(xiàn)對高頻信號的整流濾波，得到直流電壓信號，以進行A～D轉換。
　　土壤水分測定儀的無線收發(fā)模塊采用MRF24G40MA。該模塊采用芯片MRF24J40構成，同時集成了無線傳輸所必需的外圍器件和天線，省去了復雜的天線匹配設計與射頻電路的設計，提高了系統(tǒng)的可靠性。結合IEEE802.15.4無線網(wǎng)絡協(xié)議棧，可實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡的組網(wǎng)及數(shù)據(jù)的傳輸。
　　土壤水分測定儀的單片機是整個系統(tǒng)的控制核心，實現(xiàn)高頻信號發(fā)生電路的控制與輸出電壓的檢測、含水率的計算、電池的監(jiān)控與管理、無線傳感網(wǎng)絡協(xié)議棧的運行等，型號為PICl8F14K22。它是低功耗器件，具有8k字節(jié)程序存儲器，512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器，內部集成振蕩器，加轉換器等，當處于休眠狀態(tài)時，消耗電流為100nA。使用該單片機可以減少很多外圍器件，在提高可靠性的同時，降低了成本與功耗。
土壤水分測定儀的系統(tǒng)工作流程：
      為降低功耗，系統(tǒng)采用間歇工作方式，定時檢測發(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)，單片機看門狗定時器保持工作，利用該定時器溢出，喚醒系統(tǒng)工作一次，工作流程如圖2所示。

圖2 土壤水分測定儀的系統(tǒng)工作流程圖