太阳能无线土壤水分测定仪的传感器由高频信号发生电路、探针、整流滤波电路、单片机、无线收发模块、太阳能电池、锂电池、充放电管理电路等构成，结构如图1所示。
图1 土壤水分测定仪的系统总体结构示意图
太阳能电池采用滴胶太阳能电池板，其开路电压为5V、短路电流为50mA，用于收集太阳能。锂电池采用650mh•h手机电池，其标称电压为3.7V，充电限制电压为4.2V，用于存储太阳能电池收集到的能量。充放电管理电路实现锂电池的充放电控制并提供电池的状态信息，并将锂电池电压经降压稳压后为整个系统供电。
土壤水分测定仪采用专用波形发生芯片AD9850来产生50MHz，电压幅值3.3V的正弦信号，AD9850在5V工作电压下zui高能发生125MHz的正弦波，通过串行方式与单片机接口。探针采用不锈钢板制成，尺寸为长200nun，宽27.5mm，厚4mm，探针间距70mm。整流滤波电路实现对高频信号的整流滤波，得到直流电压信号，以进行A～D转换。
土壤水分测定仪的无线收发模块采用MRF24G40MA。该模块采用芯片MRF24J40构成，同时集成了无线传输所必需的外围器件和天线，省去了复杂的天线匹配设计与射频电路的设计，提高了系统的可靠性。结合IEEE802.15.4无线网络协议栈，可实现无线传感网络的组网及数据的传输。
土壤水分测定仪的单片机是整个系统的控制核心，实现高频信号发生电路的控制与输出电压的检测、含水率的计算、电池的监控与管理、无线传感网络协议栈的运行等，型号为PICl8F14K22。它是低功耗器件，具有8k字节程序存储器，512字节数据存储器，内部集成振荡器，加转换器等，当处于休眠状态时，消耗电流为100nA。使用该单片机可以减少很多外围器件，在提高可靠性的同时，降低了成本与功耗。
土壤水分测定仪的系统工作流程：
为降低功耗，系统采用间歇工作方式，定时检测发送土壤含水率，并监控一次锂电池状态。在休眠状态，单片机看门狗定时器保持工作，利用该定时器溢出，唤醒系统工作一次，工作流程如图2所示。
图2 土壤水分测定仪的系统工作流程图
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