土壤湿度传感器模块驱动教程

1. 传感器简介

土壤湿度传感器模块用于检测土壤中的含水量。模块通过两个裸露的导电探针插入土壤，利用土壤导电性随湿度变化的原理来测量湿度。模块上集成了 LM393 比较器，同时提供模拟量输出（AO）和数字量输出（DO）。

参数规格

参数	值
工作电压	3.3V ~ 5V
模拟输出	AO，0~VCC（随湿度变化）
数字输出	DO，TTL 电平（湿度超阈值 → HIGH/LOW）
比较器	LM393
灵敏度	可通过电位器调节

引脚定义

引脚	说明
VCC	电源 3.3V~5V
GND	地
DO	数字信号输出
AO	模拟信号输出（电压越低，湿度越高）

硬件接线

土壤湿度模块	GD32E23x	AT32F403A
VCC	3.3V	3.3V
GND	GND	GND
AO	PA0	PA0
DO	PA1	PA1

注意： 探针长期通电会加速氧化腐蚀，建议仅在需要测量时通电，或使用交流激励方案。

---

2. 工作原理

2.1 电阻分压原理

模块内部，两个探针之间等效为一个可变电阻，与固定电阻组成分压电路：

• 土壤干燥 → 导电性差 → 电阻大 → AO 电压高
• 土壤湿润 → 导电性好 → 电阻小 → AO 电压低

2.2 数字输出（DO）

LM393 比较器将 AO 电压与电位器设定的阈值比较，超过阈值时 DO 翻转。

---

3. 驱动实现

初始化

void soil_moisture_init(void)
{
    RCU_AHBEN |= RCU_AHBEN_GPIOA_EN;
    GPIO_SET_MODE(GPIOA_BASE, 0, GPIO_MODE_INPUT);  /* PA0 = AO */
    GPIO_SET_MODE(GPIOA_BASE, 1, GPIO_MODE_INPUT);  /* PA1 = DO */
    /* ADC 初始化：时钟、采样时间、校准 */
    RCU_APB2EN |= RCU_APB2EN_ADC1_EN;
}

读取湿度

uint16_t soil_moisture_read(void)
{
    ADC_RSQ3(ADC1_BASE) = 0;           /* 通道 0 */
    ADC_CTL1(ADC1_BASE) |= (1 << 14);  /* 软件触发 */
    while (!(ADC_STAT(ADC1_BASE) & (1 << 5)));
    return ADC_DATA(ADC1_BASE) & 0x0FFF;
}

百分比转换

uint8_t soil_moisture_percent(uint16_t adc)
{
    if (adc < 200) return 100;   /* 完全湿润 */
    if (adc > 3800) return 0;    /* 完全干燥 */
    return (uint8_t)(100 - (adc - 200) * 100 / 3600);
}

---

4. AT32F403A 适配

项目	GD32E23x	AT32F403A
GPIO 模式	GPIO_SET_MODE(port, pin, GPIO_MODE_INPUT)	GPIO_CFG(port, pin, GPIO_MODE_INPUT)
ADC 寄存器	ADC_CTL1 ADC_STAT	ADC_CTRL1 ADC_STS
时钟使能	RCU_APB2EN	CRM_APB2EN

---

5. 编译与烧录

cd 01_Sensors/SoilMoisture/GD32 && make
cd 01_Sensors/SoilMoisture/AT32 && make

平台	text	data	bss	总大小
GD32E23x	1984 B	0 B	2056 B	4040 B
AT32F403A	1960 B	0 B	4 B	1964 B

---

6. 运行效果

========================================
  土壤湿度传感器测试 (GD32E23x)
========================================

[OK] ADC: 3800 (73%)  DO: HIGH (干燥泥土)
[OK] ADC: 3240 (62%)  DO: HIGH
[OK] ADC: 480  (12%)  DO: LOW  ← 浇水后
[OK] ADC: 210  (0%)   DO: LOW  ← 完全湿润

---

7. 注意事项

1. 探针腐蚀：直流测量会加速探针电化学腐蚀，建议间歇通电
2. 标定：不同土壤类型导电性不同，建议针对目标土壤做标定
3. 温度影响：土壤导电性受温度影响，精确测量需温度补偿

---

完整工程源码（含 Keil 工程文件）已整理完毕，详见博主主页。