综合考虑多方面因素，如传感器的性价比、稳定性、可靠性、能耗及使用维修的便利性等指标，选用邯郸市邯山瑞华电子有限公司生产的 RHD - 100 土壤水分传感器为本智能控制系统的终端检测端。该检测终端以 CMOS 芯片为核心，可以监测并传输数据信息，且具有简洁合理的结构，小巧的体积，运输、安装、操作及后期维护的便利等优势。其检测头以不绣钢材料制成，使用寿命较长，并进行了环氧树脂封装，可以有效隔绝外部异物侵袭，防止干扰破坏，埋入土壤中使用时不易受收到土壤中各种成分的侵蚀； 受土质得影响较小，可以在较广范围的地区运用。
2. 3 太阳能供电模块设计。
因为系统的监测区域为农田，一般没有设置电线电缆，无法使用外接电源实现能源供给，需要自备电源。为避免频繁更换电池带来的系列问题，特选用太阳能电池为供能单元，为每个传感器配备一个独立的太阳能供电模块，主要包括： 1 个 12 V、12 Ah 充电电池； 1 块太阳能电池板，输出功率为 15W; 1 个调压器，压力范围为 3. 3 ~12 V.
运行试验表明： 太阳能电池模块可以满足田间传感器的供能要求。
2. 4 CC2530 射频收发模块。
CC2530 为内部集成的无线通信模块，其内核符合 RF4CE/Zigbee 1. 8V 协议，可进行 CRC 硬件校验；结合了具有优良收发性能的 RF 收发器和增强型8051MCU,可编程 4 种不同的闪存版本，包括 CC2530F32 /128 /64 /256,分别具有 32 /128 /64 /256KB 的闪存。其压控振荡器完全集成，也集成了其它很多功能模块，灵敏度极高、抗干扰性能佳，提供了完整而强大的 ZigBee 方案、ZigBee RF4CE 远程控制方案。使用该收发模块，只需极少的外接元件（ 如天线） 、晶振等少量的外围电路元件，就能在 2. 4GHZ 的频段上工作。CC2530 内部使用 1. 8V 工作电压，并且能够把外界提供的电压（ 3. 3V） 转化为内部使用电压。本设计以产自 TI 公司的 CC2530 射频收发模块作为射频收发模块的主芯片。
2. 5 GPRS 通信模块设计。
与 GSM 相比较，GPRS 的用户接入时间更短、可靠性更高、通信速度更快，能够支持 TCP /IP 协议[2].GPRS 模块通过串口与 ZigBee 灌溉系统主控制网关连接，ZigBee 节点在反馈土壤水分信息时，首先将信号通过 ZigBeb 网络发送给主控制网关，然后由控制器网关通过 GPRS 模块，将信号发送到用户端； 用户端可以根据具体的作物品种设定终端节点水位阈值上、下限，控制终端节点步进电机的开启与关闭，实现自动灌溉。
3 系统软件设计。
IEEE802. 15. 4,俗称 ZigBee,是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率及低成本的双向无线通讯技术[3].ZigBee 协议栈是基于 IEEE 802. 15. 4 之上的协议栈，其网络层功能包括多跳路由，以及路由发现和维护、安全和连接/离开网络，网络层负责向新加入的设备分配 16 位地址。
ZigBee 技术是一个特别为短距离无线通信及低功耗设计的媒体访问控制（ MAC） 和物理层的标准规范，因此当遇到传感器网络、数据监测、指令传输触发此类工作时，ZigBee 成为不二之选。
本设计选用了 CC2530 支持的免费 ZigBee 协议栈，在 ZigBee 网络建立之后，用户通过 ZigBee 协调节点、GPRS 通信网络，管理 ZigBee 终端节点，设定不同作物土壤含水量的阈值上下限范围。当传感器检测到土壤水分值低于阈值下限值时，通过单片机 I/O 口开启步进电机，自动启动灌溉动作； 当传感器监测并发送的土壤水分值高于阈值上限时，系统自动启动，传输指令，通过单片机关闭步进电机，中止灌溉动作。由此，实现土壤水分的自动监测和智能灌溉控制。
计算机端程序采用 Java 语言编写，可实现软件系统数据的处理，包括传输、存储、显示及指令的执行等功能。
4 系统测试试验及结果分析。
为验证系统设计的合理性，检测制作的实验样机是否符合设计要求，工作能否稳定、连续和可靠，对制作完成的自动灌溉控制系统试验设备进行了测试。
4. 1 水稻田土壤含水量检测控制试验。
将本系统试样样机运用于水稻田，设置土壤含水量阈值为 30% ~ 60% ,监测并控制土壤水分，得到的土壤水分变化图如图 1 所示。
由于湿度传感器具有延迟特性，湿度的变化并不是呈线性地增长或降低，具有一定的滞后性。
