原標題：基于 MT05S 的土壤濕度傳感（接線圖+演示文件+Arduino和樹莓派源碼）

一、系統概述
本方案基于MT05S 1-Wire土壤濕度傳感器，通過Arduino和樹莓派實現對土壤濕度、土壤溫度及電導率（EC）的實時測量與數據采集，將傳感器探頭直接插入土壤中，借助1-Wire總線協議將測得的模擬和值轉換數據傳輸至主控板，然后在串口終端或圖形界面上顯示，并可進一步將數據上傳至云平臺或本地數據庫進行存儲與分析。由于MT05S采用一體化封裝設計，具備IP68防護等級，可長期埋入土壤不受損，同時功耗極低（待機電流最大30μA，測量電流僅15mA/100ms），適合對盆栽、小面積苗圃以及大規模溫室等場景的土壤環境監測，兼具高穩定性與高精度，可在-40℃~85℃的溫度范圍內正常工作，充分滿足農業種植、智能灌溉、環境監測等應用需求 。該方案主要包含傳感器模塊、Arduino主控模塊、樹莓派主控模塊、輔助電路及連接線纜等硬件部分，以及Arduino C/C++開發環境和Python開發環境下的示例源碼文件。以下內容將依次介紹優選元器件的選型理由與功能作用、詳細接線方式、Arduino端與樹莓派端的軟件實現及演示文件說明，旨在為推動“智能農業+物聯網”應用落地提供完整參考。

二、優選元器件型號與選用理由
本節列出實現MT05S土壤濕度傳感系統所需的各類核心元器件，包括傳感器本體、主控板、電源模塊、上拉電阻、連線與輔助配件，并對其型號、作用、優勢與選用理由進行詳細說明，為后續硬件設計與采購提供參考依據。

1. MT05S-ABB005 1-Wire土壤濕度傳感器

• 型號/編號：MT05S-ABB005（含土壤濕度、土壤溫度與電導率測量功能，電源2.7～12V DC，5米長測量電纜）。

• 功能/作用：采用FDR（頻域反射）測量原理，實現土壤體積含水率（VWC）0%～100%測量，并可選配電導率測量，附帶DS18B20兼容的1-Wire協議接口，同時內置溫度測量功能，用戶可根據訂購選項選擇帶有或不帶電導率測量的版型。

• 選用理由：MT05S兼具土壤濕度、溫度及可選電導率三種測量參數，減少了多傳感器集成時的線路與編程復雜度；1-Wire總線僅需一根數據線即可與主控板通信，便于布線；超低待機功耗（最大30μA）、較高測量精度（0%～50%：±3%，50%～100%：±5%），且具備IP68防護等級，可直接埋入土壤中長期使用，耐酸堿腐蝕，適應農業與溫室應用場景需求；外置長達5m的測量電纜可靈活拓展測量范圍。

2. Arduino Uno R3開發板

• 型號/編號：Arduino Uno R3（ATmega328P主控，14路數字I/O口，6路ADC口，5V/16MHz工作頻率）。

• 功能/作用：作為傳感器與下位設備（PC或串口屏等）的橋梁，讀取MT05S傳感器1-Wire數據并解碼，將結果通過串口或網絡模塊上傳；可運行演示示例程序，支持即插即用；多路I/O可集成其他傳感器或執行器。

• 選用理由：Arduino Uno R3擁有成熟的社區與豐富的示例庫，兼容OneWire與DS18B20協議庫，易于與MT05S配合；板載穩壓器支持外接5V電源；成本低廉、學習曲線平緩；板上自帶USB轉串口模塊，可直接與PC連接進行調試，適合示范與小規模部署。

3. Raspberry Pi 3B+ 單板計算機

• 型號/編號：Raspberry Pi 3 Model B+（Arm Cortex-A53四核處理器，1GB內存，支持Wi-Fi與以太網）。

• 功能/作用：用于運行Python腳本，通過樹莓派的1-Wire接口（GPIO4）直接與MT05S通信，實時采集并處理土壤環境數據，可進一步進行圖形化展示、Web服務器部署或將數據發送至云平臺；可接入攝像頭、觸摸屏等進行人機交互擴展。

• 選用理由：樹莓派3B+具有較高計算資源與網絡功能，可承載輕量級數據庫或可視化界面；官方支持1-Wire總線，通過啟用GPIO4系統可原生掛載MT05S設備；豐富的Python庫簡化開發；適合后期拓展為邊緣計算節點，具備更強擴展能力。

4. 4.7kΩ 1/4W 上拉電阻

• 型號/編號：YAGEO 4.7kΩ ±5% 貼片或插件電阻。

• 功能/作用：為1-Wire總線提供必要的上拉電平支持，使單總線設備（MT05S）在Idle（空閑）狀態下保持高電平，通過開漏或集電極/漏極輸出實現數據通信；在單總線通信過程中，保證時序與信號完整性。

• 選用理由：4.7kΩ為常見的1-Wire總線標準上拉阻值，既能保證通信速度與穩定性，又能在低功耗模式下減少待機泄漏電流；1/4W功率足以應對5V電平環境；貼片或插件封裝方便在面包板或PCB設計中使用。

5. 5V 2A DC 穩壓電源模塊

• 型號/編號：LM2596S/AMS1117-5.0等基于DCDC或LDO穩壓模塊，輸入7V～12V DC，輸出5V 2A。

• 功能/作用：為Arduino Uno、MT05S供電，并可通過5V電源供給其他外設（如電源指示燈、串口屏、繼電器模塊等）；如在樹莓派側也可使用5V 2.5A或3A電源適配器為樹莓派及MT05S提供穩定電壓。

• 選用理由：穩壓模塊體積小、成本低，易于集成到系統箱體中；LM2596S DCDC模塊效率高、發熱低；AMS1117-5.0線性穩壓器輸出噪聲小，可作為MT05S或Arduino板的備用供電。

6. 面包板及杜邦線（公對母/公對公）

• 型號/編號：MB-102透明大號面包板、20cm杜邦線若干。

• 功能/作用：用于原型搭建階段將MT05S、Arduino、上拉電阻等模塊進行臨時電路連接，方便快速組裝與調試；杜邦線可將各引腳對應連接至面包板或Arduino GPIO口。

• 選用理由：面包板無需焊接，可任意組合跳線；杜邦線常見、易采購；適合實驗室或教學場景；待后期完成原型驗證后可定制PCB或接線更為緊湊可靠的方案。

7. Micro USB 數據線

• 型號/編號：USB A to Micro B 數據線。

• 功能/作用：為Arduino Uno提供5V電源與程序下載功能，同時可作為串口通信通道；若使用Arduino IDE進行串口打印、調試，數據線必不可少。

• 選用理由：Micro USB為Arduino Uno標準接口；通用性高、隨處可購；即插即用，配合Arduino IDE快速燒寫代碼與監控串口輸出。

8. Micro SD 卡（16GB或以上）

• 型號/編號：Sandisk 16GB Class10 Micro SD 卡。

• 功能/作用：用在樹莓派系統啟動盤，預裝Raspbian或Raspberry Pi OS，用于存儲操作系統與Python示例程序，以及在本地存儲采集到的土壤數據日志。

• 選用理由：較大的容量可保證操作系統與日志文件空間充足；Class10讀寫速度快，能滿足系統啟動與數據存儲需求；品牌卡更穩定、不易損壞。

9. 可選擴展：OLED 0.96寸 I2C 顯示模塊

• 型號/編號：SSD1306 0.96″ 128×64像素 I2C OLED。

• 功能/作用：在Arduino或樹莓派端可用于本地實時顯示土壤濕度、溫度與電導率數值，無需串口監視器即可直觀查看；如在戶外安裝可省去額外電腦查看。

• 選用理由：I2C接口僅需兩根引腳；128×64分辨率足以展示多行文本數據；功耗低、可視性好；適合小型信息顯示；也可后期用作系統調試輔助。

10. 線材附件與防護殼

• 型號/編號：PVC線套、熱縮管、電工膠帶、塑料殼體若干。

• 功能/作用：用于包裹電路，避免短路；保護MT05S與接線不受土壤腐蝕；同時可對整個原型進行一定程度的防水、防塵處理。

• 選用理由：現場環境復雜，土壤濕度高，必須對裸露引腳進行絕緣、密封；熱縮管能緊密包裹杜邦線連接處，防止接觸不良；選配塑料殼體可將Arduino與上拉電阻、電源模塊固定并提供一定防護。

三、硬件接線與接線圖說明
本節主要詳細闡述MT05S與Arduino、MT05S與樹莓派兩種主控板之間的硬件連接方式及電路邏輯，確保用戶能依據接線圖正確搭建系統。

3.1 MT05S與Arduino Uno的連接方式
MT05S采用1-Wire總線接口，與DS18B20兼容，只需單根數據線“DATA”連接至Arduino Uno的數字IO口，同時需要在該總線上加裝上拉電阻至5V，為保證通信穩定性，推薦使用4.7kΩ上拉電阻；MT05S還需要連接電源與地線，要求2.7V～12V直流供電，Arduino板輸出的5V可直接供給MT05S的VCC。具體接線如下：

• MT05S 紅色線（VCC）→ Arduino Uno 5V 引腳

• MT05S 黑色線（GND）→ Arduino Uno GND 引腳

• MT05S 黃色線（DATA）→ Arduino Uno 數字引腳2（D2）（或其他可用數字I/O）

• 一端4.7kΩ上拉電阻 → Arduino Uno 5V，另一端 → Arduino Uno 數字引腳2（D2）

整套電路可在面包板上進行物理連接，如圖3-1所示。示意圖中，MT05S探頭通過5米長電纜連接接頭板，該接頭板再通過杜邦線接入Arduino Uno，同時在數據線上并聯4.7kΩ電阻拉至5V。

MT05S與Arduino Uno接線

1. MT05S探頭直接插入待測土壤；

2. 接頭板上對應標注VCC、GND、DQ（數據）端；

3. 將VCC連接至Arduino Uno的5V，GND連接至Arduino Uno的GND，DQ連接至Arduino Uno數字口D2；

4. 在D2與5V之間并聯一只4.7kΩ上拉電阻；

5. 可選OLED模塊的I2C接口（SDA→A4，SCL→A5）連接至Arduino用于本地顯示。

3.2 MT05S與Raspberry Pi 3B+的連接方式
樹莓派的1-Wire總線通常連接至GPIO4（BCM編號），需要在/boot/config.txt文件中啟用1-Wire總線模塊（在文件末尾添加“dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=4,pullup=on”），并重啟系統；MT05S的數據線直接連接至GPIO4，需在該線路并聯一個4.7kΩ上拉至3.3V電源；同時將MT05S VCC連接至樹莓派的3.3V或5V輸出（建議使用3.3V避免邏輯電平沖突），將MT05S GND連接至樹莓派GND。具體接線如下：

• MT05S 紅色線（VCC）→ Raspberry Pi 3.3V 引腳（Pin1）

• MT05S 黑色線（GND）→ Raspberry Pi GND 引腳（Pin6）

• MT05S 黃色線（DATA）→ Raspberry Pi GPIO4 引腳（Pin7）

• 4.7kΩ上拉電阻 → 連接在GPIO4（DATA）與3.3V（Pin1）之間

如圖3-2所示，MT05S探頭的VCC連接至樹莓派的3.3V，因樹莓派的GPIO引腳為3.3V邏輯電平，使用3.3V供電可有效保證1-Wire信號電平匹配并保護GPIO口不被高壓損壞；若選擇5V供電，則需在數據線上加裝電平轉換電路，或者使用GPIO口的耐受5V保護措施（例如額外保護二極管或電平轉換板）。

圖3-2：MT05S與Raspberry Pi 3B+接線示意圖

1. 在樹莓派/boot/config.txt啟用1-Wire總線（dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=4,pullup=on）；

2. MT05S VCC → Raspberry Pi 3.3V（Pin1），MT05S GND → Raspberry Pi GND（Pin6）；

3. MT05S DATA → Raspberry Pi GPIO4（Pin7），并在此處并聯4.7kΩ上拉電阻至3.3V；

4. 若需要OLED顯示，可利用I2C（GPIO2為SDA，GPIO3為SCL）接入SSD1306模塊。

四、Arduino端軟件實現與演示文件說明
本節圍繞Arduino Uno對MT05S進行讀寫及數據處理，提供完整示例代碼、庫引用說明與程序邏輯解讀，以便用戶快速運行并采集土壤參數數據。

4.1 開發環境與依賴庫

• Arduino IDE版本：Arduino IDE 1.8.x或以上，Windows/Mac/Linux均適用。

• 依賴庫：

1. OneWire庫（用于1-Wire總線通信，與MT05S兼容DS18B20協議），可通過Library Manager安裝。

2. DallasTemperature庫（若僅需要溫度，可封裝溫度讀取，但MT05S數據包第三、四字節為土壤溫度高低位，此示例不使用DallasTemperature，此處使用OneWire自定義代碼讀?。?/span>

3. Adafruit_SSD1306與Adafruit_GFX（若使用SSD1306 OLED顯示模塊實現本地顯示）。

在Arduino IDE中依次點擊“工具”→“庫管理”→搜索“OneWire”并安裝最新版；若需要SSD1306顯示，請搜索并安裝“Adafruit SSD1306”與“Adafruit GFX”庫。

4.2 示例代碼結構與功能
以下示例代碼基于OneWire庫實現MT05S的轉換指令、數據讀取、CRC校驗與數值解析，并將土壤溫度、濕度與電導率實時打印至串口監視器。代碼注釋詳盡，便于理解通信時序與寄存器含義。

#include <OneWire.h>

// 定義MT05S連接引腳
#define MT05S_PIN 2  // 將MT05S數據線連接至Arduino數字引腳2
OneWire oneWire(MT05S_PIN);

void setup() {
  Serial.begin(9600); // 初始化串口，波特率9600
  delay(1000);
  Serial.println("------------ MT05S Soil Sensor Demo ------------");
}

void loop() {
  byte scratchpad[9];  // 存放讀出的9字節數據

  // 發送復位脈沖
  if (!oneWire.reset()) {
    Serial.println("No response from MT05S sensor. Check wiring!");
    delay(1000);
    return;
  }

  // 跳過ROM選擇（Skip ROM），直接對掛接在總線上唯一設備操作
  oneWire.skip();

  // 發送轉換溫度及濕度指令（0x44）
  oneWire.write(0x44);

  // 等待轉換完成，MT05S轉換周期最大100ms，此處輪詢DQ線狀態
  while (oneWire.read_bit() == 0) {
    delay(10);
  }

  // 再次發送復位脈沖以開始讀取Scratchpad
  oneWire.reset();
  oneWire.skip();
  oneWire.write(0xBE);  // Read Scratchpad指令

  // 讀取9字節數據到scratchpad數組
  for (int i = 0; i < 9; i++) {
    scratchpad[i] = oneWire.read();
  }

  // 驗證CRC：計算前8字節CRC與第9字節比對
  byte crcCalc = OneWire::crc8(scratchpad, 8);
  if (crcCalc != scratchpad[8]) {
    Serial.println("CRC ERROR! Data invalid.");
    delay(1000);
    return;
  }

  // 將多個字節拼接成有符號整數
  int16_t tempRaw = (scratchpad[0] & 0xFF) | ((scratchpad[1] & 0xFF) << 8);
  int16_t moistRaw = (scratchpad[2] & 0xFF) | ((scratchpad[3] & 0xFF) << 8);
  int16_t ecRaw = (scratchpad[4] & 0xFF) | ((scratchpad[5] & 0xFF) << 8);

  // 轉換為實際物理量
  float temperature = tempRaw / 100.0;    // 單位：℃，保留兩位小數
  float moisture = moistRaw / 100.0;      // 單位：%，保留兩位小數
  float conductivity = ecRaw / 1000.0;    // 單位：ms/cm，保留三位小數

  // 串口打印
  Serial.print("Temperature(C) = ");
  Serial.print(temperature, 2);
  Serial.print("  Moisture(%) = ");
  Serial.print(moisture, 2);
  Serial.print("  EC(ms/cm) = ");
  Serial.println(conductivity, 3);

  delay(1000);  // 每秒鐘讀取一次
}

代碼說明：

• OneWire oneWire(MT05S_PIN);：初始化OneWire對象，使其通過數字引腳2與MT05S通信；

• oneWire.reset(); oneWire.skip(); oneWire.write(0x44);：向總線發送復位脈沖后，跳過ROM選擇，直接對唯一掛在總線上的MT05S發出“轉換指令”（0x44），啟動溫度、濕度與EC測量；

• oneWire.read_bit()：讀取數據線電平，通過輪詢等待MT05S轉換完成；

• oneWire.write(0xBE)：START讀Scratchpad命令，讀取MT05S寄存器中的9字節數據；

• 使用OneWire::crc8()函數對前8字節進行CRC8校驗，與第9字節對比，保障數據完整性；

• 利用makeWord或位拼接方式將高低字節組合成16位整數，并根據MT05S數據手冊說明分別除以100.0或1000.0還原為含物理意義的數值；

• 通過串口打印溫度、濕度與電導率，便于在“串口監視器”窗口中實時查看測量結果。

4.3 演示文件說明

• MT05S_Arduino_Demo.ino：上述示例代碼文件，可直接在Arduino IDE中打開并上傳；

• MT05S_Arduino_OLED.ino（可選）：在MT05S_Arduino_Demo基礎上集成SSD1306 OLED顯示，將測量結果以文本形式在0.96″ OLED屏上實時顯示；需要在代碼開頭添加對SSD1306與GFX庫的引用，示例如下：

  #include <Wire.h>
  #include <Adafruit_GFX.h>
  #include <Adafruit_SSD1306.h>
  #define SCREEN_WIDTH 128
  #define SCREEN_HEIGHT 64
  Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);
  
  void setup() {
    Serial.begin(9600);
    // 初始化OLED
    if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
      Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
      for (;;);
    }
    display.clearDisplay();
    display.setTextSize(1);
    display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
    display.println("MT05S Soil Sensor");
    display.display();
    delay(1000);
  }
  
  void loop() {
    // 讀取傳感器邏輯同上，只需在串口打印后增加OLED顯示代碼
    display.clearDisplay();
    display.setCursor(0, 0);
    display.print("T: ");
    display.print(temperature, 2);
    display.println(" C");
    display.print("M: ");
    display.print(moisture, 2);
    display.println(" %");
    display.print("EC: ");
    display.print(conductivity, 3);
    display.println(" mS/cm");
    display.display();
    delay(1000);
  }
  

• 該文件可在Arduino IDE中編譯，并在OLED模塊與MT05S模塊同時連接的情況下運行，實現本地數據顯示，免除串口監視器查看步驟；顯示效果為三行數據顯示：溫度、濕度與電導率。

4.4 注意事項與調試建議

• 上拉電阻應與MT05S數據線共用，一端連接至MT05S數據線（DQ），另一端連接至Arduino 5V，以保證1-Wire總線處于空閑時保持高電平；若上拉電阻值過大可能導致信號上升緩慢，影響通信穩定性；若過小則會加大靜態功耗，一般采用4.7kΩ最為合適；

• 在不同Arduino板上，若數字引腳使用了PWM或占用其他外設，需要在代碼中修改MT05S_PIN為對應引腳，并在連接時確保不與其他模塊沖突；

• 若在測量過程中發現讀數異?；駽RC錯誤，應首先檢查物理接線是否牢固、杜邦線是否接觸不良；其次可調整數據線引腳上的上拉電阻數值，或者縮短線路長度以減少電容負載；

• MT05S探頭若長期插入土壤會被泥土附著，建議定期拔出清洗探頭表面以保持測量精度；若土壤中鹽分濃度較高，可能對電導率測量造成影響，此時可在軟件層面加入溫度補償或數據濾波。

五、樹莓派端軟件實現與演示文件說明
本節針對Raspberry Pi 3B+系統環境進行設置，講解如何在Raspbian（現稱Raspberry Pi OS）系統中啟用1-Wire總線驅動、讀取MT05S數據，并提供Python示例腳本以便快速運行。

5.1 系統環境準備

• 操作系統：建議使用Raspberry Pi OS（32-bit）最新版本，可從樹莓派官網下載映像并燒錄至Micro SD卡中；

• 網絡連接：將樹莓派通過網線或Wi-Fi接入互聯網，以便下載操作系統更新與所需Python庫；

• SSH/桌面：可選擇在本地連接顯示器、鍵盤鼠標進行調試，或在另一臺PC通過SSH終端遠程登錄；

5.2 啟用1-Wire總線驅動
在樹莓派啟動后，打開終端并執行以下命令編輯/boot/config.txt文件：

sudo nano /boot/config.txt

在文件末尾添加一行：

dtoverlay=w1-gpio,gpiopin=4,pullup=on

該配置表示啟用GPIO4作為1-Wire總線引腳，并開啟內部上拉電阻（若使用外部4.7kΩ上拉可將pullup設置為off或直接刪除此參數）；保存并退出nano后，執行以下命令使更改生效：

sudo reboot

重啟后，檢查/sys/bus/w1/devices/目錄即可看到以28-開頭的設備文件夾，該編號即為MT05S的ROM Code。例如：28-060504030201 。

5.3 Python示例腳本
在終端中創建一個Python腳本用于讀取MT05S數據并打印，以下示例代碼可保存為mt05s_read.py：

#!/usr/bin/python3
import time

# 請根據實際在/sys/bus/w1/devices/下的設備編號修改ROMCODE
ROMCODE = '28-060504030201'
device_file = '/sys/bus/w1/devices/' + ROMCODE + '/w1_slave'

def read_raw():
    """
    讀取設備文件的原始內容，共兩行
    """
    with open(device_file, 'r') as f:
        lines = f.readlines()
    return lines

def read_mt05s():
    """
    解析MT05S數據，返回溫度、濕度、電導率三元組
    """
    lines = read_raw()
    # 檢查第一行末尾是否包含"YES"以保證數據合法
    while lines[0].strip()[-3:] != 'YES':
        print("CRC check failed or incorrect data, retrying...")
        time.sleep(0.2)
        lines = read_raw()

    # 第二行中包含3個至少6個16進制數值，分別對應溫度、濕度、EC
    parts = lines[1].strip().split(' ')
    # 溫度高位與低位
    temp_hi = int(parts[0], 16)
    temp_lo = int(parts[1], 16)
    temp_raw = temp_hi * 256 + temp_lo
    # 濕度高位與低位
    moist_hi = int(parts[2], 16)
    moist_lo = int(parts[3], 16)
    moist_raw = moist_hi * 256 + moist_lo
    # 電導率高位與低位
    ec_hi = int(parts[4], 16)
    ec_lo = int(parts[5], 16)
    ec_raw = ec_hi * 256 + ec_lo

    # 轉換為物理量
    temperature = temp_raw / 100.0      # 單位：℃
    moisture = moist_raw / 100.0        # 單位：%
    conductivity = ec_raw / 1000.0      # 單位：ms/cm

    return temperature, moisture, conductivity

if __name__ == "__main__":
    print("------- MT05S Soil Sensor Reading Demo -------")
    print("ROM Code = {}".format(ROMCODE))
    print("---------------------------------------------")
    while True:
        try:
            t, m, e = read_mt05s()
            print("Temperature(C) = {:.2f} | Moisture(%) = {:.2f} |
             EC(ms/cm) = {:.3f}".format(t, m, e))
        except FileNotFoundError:
            print("Device file not found. Check ROMCODE or wiring!")
        except Exception as ex:
            print("Error reading MT05S:", ex)
        time.sleep(1)

腳本說明：

• 將ROMCODE替換為實際設備目錄名稱，可通過命令ls /sys/bus/w1/devices/獲?。?/span>

• read_raw()函數負責打開并讀取MT05S對應的w1_slave設備文件，共返回兩行文本，第一行末尾的“YES”/“NO”表示CRC校驗結果；若不為“YES”，則循環等待并重試；

• 第二行按空格分隔后，前三對字節分別為溫度、濕度與電導率的高低八位，使用16進制轉換后組合成整數，最后通過除以100.0或1000.0轉化為實際工程物理量；

• 在主循環中，捕獲讀取過程中可能出現的FileNotFoundError與其他異常，提示用戶檢查接線或ROMCODE；

將腳本保存至樹莓派，并賦予可執行權限：

chmod +x mt05s_read.py

然后運行：

sudo ./mt05s_read.py

即可在終端中每秒輸出一次MT05S測量的溫度、濕度與電導率數值。

5.4 演示文件說明

• mt05s_read.py：上述Python示例腳本，實現MT05S讀數解碼與打??；

• mt05s_wiring.pdf：接線說明PDF，可包含文字與箭頭示意圖，建議將MT05S VCC/GND/DATA與Raspberry Pi對應引腳連接示意畫出；

• requirements.txt（可選）：包含Python環境依賴包（由于示例僅使用標準庫，無額外依賴，可忽略）；

• README.md：對項目進行簡要說明，包括在項目根目錄進行的操作步驟、注意事項、ROMCODE查找方法等；

以上文件可打包成.zip或.tar.gz格式分發，用戶僅需復制至樹莓派后解壓，并根據README提示運行即可。若需要在系統啟動時自動運行腳本，可將運行命令插入/etc/rc.local或創建systemd服務。

六、測試與校準建議
在實際部署中，為保證MT05S的測量精度與穩定性，需對傳感器進行初步測試與環境校準，以適應不同土壤類型與溫度環境的差異。

6.1 出廠測試驗證

• 將MT05S探頭懸空置于空氣中，讀數應接近0%濕度，且溫度應接近環境溫度；

• 將探頭插入已知含水量的土壤樣本（可使用標準土壤濕度杯測法獲取真實體積含水率），記錄輸出值并與理論值對比，判斷傳感器誤差；

• 若需要測量電導率功能，可將探頭放入已知電導率溶液（如50 μS/cm、1000 μS/cm標準溶液）中，驗證EC讀數準確性；

6.2 現場校準方法

• 溫度校準：可在0℃冰水混合物與25℃室溫水中分別測量MT05S溫度讀數，記錄實際溫度與輸出溫度的偏差，如存在系統性誤差可在軟件端做偏移修正；

• 濕度校準：選取若干不同比例（如5%、15%、25%～35%）的土壤樣本，將其烘干后按重量補加一定質量的水，保證土壤達到預期體積含水率，用MT05S測量并對比理論值，擬合線性或曲線回歸系數，用于軟件端換算；

• 電導率校準：在常見農業土壤肥料環境下，土壤電導率會受到養分含量與土壤溫度影響，建議用戶自行使用標準KCl溶液做多點校準，獲取對應EC讀數；軟件可根據溫度值使用內置溫度補償公式對EC進行校準；

6.3 注意事項

• MT05S探頭上的絕緣層需保持清潔，若長時間埋土，泥土黏附會導致導電性能異常，可定期用干凈水沖洗或酒精擦拭探針；

• 在不同土壤類型（沙土、壤土、黏土等）測量時，土壤顆粒結構與電導率特性存在差異，校準曲線應針對實際現場土壤進行多點采樣；

• 電導率與濕度并不等價，若土壤含鹽量高可導致EC讀數偏高，應結合濕度值與溫度值進行綜合分析；

• 推薦在關鍵測量節點設置軟硬件濾波功能，例如在軟件端對測量值進行移動平均、低通濾波或中位數濾波，以減少偶發誤差；

七、演示文件與源碼匯總
以下為本次方案所包含的演示文件與源碼清單，用戶可直接下載后參考運行，并根據實際需要進行二次開發：

1. MT05S_Arduino_Demo.ino：Arduino Uno示例代碼，用于讀取MT05S并打印至串口；

2. MT05S_Arduino_OLED.ino：Arduino Uno示例代碼，集成SSD1306 OLED顯示，實現本地數據顯示；

3. mt05s_read.py：Python腳本，用于Raspberry Pi實時讀取MT05S溫度、濕度與EC數據；

4. mt05s_wiring.pdf：接線圖文檔，包含Arduino與樹莓派兩種接線示意圖；

5. README.md：項目說明文檔，介紹各示例文件作用、運行環境與步驟；

6. requirements.txt：Python依賴列表（本示例代碼僅依賴標準庫，無需額外安裝，可不包含該文件）；

7. MT05S_User_Manual.pdf：來自MT05S生產商官方的用戶手冊（包括寄存器說明、命令時序、出廠校準報告等），可作為參考文檔；

上述文件可統一打包發布或托管至GitHub、GitLab等代碼倉庫，便于團隊協作與后續維護。

八、擴展應用與系統優化
除基礎數據采集功能外，用戶還可根據需求對系統進行進一步擴展與優化，以提升系統的實用性與智能化水平。以下列出若干可選擴展方向，供讀者參考：

8.1 引入無線傳輸模塊，實現遠程監測

• LoRa無線模塊：可選RAKWireless RAK811、SX1278或MT05S兼容的LoRa外設，將Arduino或樹莓派側的采集數據通過LoRa網絡發送到中心網關，實現遠距離無線覆蓋；

• Wi-Fi模塊：對于具有Wi-Fi信號覆蓋的場景，可在Arduino側選用ESP8266、ESP32等開發板，將MT05S數據通過MQTT或HTTP協議推送至云平臺；在Raspberry Pi側可直接使用內置Wi-Fi，運行Python腳本時將數據上傳至數據庫或Web服務器。

8.2 本地Web服務器與圖形化界面

• 在Raspberry Pi上安裝輕量級Web服務器（如Flask、Django或Node.js），開發簡單Web頁面，將MT05S測量值以曲線或表格形式呈現，并支持歷史數據查詢；

• 配置樹莓派攝像頭，將土壤區域環境情況實時拍照，與濕度數據結合生成可視化報告；

8.3 數據庫與遠程存儲

• 將MT05S數據存儲至SQLite、MySQL或InfluxDB，可以方便后續數據分析與可視化；樹莓派端可編寫Python腳本周期性讀取并寫入數據庫，或者通過Python定時任務（cron）實現自動化；

• 若部署環境具備公網或VPN，可搭建Node-RED、ThingSpeak、AWS IoT等云端服務，將數據實時上報，實現在線監測與預警推送；

8.4 多路傳感與數據融合

• 在相同1-Wire總線上若需多個MT05S測量不同位置的土壤濕度，可將多只MT05S并聯至同一數據線，利用其唯一的ROM Code區別不同設備，并在軟件中循環查詢；

• 可結合其他傳感器（如DS18B20溫度傳感器、DHT22環境溫濕度傳感器、光照傳感、CO2傳感、PH電極等），實現對環境參數的多維度采集與分析；

• 通過樹莓派或單片機側算法將不同傳感器數據進行關聯，如在土壤溫度過低時推送加熱或防凍預警；

8.5 低功耗優化與現場供電

• 若系統需長時間在野外或無電源區域運行，可采用鋰電池+太陽能板的組合為Arduino或樹莓派供電，并在程序中采用深度睡眠或間隔采樣策略降低功耗；

• MT05S本身待機電流極低，結合低功耗主控板（如ESP32-Low Power或STM32L系列）可進一步延長續航時間；在節點與網關間使用LoRa通信，減少Wi-Fi或GPRS模塊的高功耗；

8.6 系統穩定性與防護

• 在土壤環境酷熱或嚴寒的地區，可為MT05S探頭配備防護套（例如聚四氟乙烯涂層或硅膠薄膜）以防止長時間暴露造成傳感失準；

• 在移動設備或震動頻繁場所，需對電路進行防震設計，選用抗拉扯杜邦線或屏蔽線纜，并給電子元器件做好固定；

• 建議在電源輸入端加入TVS二極管或保險絲，對電源突波與靜電進行保護，避免在雷雨季節或沙塵天氣損壞設備。

九、總結
本方案圍繞MT05S 1-Wire土壤濕度傳感器，集成了Arduino Uno與Raspberry Pi 3B+兩種主控方式，詳細說明了優選元器件型號、作用、選用理由以及功能實現，涵蓋硬件接線、Arduino示例代碼、樹莓派Python腳本、演示文件說明與測試校準建議，滿足了用戶對“基于MT05S的土壤濕度傳感（接線圖+演示文件+Arduino和樹莓派源碼）”的需求。本方案采用模塊化設計，留有豐富的擴展接口與升級空間，便于在“智能農業+物聯網”場景中根據實際需求進行功能拓展與性能優化。通過本文，用戶可快速完成土壤參數采集系統的原型搭建，并在后續通過數據存儲、云平臺對接與智能算法實現精準灌溉、環境監控與決策支持，最大化發揮MT05S高精度、低功耗與易集成的優勢，為智慧農業與環境監測應用提供參考與借鑒。