基于单片机的模拟智能灌溉控制系统

基于单片机的模拟智能灌溉控制系统

摘要

随着农业生产水平的不断发展以及全球水资源的日趋紧张，世界各国都在积极探索行之有效的节水途径和措施。智能灌溉控制系统就是为了解决水资源不足、提高灌溉效率而发展起来的。本文研究的单片机智能灌溉控制系统，是对土壤的温湿度进行实时监控，参考实际温度值设定适宜的湿度下限值，并按照设定的湿度值进行相应的灌溉。

该智能灌溉控制系统以STC89C52单片机为核心，主要由温湿度传感器DHT11模块、按键输入模块、显示模块、水泵模块等组成；软件选用C语言编程。该系统的功能是：根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，若检测到的土壤湿度值低于系统所设定的最低湿度值，系统则自动启动系统，进行灌溉。通过对硬件实物的测试，系统能够比较成功的实现目标功能。

【关键词】单片机；传感器；LED显示；水泵；灌溉

Simulator smart irrigation control system based on single

chip microcomputer

Abstract

As the level of agricultural production and the continuous development of global shortage of water resources,countries in the world are actively exp loring effective ways and measures for water conservation.Intelligent irrigati on control system in order to solve the problem of water resources,improve t he efficiency of irrigation and developed.This paper studies theintelligen t irrigation control system,temperature and humidity in the soil was monit ored in real time,refer to the actual temperature value setting and humidit y limit appropriate value,according to the set humidity value for the cor responding irrigation.

The intelligent irrigation control system based on STC89C52single chi p microcomputer as the core,mainly by the temperature and humidity sensor DHT11module,key input module,display module,pump module;soft wareused C language programming.The function of this system is: accordin g to thesoil moisture,soil moisture sensor to detect soil humidity,if the detected valueis lower than the lowest humidity system setting,automati c starting system,irrigation.By physical testing,system can realize th

e function o

f relatively successful.

【Key words】Single-chip Microcomputer；Sensor；LED Display；Water Pump；

Lrrigation

目录

1 绪论 ........................................... 错误！未定义书签。

1.1课题研究背景................................ 错误！未定义书签。

1.2课题研究的目的和意义 (1)

1.3国内外现状................................. 错误！未定义书签。

1.3.1国内研究现状.......................... 错误！未定义书签。

1.3.2国外研究现状.......................... 错误！未定义书签。

1.4本文主要工作 (3)

2 系统总体设计 (4)

2.1系统功能要求 (4)

2.2系统总体设计方案 (4)

3 系统硬件设计 (5)

3.1硬件电路总原理图 (5)

3.2STC89C51单片机的硬件结构 (5)

3.2.1单片机的结构及信号引脚 (6)

3.3电源供电模块 (7)

3.4单片机控制模块 (8)

3.4.1单片机的最小系统 (8)

3.4.2 单片机控制的电路设计 (8)

3.5湿度采集模块 (9)

3.5.1温湿度传感器DHT11的原理 (9)

3.6液晶显示模块 (10)

3.6.1 LCD1602液晶模块简介................. 错误！未定义书签。

3.6.2 LCD1602的引脚及电路设计............. 错误！未定义书签。

3.7按键输入模块 .............................. 错误！未定义书签。

3.8水泵增湿模块 .............................. 错误！未定义书签。

4 系统软件设计 ................................... 错误！未定义书签。

4.1程序设计.................................... 错误！未定义书签。

4.1.1主程序流程及相关说明.................. 错误！未定义书签。

4.2主程序代码.................................. 错误！未定义书签。

5 测试结果与分析 (17)

5.1测试环境 (17)

5.2测试结果 (17)

6 调试与使用说明 ................................ 错误！未定义书签。

7 结论 ........................................... 错误！未定义书签。参考文献 .......................................... 错误！未定义书签。致谢 ............................................ 错误！未定义书签。附录1 元器件清单................................. 错误！未定义书签。附录2 基于STC89C52单片机的智能灌溉控制系统PCB图错误！未定义书签。附录3 DHT11模块代码 ............................. 错误！未定义书签。附录4 液晶显示模块代码........................... 错误！未定义书签。

1绪论

1.1课题研究背景

水资源是人类生产生活最关键的自然资本，亦是贯穿社会发展和国民经济的最首要的基础资源。但我国当今水资源存在着两个方面的主要问题：第一个问题是水资源贫乏。虽然我国水资源的总量居全球第六位，可人均占有量却只有2500立方米，仅仅只达到了世界人均水量的四分之一，是全世界人均水资源最贫乏的国家之一。第二个问题是水资源的严重污染和浪费。就全中国而言，我们对水资源的利用率仅为45%，而那些水资源利用率高的国家已经达到了70%--80%，因此，提高水资源的利用率，对于解决我国的农业灌溉用水和缓解水资源紧缺非常重要[1]。

经过几十年的快速发展，我国的节水智能灌溉技术初步形成了其技术体系，并且在某些方面已经达到或接近了国际先进水平，但由于受到我国经济发展水平及科研体制的限制，我国的智能控制灌溉技术与一些发达国家仍然存在着相当大的差距。随着我国水资源供需矛盾的日益加剧，农业用水分配额减少的问题势必日益突出，同时为了缓解我国水资源短缺对我国农业发展造成的压力，如何快速发展我国的节水智能控制灌溉技术及其配套设施，从而缓解我国农业用水压力已经成为一个不容忽视的问题[1]。

1.2 课题研究的目的和意义

农业是人类社会赖以生存的最古老也是最重要的行业，农业的发展从长远来打算主要存在着两个方面的问题。一个是水资源的问题、另一个是科技发展方面的问题。而现阶段我国包括灌溉用水和降水在内的农田利用率很低，单位立方水生产粮食的能力大约为0.84kg，而以色列等一些发达国家大多数都在2kg以上，差距很大。为了提高灌溉水的利用率，为了保证全中国人口的粮食安全，使单位立方水生产粮食的能力得到提高，依靠传统的灌溉方式是很难达到的，必须从高新技术入手，在管理上下功夫，从过去的“浇地”思想观念转变为“浇植物”的思想观念。做到作物生长需要多少水，灌溉系统就能及时而准确地提供多少水。要实现这一目标，只有发展先进的灌溉系统，使灌溉过程达到自动控制才有可能。因此实现灌溉系统的智能控制，对节水、提高灌溉水的利用率以及对我国的粮食安全将起到极为重要的作用，具有重要的实现意义[3]。

1.3 国内外现状

1.3.1国内研究现状

我国一直以来都非常重视灌溉设备的研制，但由于自主开发程度低，且有影响的成果较少，所以我国的灌溉设备大多数都是通过引进国外的成果，可以说我国对于智能灌溉控制技术的研制真正开始于“九五”期间。目前我国在智能灌溉控制系统方面还处于研制、试用阶段，能真正投入应用，并且应用广泛的智能灌溉控制器还不多见[5]。

节水农业的核心就是节约用水和提高农业用水率，是现代化农业的重要内涵，其核心是在有限水资源的条件下，通过采用先进的工程技术、适宜的农业技术和用水管理等综合技术措施，充分提高农业用水利用率和水的生产效率及效益，保证农业持续稳定发展。面对World Trade Organization的挑战，节水农业更应该赋予其新的内涵，其内涵应扩展为节水、高产、高效、优质的农业[5]。

要发展节水农业最基本的工作就是要有先进的节水灌溉技术，适当的技术是节水农业发展的前提条件，研究和开发节水灌溉技术，对提高节水农业的效益有很大的帮助。因此，我们非常有必要对现状节水灌溉技术，节水的水平以及技术的适应性，发展现状及存在问题做认真分析，为真正实现提高农业用水效率和水的生产效率打好基础[5]。

结合我国各地区特点，认为适宜各地区推广应用的节水农业技术主要有，渠道防渗技术、低压管道输水技术、地面灌水技术、雨水利用技术、农业节水配套技术、劣质水利用技术及农业节水管理等技术[5]。

1.3.2国外研究现状

西方的一些先进国家，运用先进的电子技术、计算机和控制技术，在节水灌溉技术方面起步较早，并日趋成熟。这些国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调模式控制，到当前应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简单[5]。

在美国，早在1984年，Benami和Offen公司就开发了一套节水灌溉控制器，通过监测土壤水分来确定是否打开灌水阀门，Phene和Howell分别在灌溉系统的控制中使用了土壤湿度传感器，通过土壤水分传感器把湿度反馈给控制系统，根据传感器获得的数据决定是否灌溉，是作物根部总跟保持一定的湿度[5]。

加拿大、澳大利亚和韩国等国家和地区都有发开成功并形成系列的灌溉控制器产品，其中比较有代表性的如澳大利亚的HARDIE IR-RGATION公司的灌溉控制器，已形成了MICRO-MASTER、RAINJET等多个系列几十种型号的产品[5]。

1.4本文主要工作

经过对大量关于智能灌溉系统、单片机、传感器等文献的学习与研究，本文对基于单片机的智能灌溉控制系统的设计作出了较为详细的介绍，并且还做出了硬件实物，经操作测试，符合目标要求。本论文的内容安排如下：第一章，主要介绍了智能灌溉控制系统的研究背景、目的与意义以及国内外智能灌溉系统的发展现状。对整个论文的书写以及毕业设计的方向起引导作用。

第二章，对整个系统设计做了一个规划。系统需要实现什么样的功能？怎样设计才能实现这样的功能？

第三章，对整个灌溉系统的硬件部分进行一个设计，先介绍了系统工作的总原理、总电路，然后再是一一对每个模块进行介绍，将每个模块的电路设计、功能以及一些引脚的特性加以介绍。

第四章，对系统的软件部分进行设计，根据系统需要实现的功能以及各元件的特性，设计出一个总的程序流程图，然后再编写出能够实现此功能的源程序和主要功能模块的程序。

第五章，对硬件实物进行测试并对测试的结果进行分析，并介绍一下测试的环境，然后附上各个阶段的状态图，并加以相应的解释。

第六章，介绍程序的调试过程以及将编写好的程序录入到单片机中的过程。

第七章，结论。介绍了在毕业设计的整个过程中，我所做的准备工作、碰到的困难、学到的东西以及自己的感想。

最后，在论文的末尾，我介绍了整个设计过程中所参考的文献，对老师、同学、父母的致谢和一些程序、元件清单等的附录。

2.1系统功能要求

自动灌溉控制系统要实现的具体任务：

1）本设计采用STC89C52RC单片机为灌溉系统的主控芯片，外接土壤温湿度传感器模块、电源模块、水泵驱动模块、LCD1602液晶显示模块和按键模块。

2）使温湿度传感器对土壤的实际温湿度进行实时监测，并且把检测到的实际温湿度值的数字信号传送给单片机，单片机对其进行处理之后再将实际温湿度值显示在液晶显示屏上。

3）使用者可以通过按键自行调节温湿度的下限值，当传感器检测到的湿度值低于设定湿度值的10%时，启动继电器，开启水泵，进行灌溉，当检测到的湿度值达到设定值时，继续灌溉直至湿度值高于设定值10%再停止灌溉。本系统的温度值仅仅是一个参考值，用户可以根据液晶显示屏上显示的实际温度来设定相应而合理的湿度下限值。

4）本设计用一个绿色指示灯代表水泵模块，当指示灯亮起时，表示正在进行灌溉，当指示灯熄灭时，表示停止灌溉。

2.2系统总体设计方案

本设计利用STC89C52单片机设计了自动灌溉系统，利用温湿度传感器检测土壤的温湿度，将采集到的温湿度传送到单片机芯片，单片机根据温湿度控制是否进行灌溉，如果需要灌溉，那么单片机的一个引脚将置高电平，给水泵驱动芯片信号，打开水泵抽水，实现自动灌溉（即绿色指示灯亮起）。设计还配有一块LCD1602液晶显示器，用于显示土壤温湿度实际数值和设定用户温湿度值。系统还配有4个独立按键辅助设定温湿度值。自动灌溉系统方框图如图2-1所示。

图2-1 自动灌溉系统整体设计框图

3.1 硬件电路总原理图

系统硬件部分由单片机核心控制模块、温湿度采集模块、按键输入模块、水泵驱动模块、液晶显示模块、供电模块等组成，硬件系统的总电路图如图3-1所示。核心控制模块由STC89C52RC芯片、排阻、复位和晶振电路组成；按键输入模块由4个独立按键组成；水泵驱动模块由二极管和绿色指示灯组成，显示模块由LCD1602显示屏完成，温湿度数据采集和转换由DHT11芯片完成。

图3-1 系统总电路图

3.2 STC89C51单片机的硬件结构

STC89C52RC是STC公司出产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具备8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止

工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止，最高运作频率35MHz，6T/12T可选[10]。

3.2.1单片机的结构及信号引脚

1）STC89C52RC单片机的特性（如表3.1所示）

表3.1 STC89C52RC单片机的特性

2）芯片引脚介绍：

图3-2为STC89C52单片机的引脚封装图。

图3-2 STC89C52引脚封装图

表3.2为单片机的引脚功能说明。

表3.2 STC8C52引脚功能说明

3.3 电源供电模块

为整个系统的各个模块供电是对于一个完整的电路来讲的首要问题，为了克服STC89C51单片机在实际的操作过程中因容易受到外来因素的干扰而出现程序跑飞或陷入死循环等现象，这就需要为STC89C52RC单片机系统配置一个稳定可靠的电源模块。本设计采用的是两个电源接口，连接外部电源，图3-3是电源模块原理图。

图3-3 电源模块原理图

3.4 单片机控制模块

3.4.1单片机的最小系统

单片机是一个完整电路系统的核心控制部分，控制着整个系统是否能成功运行并达到设定的目标。单片机的最小系统由晶振电路和复位电路组成，如图3-4是复位和晶振部分的原理图。

图3-4 复位和晶振部分原理图

（1）复位电路

在系统开始运行的时候，都需要对系统进行一个初始化，而在单片机的最小系统中，复位电路就是为了把电路系统初始化而存在的，复位电路的原理就是在将单片机的电阻和电容接在单片机的复位引脚RST上，实现一个上电复位，只有当复位电平持续两个机器周期以上时复位才有效。具体的数值可以由RC电路计算出来。

（2）晶振电路（时钟电路）

只要是一个完整的单片机系统，就一定会有晶振，晶振是通过一种能把机械能和电能进行相互转化的晶体在共振的状态下进行工作，从而提供稳定而精确的单频振荡。晶振在整个单片机系统里的作用是不可或缺的，它与单片机的内部电路相结合，产生一个单片机所需要的时钟频率，晶振提供的时钟频率越高，单片机的运行速度就会越快，单片对整个系统所执行的一切指令都是建立在晶振提供的这个时钟频率之上的。

3.4.2 单片机控制的电路设计

在整个系统中，单片机外接电源供电模块、温湿度采集模块、按键输入模块、显示模块和水泵驱动模块（此系统用一个绿色的指示灯来代替）。当电源为整个系统供电后，温湿度采集模块和按键输入模块对单片机提供数字信号，单片机再依据编写的程序指令来控制显示屏的显示结果以及水泵是否启动继电器进行灌

溉（绿色指示灯是否亮）。图3-5是单片机控制模块（MCU）原理图。

图3-5 MCU原理图

3.5湿度采集模块

3.5.1温湿度传感器DHT11的原理

1）DHT11的概述

DHT11传感器是一款温湿度复合传感器，它和单片机之间工作时不需要进行A/D模数转换，直接输送给单片机的信号就是已校准的数字信号，由于它的这一性能，所以专用于温湿度传感技术和数字模块采集技术方面，以确保产品有极高的稳定性与可靠性。传感器的内部结构由一个电阻式感湿原件和一个NTC 测温元件组成，同时还与一个高性能的8位单片机相连接。因此，该产品具有体积小、接口简单、品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等特点，性价比极高。也正是由于DHT11传感器的这些优势，使它在自动控制和家电品领域中拥有较高的应用价值。图3-6为温湿度采集模块系统原理图。

图3-6 温湿度模块系统原理图

2）DHT11的引脚及硬件电路设计

DHT11传感器采用的是4针单排引脚封装。引脚说明如表3.4所示

表3.4 DHT11引脚说明

DHT11温湿度传感器有4个引脚，其中第一和第四个引脚分别接电源正极和接地，第三个引脚置空，第二个引脚和STC89C52单片机的p2.4引脚连接，当接通电源后，主机（微处理器）发送一次开始信号，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机的开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40位的测量数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据。当DHT11接收到开始信号后触发一次温湿度采集，如果没有接收到mcu发送的开始信号，DHT11不会主动对温湿度进行采集。采集数据后转换到低速模式。

3）DHT11特性（如表3.5所示）

表3.5 DHT11特性

3.6 液晶显示模块

3.6.1 LCD1602液晶模块简介

本系统的显示器采用的是LCD1602液晶显示器，它专门用于数字、字母、符号等的显示。同时它也是一个 2 行×16 个字符的字符型液晶显示器。它是由32 个字符点阵块组成的，而每个字符点阵块又由5×7 或5×11 个点阵组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，可以显示ASCII 码表中的所有可视的字符。图3-7为液晶显示模块系统原理图。

液晶显示模块和单片机的p0端口连接，单片机会把传感器传送给它的数字信号进行处理后把实际温湿度值和设定的温湿度下限值显示在显示屏上。

图3-7 液晶显示模块系统原理图

3.6.2 LCD1602的引脚及电路设计

LCD1602采用标准的16脚接口，其中各引脚的功能如下（表3.3）：

表3.3 LCD1602各引脚的功能

LCD1602的第1和第2号引脚分别接GND和VCC，第3引脚VEE没有接，这个脚是控制屏幕对比度的。可以将电位器的两端分别接VCC和GND，中间端接LCD1602的第3脚。第4号脚与单片机的P1.0端口连接，第5号引脚接地，第6号引脚与单片机的p1.1端口连接，第7—14号引脚与单片机的p0.0—p0.7端口连接，第15和16号引脚分别接VCC和GND。当单片机与LCD1602显示屏电路连接好后，只要把控制液晶显示模块的程序下载到单片机中，单片机就能控制显示屏的显示结果。本设计显示屏能够分别显示温湿度的实际值和设定值。

3.7 按键输入模块

本设计的按键输入模块是由4个规格为6*6*5的四脚按键构成的，S1接单片机的p2.3，具有增加设定温度值的功能；S2接单片机的p2.2，具有降低设定温度值的功能；S3接单片机的p2.1，具有提高设定湿度值的功能；S4接单片机的p2.0，具有降低设定湿度值的功能（每次按键后增减的幅度值为1）。用户可以根据植物生长适宜的湿度环境来设定相应的温湿度值。图3-8是按键输入模块的系统原理图。

图3-8 按键输入模块系统原理图

3.8 水泵增湿模块

水泵增湿模块与单片机的p1.5连接，当传感器检测的湿度值低于设定值10%时，单片机给IN4148开关二极管一个正向电压，这是二极管的电阻很小，电路处于导通状态，相当于接通一个开关，使水泵进行灌溉（绿色指示灯亮），在灌溉的过程中，当传感器检测到的湿度值高于设定值10%时，单片机又给二极管一个反向电压，这是二极管的电阻值就会很大，相当于一只断开的开关，使水泵停止灌溉（绿色指示灯灭），将程序录入单片机后，通过单片机对二极管的控制便能控制水泵是否进行灌溉。图3-9是水泵模块的系统原理图。

图3-9 水泵模块系统原理图

4 系统软件设计

4.1程序设计

4.1.1主程序流程及相关说明

首先依照系统所要实现的功能和实现这个功能的原理，设计一个主程序流程图，智能灌溉控制系统工作流程图如图4-1所示。然后按照这个流程图在Keil μVision3软件中进行程序的开发（设计与编译）。接通电源后开始，进行单片机数据初始化、显示器初始化、传感器采集数据并显示到显示器上，接着判断是否处于灌溉状态和按键扫描。程序循环扫描设定按键是否被按下，当按键按下时，进入设定模式，设定温湿度值下限，若没有按下按键则继续采集温湿度值。接着返回到测量程序，若处于灌溉状态，则当检测到的湿度值高于设定值10%时停止灌溉，若处于非灌溉状态，则判断检测到的湿度值是否小于设定值的10%，若小于，则启动水泵灌溉，若不小于，则继续采集温湿度，如此循环进行下去

图4-1 智能灌溉控制系统的主程序流程图

4.2主程序代码

1）主程序:

void main()

{

uchar i,j=100;

init_1602(); //初始化1602

while(1)

{

j++;////利用j的累加刷新显示1206的频率，

if(j>250)//

{

j=0;

display（）; ////调用温度湿度读取函数显示实际温度湿度}

//检测按键S1按下，温度值加1

k[0]=k[1];

k[1]=s4;//温度加

if(k[0]&&(!k[1]))

{

set_temp++;

}

//检测按键S2按下，温度值减1

k[2]=k[3];

k[3]=s3;//温度减

if(k[2]&&(!k[3]))

{

set_temp--;

}

//检测按键S3按下，湿度值加1

k[4]=k[5];

k[5]=s2; //湿度加

if(k[4]&&(!k[5]))

{

set_rh++;

}

//检测按键S4按下，湿度值减1

k[6]=k[7];

k[7]=s1; //湿度减

if(k[6]&&(!k[7])) //实际与设定比较

{

set_rh--;

}

}

}

2）读取温度与湿度值代码如下：

void RH()

{

//主机拉低18ms

DS=0;

delay_ms(18);

DS=1;

//主机拉高20-40us

delay_us(10);

if(!DS) //T !

{

sum=2;

while((!DS)&&sum++);

sum=2;

while((DS)&&sum++);

rh_h_temp=COM();

rh_l_temp=COM();

temp_h_temp=COM();

temp_l_temp=COM();

check_temp=COM();

DS=1;

sum_temp=(temp_h_temp+temp_l_temp+rh_h_temp+rh_l_temp);

if(sum_temp==check_temp)

{

rh_h=rh_h_temp;

rh_l=rh_l_temp;

temp_h=temp_h_temp;

temp_l=temp_l_temp;

check=check_temp;

}//fi

}//fi

}

3）显示实现温湿度的程序:

void display(void)

{

RH(); //读DH113函数

write_com(0XC8); //发送显示指令

write_date(temp_h/10%10+48);//显示温度的十位

write_date(temp_h%10+48); //显示温度的个位

write_date('C'); //显示温度的字符C

write_com(0X88); //

write_date(rh_h/10%10+48);

write_date(rh_h%10+48);

write_date('%'); //显示湿度的表示比例的字符%

//显示设定温度湿度

write_com(0XCD);

write_date(set_temp/10%10+48);

write_date(set_temp%10+48);

write_date('C');

write_com(0X8D);

write_date(set_rh/10%10+48);

write_date(set_rh%10+48);

write_date('%');

if(rh_h<(set_rh-10))

kk=0;

else if(rh_h>(set_rh+10))

kk=1

基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计

基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计摘要： 水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20％左右。近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。 发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50％左右。目前，我国农业用水比重已从1980年的88％下降到目前的70％左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。 我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。 本次设计是采用PLC控制多路不同的土壤湿度，浇灌的开启和停止完全由土壤的湿度信号控制，能使土壤的湿度值保持在作物生长所需要的最佳范围之内。这样既有利于作物的生长，又能节约宝贵的水资源。 关键词：自动浇灌; PLC; 湿度传感器；农业自动灌溉系统

基于单片机的自动灌溉系统设计【文献综述】

毕业设计开题报告 电子信息工程 基于单片机的自动灌溉系统设计 一、前言 单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械。 单片机应用的主要领域有： 1）智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制，升级换代，提高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。 2）办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。 3）商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。 4）工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。

5）智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次，强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。 6）智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片属专用型单片机。 7）汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。 8）航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言而喻. 单片机的功能是靠程序驱动实现的，通过编程将程序烧写到单片机内部，控制芯片各个引脚在不同时间不同的电平输出，进而控制与这些引脚连接的外围电路电气状态。 随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向发展. 基于单片机的自动灌溉系统，是以数字化控制为基础，配合传感器技术设计的。湿度传感器实时监测土壤湿度并得到一个模拟的电压值，通过的A/D转换，我们可以得到电压值的数字信号，然后我们可以把该数字信号输入单片机，在单片机中进行相关的数字处理，得到一系列的控制信号输出，来控制外围设备的运行，如报警声、数码管的数值显示、阀门的开关从而得到对灌溉的控制。另外可以通过修改软件的方法，来修改灌溉的水量和时间。[1-6] 二、主题 2.1研究背景及意义 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择，也是今后学习更高级芯片

基于单片机的模拟智能灌溉控制系统

基于单片机的模拟智能灌溉控制系统 摘要 随着农业生产水平的不断发展以及全球水资源的日趋紧张，世界各国都在积极探索行之有效的节水途径和措施。智能灌溉控制系统就是为了解决水资源不足、提高灌溉效率而发展起来的。本文研究的单片机智能灌溉控制系统，是对土壤的温湿度进行实时监控，参考实际温度值设定适宜的湿度下限值，并按照设定的湿度值进行相应的灌溉。 该智能灌溉控制系统以STC89C52单片机为核心，主要由温湿度传感器DHT11模块、按键输入模块、显示模块、水泵模块等组成；软件选用C语言编程。该系统的功能是：根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，若检测到的土壤湿度值低于系统所设定的最低湿度值，系统则自动启动系统，进行灌溉。通过对硬件实物的测试，系统能够比较成功的实现目标功能。 【关键词】单片机；传感器；LED显示；水泵；灌溉

Simulator smart irrigation control system based on single chip microcomputer Abstract As the level of agricultural production and the continuous development of global shortage of water resources,countries in the world are actively exp loring effective ways and measures for water conservation.Intelligent irrigati on control system in order to solve the problem of water resources,improve t he efficiency of irrigation and developed.This paper studies theintelligen t irrigation control system,temperature and humidity in the soil was monit ored in real time,refer to the actual temperature value setting and humidit y limit appropriate value,according to the set humidity value for the cor responding irrigation. The intelligent irrigation control system based on STC89C52single chi p microcomputer as the core,mainly by the temperature and humidity sensor DHT11module,key input module,display module,pump module;soft wareused C language programming.The function of this system is: accordin g to thesoil moisture,soil moisture sensor to detect soil humidity,if the detected valueis lower than the lowest humidity system setting,automati c starting system,irrigation.By physical testing,system can realize th e function o f relatively successful. 【Key words】Single-chip Microcomputer；Sensor；LED Display；Water Pump； Lrrigation

智能化灌溉系统的设计与实现

智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言 我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。 由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述 针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测 采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。 当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。 调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测 通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输

基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计

基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计[摘要]介绍了可编程序控制器(PLC)在节水灌溉控制系统中的应用,系统具有手动灌溉模式,能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间;同时系统具有自动灌溉模式,通过内置程序把湿度传感器测定的土壤湿度信号输入到PLC,与土壤最佳含水量对比,进一步控制电机和电磁阀的启闭;为了减小水泵电机的启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,系统启动采用Y/启动。 [关键词]PLC;节水灌溉;土壤湿度;Y/启动;自动灌溉控制系统 当前,随着电气信息技术在节水灌溉工程中的应用,发达国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的灌溉控制器。而我国在开发自动灌溉控制系统方面与发达国家差距较大,还处于研制、试用阶段,随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展,开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景,而且具有巨大的社会效益[1,2]。 本文以PLC为核心,选用C40C型可编程控制器来开发了一套灌溉控制系统,所开发的控制系统能手动设置对各轮灌区定时灌溉,也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统。同时为了减少水泵电机启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,水泵电机采用Y/启动。 1PLC输入/输出点分配及系统结构框图 本文所选用的C40C可编程序控制器输入24点(X0~X23),输出16点(Y0~Y15),带有RS232口及日历/时钟功能,供电电源为24V直流或100~240V交流,同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展输入/输出口,系统中除湿度传感器为模拟信号外,其它输入/输出信号均为开关量,PLC各个输入/输出点分配情况见表1。

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法 智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 一、智能节水灌溉系统的功能设计 智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向

技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。 二、智能节水灌溉系统的设计背景 灌溉造成水资源大量浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 三、智能节水灌溉系统工作原理 灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号

基于单片机的节水灌溉自动控制系统设计

本科生毕业设计 摘要 自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下是制约我国高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。 控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。 该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。 关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1

本科生毕业设计 ABSTRACT The level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization.The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development.As to this condition,this paper mainly studies the water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2

灌溉系统自动化控制设计(一)

灌溉系统自动化控制设计（一） 李鸣 喷微灌系统的自动化，必须要有自动灌溉的控制器，甚至更多的装置，它们由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成一个控制系统。灌溉系统应当能够按照土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉（包括沟灌、喷灌、滴灌、渗灌），达到高产、高效和节水的目的。灌溉控制系统也应当适用于园林灌溉、庭院花圃、苗圃、果园、菜地的灌溉需要。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉，节能、省水，使菜地和农地产量和产品的质量明显提高。 智能化，精准化的自动灌溉控制技术是伴随着信息产业和计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步提高，并实现更加现代化和智能化的。 第一节. 概述 灌溉自动控制系统正在以前所未有的速度快速发展，快速的发展与目前信息产业发展的结合越来越紧密。总的来说，高速发展的控制技术与技术水平的提高不是人们能够想象得到的。目前，灌溉控制系统的在结构设计，通讯方式和传感器使用上已经出现了以下几种常见的控制系统。 基于物联网的灌溉控制系统。 物联网是基于传感器技术的新型网络技术，在现代农业中，大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络，通过各种传感器采集与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，可以帮助农户及时发现问题，准确地捕捉发生问题的地点，对耕作、播种、施肥、灌溉等田间作业进行数字化控制，使农业灌溉的各种资源，包括水资源的利用更加精准化和效率最大化。 基于物联网的无线传感器由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线通信形成的一个多跳自组织的网络。就是说传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。其主要目的是采集与处理该网络覆盖范围内监测参数的信息。无线传感网络在农业中的一个重要应用是在温室等农业设施中，采用不同的传感器和执行机构对土壤水分，空气温湿度和光照强度，二氧化碳浓度等影响作物生长的环境信息进行实时监测，系统根据监测到的数据将室内水、肥、气、光、热等植物生长所必需的条件控制到最佳状态，保证作物的增产增收。 基于单板机PLC的灌溉控制系统。 另一种是使用单板机PLC 开发的自动控制灌溉系统。它的设计工作原理是通过可编 程的PLC 控制灌溉电磁阀, 并采用管道输水，通过喷微灌系统来灌溉农田。PLC灌溉控制系统是一种可用于高可靠性环境的实时监测网络系统, 适用于各种需要对温度和湿度等环 境参数有监测要求的场合, 尤其是不方便布线的应用场合, 能对大范围内多点的温度和湿度等信息进行联网监测并记录。通过温度、湿度、液位、流量等传感器采集相应的数据信息, 经

基于单片机的智能浇灌系统设计

基于单片机的智能浇灌系统设计

第十一届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛 作品设计报告 室内自动浇花系统 Auto-watering System in our House 设 计 报 告 队伍编号： 参赛学校：西北民族大学 作者：沙苗宋开强周乾斌 指导教师：邓克岩贺艳萍 组别：□硕士组□本科组□高职组

摘要 在这个信息技术高速发展的社会中，智能控制为人们的生产生活带来了诸多便利。在家庭中，很多花草养殖爱好者由于工作、出差等原因对花草缺少照顾而由于产生许多烦恼。如何利用智能控制对此产生便利便是我们要加以研究的一个问题。 本系统是基于AT89C51单片机的家庭智能浇花系统, 使用YL-69作为土壤湿度传感模块，LCD1602作为显示数据的模块，蜂鸣器作为通知模块，按键是用来设定报警的数值。经过YL-69湿度传感器进行土壤湿度的采集，单片机AT89C51进行信息处理，输出控制信号，控制信号经过控制继电器控制水泵电源是否通断，从而完成自动浇水，浇水的同时蜂鸣器会发出声音提示。 关键词： AT89C51、YL-69、LCD1602、水泵 Abstract In the society,with the development Key words: AT89C51、YL-69、LCD1602、水泵

目录 1 引言................................. 错误!未定义书签。 2 系统设计 ............................. 错误!未定义书签。 2.1 方案论证........................ 错误!未定义书签。 2.1.1总体方案设计 ............... 错误!未定义书签。 2.1.2 芯片的选择................. 错误!未定义书签。 2.1.3 系统结构................... 错误!未定义书签。 2.2 系统硬件设置.................... 错误!未定义书签。 2.2.1 AT89C51主要性能参数 ....... 错误!未定义书签。 2.2.2 时钟电路................... 错误!未定义书签。 2.2.3 AT89C51的复位电路 ......... 错误!未定义书签。 2.2.4 YL-69土壤湿度传感器 ....... 错误!未定义书签。 2.2.5 ADC0832功能特点及引脚 ..... 错误!未定义书签。 2.2.6 ADC0832 的控制原理......... 错误!未定义书签。 2.2.7继电器 ..................... 错误!未定义书签。 2.2.8 蜂鸣器及按键............... 错误!未定义书签。

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统_中文

基于无线传感网络的精细农业智能节水灌溉系统 肖克辉2,1 ，肖德琴 2,1 ，罗锡文 1 (1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642； 2.华南农业大学大学信息学院，广州510624） 摘要：在精细农业相关应用和理论研究基础上，自行设计用于检测农业水分含量和水层高度的无线传感器，构建农田水分无线传感器网络体系结构，设计基于水分无线传感网络的智能节水灌溉控制系统，通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策，由灌溉控制系统实施定量灌溉，在水稻生长过程中的实际应用表明，该系统体现出可行性和高效性，有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。 关键词：无线传感网络；智能灌溉控制系统；精细农业；构架 0 前言 通过不同集成微型传感器的相互合作，无线传感网络常用于检测并获取监测对象中的各种信息。利用嵌入式信息处理和随机自组织无线网络，将信息发送到用户终端来实现“无处不在的计算”理念。基于无线传感网络的自动化、自组织和以数据为中心等特点，它能够应用于获取土壤水分数据，然后自动地将这些数据融合传输形成一个高效的田间水分数据采集平台，从而实现智能节水灌溉。 传统的田间灌溉通常由人亲自控制，而且需要大量的人力和物力，这将导致缺乏实时性和精确性，这也有悖于长期农业生产的发展趋势和水资源的可持续利用。无线传感网络被广泛地应用于精细农业和智能灌溉来克服上述存在的问题。 G Vellidis 和他的同事开发了一个典型的实时智能检测的传感器阵列来检测土壤水分，测试土壤水分使用现成的组件。这个阵列由一个位于中间位置的接收机组成，这台接收机连接在一台笔记本电脑和田间的多个传感器节点上。具有精密灌溉技术的集成传感器提供了一个闭环的灌溉系统，能够确定从智能传感器阵列的哪一位置将时间和数量输入到实时定位灌溉应用程序中。

基于单片机的智能抽水灌溉系统设计

毕业设计(论文) 课题名称基于单片机的智能抽水灌溉系统设计 学生姓名X X 学号0000000000 系、年级专业XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师SDWDSDSDDDSD 职称WDS 2016年5月18日

摘要 当今世界日新月异，在我们学过的历史中，有第一次工业革命，第二次工业革命，每次的革命都意味着技术的提升，解放人们的双手，纵观历史，我们会发现，科技是推动一切发展的根源，人们的欲望又推动着科技的发展，现在人们吃喝住行，愈来愈智能化，意味着生活一切的智能，现在人们已经开始追求智能的生活了，智能最多的是体现在了城市中，在农村很少有智能的东西，因此束缚了农民的劳动力，农村也需要智能也需要改革。 以前农民种植都是需要农民自己浇灌，很费时间和资源，农民也不能经常外出打工，因为农业智能化低，需要很多的劳动力，所以在这种矛盾中我们开始了智能抽水灌溉系统，目的就是解放农民的双手，让他们有更多的时间可以外出务工，增加家庭收入。 智能抽水灌溉系统是用51单片机为核心控制的，YL-69是一个传感器就是把土壤湿度信息传给单片机的，LCD1602是把数据读出来让人们可以直观的看到，蜂鸣器是一个喇叭有发出声音的作用。使用YL-69把湿度信息传给单片机，单片机来处理传输来的信息，判断怎么执行，然后将执行的信号发给各个控制器，这就完成了一个系统的功能了。 关键词：浇灌；YL-69；湿度；AT89C51单片机;水泵；LCD1602 I

ABSTRACT In today's rapidly changing world, in we learned about the history, the first industrial revolution, the second industrial revolution, every revolution means the promotion of technology, liberating the people's hands, throughout history, we will find that, science and technology is the source of promoting the development of all, the desire of the people and promote the development of science and technology, people now eat to live, become more and more intelligent means of all life's intelligent, now people have began to pursue the smart living, smart most is reflected in the cities, in rural areas is rarely a smart things and so shackled the labor of farmers, rural areas need a smart also needs reform. Before farmers are farmers and pour yourself, it costs time and resources, farmers can't often go out to work, because of the low intelligent agriculture, requires a lot of labor force, so in this contradiction we began intelligent pumping irrigation system, purpose is to liberate their hands, let them have more time to migrant workers, increase the income of the family. Intelligent pumping irrigation system is with 51 single-chip microcomputer as the core control, YL-69 is a sensor is the soil moisture information to single chip, LCD1602 is to read out the data so that people can see intuitively, the buzzer is a horn sound effect. Use YL-69 to the humidity information to the microcontroller, the microcontroller to process the transmission of information, to judge how to perform, and then the signal to each controller, which completes the function of a system. Key words: YL-69; humidity; AT89C51MCU; water pump; LCD16 II

基于单片机节水灌溉系统的设计( 文献综述)

文献综述 前言 本人毕业设计的论题为《基于单片机节水灌溉系统的设计》，随着我国农业技术的高速发展，在进行农业生产的过程中需要大量的水资源，而我国却是一个水资源严重缺乏的国家，水资源的整体利用水平仍还很低,灌溉水的利用率只有30％～40％,水分生产效率不足1 ㎏∕m3,仅为发达国家的一半。灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段,我国目前主要局限于节水灌溉工程措施的推广和应用,而高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用,将输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情、作物需水规律等方面统一考虑,做到降水、灌溉水、土壤水和地下水联合调用,实现按需、按时、按量自动供水。因此,必须采用遥感、遥测等新技术监测土壤墒情和作物生长情况,对灌溉用水进行动态监测预报,实现灌溉用水管理的自动化、节约化、动态管理。而本文就是对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，所设计系统的核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。 本文根据目前国内外学者对的基于单片机节水灌溉系统的设计的研究成果，借鉴他们的成功经验，大胆的将单片机和PC机整合在系统中。这些文献给与本文很大的参考价值。本文主要查阅进几年有关基于单片机节水灌溉系统的设计的文献期刊。

张金波、胡钢、张学武、李致金、柯小干（2003）在《自动化控制系统在节水灌溉中的应用》介绍了以组态软件为开发平台,利用继电器输出模块,数字量输入模块等设备开发了农田节水灌溉自动化控制系统,该系统已在农田节水灌溉实际中得到了成功应用. 孙威、毛罕平、左志宇、伍德林（2007）在《基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计》中以单片机为核心,研制了一种节水灌溉自动控制器;介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路、通信接口等以及软件的设计. 王晓健（2010）在《单片机模糊控制节水灌溉系统设计》中介绍了灌溉控制系统的组成及工作原理,以单片机为核心控制芯片,设计了一套节水灌溉控制系统,并对其决策过程进行了具体分析. 张兵、袁寿其、成立、杨春明（2004）在《节水灌溉自动控制器的设计与研究》中论述了一种自动化节水灌溉控制系统的硬件设计、外部连线及其使用功能.系统控制器以与8051完全兼容的GMS90L51单片机为核心,采用计算机分布式管理;系统有传感器自动闭环控制、手动/半手动控制、微机超控等多种工作方式;系统能够实现自动化灌溉,具有排水警示、实时时钟、历史数据查询、数据上传及双向通信等功能. 张兵、袁寿其、成立（2003）在《节水灌溉自动化技术的发展及趋势》中论述了自动化技术在灌溉管理中的重要性,详细介绍了以色列、美国、澳大利亚及我国自动化技术在灌溉中的应用现状及存在的问题,讨论了一些新技术,如模糊控制、神经网络、专家系统等在节水灌溉控制中的应用,并对节水灌溉控制技术的发展趋势进行了探讨. 朱张青、曹成茂（2001）在《多用途节水灌溉控制系统研制》中介绍了一种以单片机控制为核心,能适用于多种农作物的节水灌溉控制系统. 苏崇峰、陈进昌、刘祥金、王永兰（2002）在《节水灌溉自动控制及管理系统研究》从节水灌溉控制与水费管理两个方面介绍了本系统在节水灌溉中的应用,着重介绍了控制过程;对节水灌溉的控制以及计算机、PLC、数字水表、数据采集都进行了详细地介绍;通过本系统的实施,可以从根本上解决节水灌溉重建轻管的弊端. 吴维雄（2004）在《试论计算机在节水灌溉中的应用》中介绍了随着精确农业技术革命的发展,节水灌溉中增加了精确灌溉的内容.通过计算机控制实施相

农业智能灌溉系统解决方案

农业智能灌溉系统解决方案 农业智能灌溉系统又叫物联网智能滴灌控制系统，是托普云农为实现现代农业所提倡的节水、节肥、省力、高效而研发出的一种自动化控制灌溉浇水系统。 农业智能灌溉系统是将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，同时集电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及信息采集处理技术于一体，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到现实的应用技术水平。农业智能灌溉系统实用性强，灌溉定时定量，适用范围广，功能强大，操作简单，可广泛应用于粮食、蔬菜、花卉、果树、大棚等灌溉管理。 一、农业智能灌溉系统组成： 浙江托普物联网研制的农业智能灌溉系统由首部枢纽、管路和滴头组成。 1．首部枢纽：包括水泵(及动力机)、施肥罐、过滤器、控制与测量仪表等。其作用是抽水、施肥、过滤，以一定的压力将一定数量的水送入干管。 2．管路：包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。 3．滴头：其作用是使水流经过微小的孔道，形成能量损失，减小其压力，使它以点滴的方式滴入土壤中。滴头通常放在土壤表面，亦可以浅埋保护。

二、农业智能灌溉系统系统工作原理： 1.灌溉控制 灌溉分为人工干预、定时定量、条件控制3种灌溉控制方式,不论哪一种控制方式,当达到灌溉开始条件时,先打开田间阀和主控阀,然后启动水泵,开始进行灌溉。当一组阀门灌溉结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在灌溉的阀门(水泵一直处于运行状态)。当所有需要灌溉的田间阀灌溉完毕,先关闭水泵,再关闭主控阀和田间阀,这样,一个灌溉过程结束。 2.营养控制 营养液控制方式也分为人工干预、定时定量、条件控制三种。当进行营养液时,计算机系统根据选定的配方和已设定好的营养液PH、EC值,利用文丘里注肥器进行水肥混合,同时在线实时监测混合营养液的PH、EC值,根据PH、EC设定值与检测值之间的偏差来调整混肥阀的注肥频率,在短时间内使营养液的检测值和设定值之差达到允许的范围内。当一组田间阀门结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在运行的阀门。当所有需要的田间阀完毕,先关闭泵和水泵,再关闭正在运行的所有阀门,结束控制。 3.过滤器自动反冲洗控制 过滤器反冲洗有2种控制方式,一种为自动控制,一种为计算机手动控制。自动控制是利用差压开关监测过滤器进、出口两端差压,当过滤器由于堵塞,两端差压达到设定值时,立即中断当前的工作,对过滤器组依次进行反冲洗,冲洗时长可任意设定,冲洗完毕,恢复系统原来的运行状态。过滤器反冲洗手动控制是当认为过滤器需要反冲洗时,通过启动反冲洗程序界面上的启动键,随时可进行过滤器的反冲洗,冲洗方式与自动控制相同。 4.优先权控制

基于单片机的智能浇灌控制系统

智能浇灌控制系统设计 1 系统的外围设备设计 1.1 系统示意图 1.2 （1 ·单 ·量 ·精 ·分辨 ·测量区域：90%的影响在围绕中央****的直径3cm、长为6cm的圆柱体内·稳定时间：通电后约1秒 ·响应时间：响应在1秒内进入稳态过程 ·工作电压：电流输出为12V—24V DC,电压输出为5V DC ·工作电流：50～70mA，典型值50 mA ·输出形式：a: 0-5VDC; b: 0～20mA; c: RS232/RS485网络通讯 ·密封材料：ABS工程塑料 ·材料：不锈钢或铜 ·电缆长度：标准长度5m ·遥测距离：小于1000米 产品特点 1）高稳定性，安装维护操作简便。 2）支撑的材料为环氧树脂，强度和寿命得到保证。 3）密封性好，可长期埋入土壤中使用，且不受腐蚀 4）采用标准的电流环传送技术使其具有抗干扰能力强，传送距离远，测量精度高，响应速度快。 5）土质影响较小，使用地区广泛,价格低廉，适合中国国情。 （2）控制器：AT89C51单片机 太阳能电池板

（3）A/D转换器：ADC0809 是目前国内使用最广泛的8位通用A/D芯片。主要特性 1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时） 4）单个＋5V电源供电 5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度 7）低功耗，约15mW。 （4）电磁阀：DF-25 电磁阀 最高工作压力：0.8MPa 1）工作压差：0.03MPa～0.8MPa（其中φ3、φ5为直动式0～0.6MPa） 2）环境温度：-10～+50℃ 3）介质温度：0～75℃ 4）电压AC：380V； 220V； 36V/50Hz DC：12V；24V；110V；220V 5）绝缘等级：B级 6）功率：φ5～φ20 12W φ25～φ100 15W φ125～φ150 30W 7）线圈温升：≤80℃ 8）电源允许波动：-15%～+10% 9）工作介质：液体气体油〈20CST 10）安装方式：介质流向和电磁阀箭头保持一致，线圈向上，允许倾斜度小于30° 11）响应时间：φ3～φ50≤1秒关≤2秒φ65～φ150≤3秒关≤5秒 2 系统主要硬件电路设计 2.1 单片机控制系统原理