农田自动灌溉系统单片机硬件系统
目录
摘要.............................................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................................... II 第一章绪论 (1)
1.1项目背景 (1)
1.2国外研究现状 (1)
1.3国内研究现状 (2)
1.4设计任务与要求 (3)
第二章硬件设计元器件的选择 (4)
2.1单片机——at89c51 (4)
2.1.1单片机简介 (4)
2.1.2 A T89C51管脚说明 (5)
2.2液晶显示——lcd1602a (7)
2.2.1液晶显示器简介 (7)
2.2.2 1602LCD的基本参数及引脚功能 (7)
2.2.3 1602LCD的指令说明及时序 (9)
2.3 温度传感器——ds18b20 (10)
2.4 湿度传感器——HIH-4000 (12)
2.5 模数转换——adc0809 (13)
第三章单片机硬件设计 (15)
3.1 系统整体框图 (15)
3.2 硬件部分模块介绍 (15)
3.2.1 时钟电路和复位电路的设计 (15)
3.2.2 模数转换电路 (16)
3.2.3 液晶显示电路 (17)
第四章PCB结构设计 (18)
4.1 PCB设计平台 (18)
4.2原理图的设计 (18)
4.3 PCB的绘制 (21)
第五章系统调试与实现 (25)
5.1 软件仿真 (25)
5.2 硬件仿真 (26)
5.3 硬件调试 (26)
结论 (28)
致谢 (29)
参考文献 (30)
附录一外文翻译—英语原文 (31)
附录二外文翻译—中文译文 (35)
附录三毕业设计任务书 (38)
附录四毕业设计开题报告 (40)
附录五proteus硬件设计图 (40)
附录六protel电路设计图 (41)
附录七程序代码 (42)
摘要
现如今我国大部分地区农田的灌溉还停留在传统的模式上，传统的灌溉模式自动化程度较低，基本上属人工操作，不仅效率低，还不能很好的控制灌水量，对人力物力造成了极大的浪费。为了提高灌溉效率，缩短劳动时间和节约水资源，必须发展自动灌溉技术。
农田自动灌溉系统是进行田间管理的有效手段和工具，它可提高操作准确性，有利于灌溉过程的科学管理，降低对操作者本身素质的要求，除了能大大减少劳动量，更重要的是能准确、定时、定量、高效的给作物自动补充水分，以提高产量、质量、节水、节能。
本设计针对不同的植物类型，土壤状况，天气情况等，利用LabVIEW技术进行灌溉模式优化和自动控制。硬件部分的设计主要针对农田进行温度和湿度的采集。采集的过程是个动态的过程，把采集到的两路温度和一路湿度实时显示在液晶上。最后把采集到的数据通过无线模块发送给pc机，给人以直观的印显示，实现很好的人机交互。
关键词：农田；灌溉；自动控制；单片机
The automatic Farmland irrigation system——Hardware design
Abstract
Now most of our areas of farmland irrigation is still stuck in the traditional mode, which caused great waste of manpower and resources. Traditional mode of irrigation low degree of automation, is basically a manual operation, not only inefficient, and can not control the irrigation amount. In order to improve irrigation efficiency, shorten labor time and save water resources, the development of automatic irrigation technology.
The farmland automatic irrigation system is an effective means of field management and tools, it can improve the accuracy of operation, the scientific management of the irrigation process, reduce the requirements on the quality of the operator, can greatly reduce the amount of labor and, more importantly, heaccurate , time, quantitative, and efficient to crop automatically add moisture to improve yield, quality, saving water and energy.
The design for different plant types, soil conditions, weather conditions, which use the LabVIEW technology optimization and automatic control of irrigation mode. The Hardware design for farmland acquisition of temperature and humidity. The acquisition process is a dynamic process, and collected temperature and one humidity which are shown in real time on the LCD,. Finally, the collected data sent by the wireless module to the pc machine,giving the visual impression, good man-machine communication.
key words: Farmland; Irrigation; Automatic control; Single chip microcomputer.
第一章绪论
1.1项目背景
我国是农业大国，农田灌溉建设有着悠久的历史，但现代化水平不高，而要使我国农田水利灌溉走上新台阶，就必须加速推进农业的科学化、合理化、现代化进程。我国现在的灌溉方式还基本上停留在传统的灌溉模式上，传统的灌溉模式自动化程度较低，基本上属粗放的人工操作。即便对于给定的量，在操作中也无法进行有效的控制。而自动灌溉设备是针对我国农业引水到田的传统灌溉方式，在现代化农业和即将推进的精准农业面前的落后现状，及灌溉过程中无法知道农作物需水量的大小，盲目的频繁灌溉、过量灌溉所造成的水资源浪费现状，提出的农田自动灌溉控制系统设计方案。自动控制节水灌溉技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。从长远利益出发，完善的灌溉系统对农业的长效管理是非常必要的。
现代自动灌溉控制设备的研究使用在我国农业上为数不多，与发达国家相比，有较大的差距，还基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程的自动化控制系统，也是根据经验法来确定每天灌溉次数和每次灌溉量，如果灌溉量与作物实际需水量相比太少，便不能有效的促进作物健康成长；而灌溉量太多，肥水流失，又会造成资源浪费，同时传统的灌溉法还需要相关专家的实时观察并经验知道生产，劳动生产率低，这也不能与现代化农业向优化，高效化方向发展要求同步。
随着计算机技术和传感器技术的迅猛发展，计算机和传感器的价格日益降低。可靠性日益提高，用信息技术改造农业不仅是可能的而且是必要的。用高新技术改造农业产业，实施自动灌溉已成为我国农业乃至国民经济持续发展战略性的根本大事。
1.2国外研究现状
灌溉自动化始于20世纪30年代。第二次世界大战前，法国研制了一系列用以实行渠系自动化运行的水利自动闸门，并提出了一套比较完整的自动化灌溉控制方法，开辟了自动化灌溉的先河。20世纪50年代以来，随着电子学和计算机技术的应用和发展，利用电子设备、计算机设备和程序控制的灌溉自动化技术也得到了同步发展，并在法国、美国、日本等发达国家乃至一些发展中国家得到了日益广泛的应用和发展，控制模式也
由早期的当地控制发展到可以实现遥测、遥控的集中控制模式。国外由于节水灌溉发展时间长，电子技术水平较高，所以与节水灌溉配套的自动控制系统也比较完善和先进。虚拟仪器技术是20世纪90年代以来，随着计算机技术进步而逐步发展起来的新仪器产品，是将仪器技术、计算机软硬件技术、网络技术和通信技术等有机结合的产物，近几年已在农业领域得到了初步应用，已成为农业控制系统研发新的里程碑。1996年没过Geomatica，Inc利用虚拟仪器技术开发了一套Agrimate自动灌溉系统，系统中的现场处理器有运用 LabVIEW的个人计算机控制（它利用RS-232串行通信口与计算机连接）。现场处理器配置了模拟输入。锁存和继电器板，各种检测器和传感器以行星排列的方式与它相连。用户能够监控水箱水位，阀门位置，泵的状态和土壤温度等；而修改设定点即可改变灌溉计划；通过检测降雨情况，可使灌溉计划中补充灌水量。补充灌水量、水的用法、水箱水位和降雨情况等都是存储在灌溉数据库文件里数据。用户能够读出这些数据以与当前月份进行比较；以图形方式显示给定月份的土壤温湿度和外加的水。AgriMate产生的制表软件数据库也提供硬拷贝灌溉状态报告。检测到降雨时，这种报告每天或每小时进行修改。现在Agrimate已成为用户检测水的用法，降低费用的有效工具。现如今在发达的西方国家，广为采用的是自动化灌溉控制系统。据统计，美国的灌溉系统约有百分之九十采用此种控制方法。其优点是投资少，易于操作，灌溉水的有效利用率比手动控制提高很多。从整个国际市场角度看灌溉行业，国外应用远远比国内成熟的多。
1.3国内研究现状
我国的自动灌溉技术还处于初级发展阶段，系统的成套性还较差，自动化程度低，大部分灌溉工程还停留在人工操作上即使有些地方搞了一些灌溉工程自控系统，也只是从国外引进或者是小规模的局部控制，国内开发的自动灌溉控制系统目前还处于研制、试用阶段。西北水利科学研究院用TP801单板机研制出了微灌单板机自控系统，但该系统还存在一些问题，如测量土壤水势的负压计的质量不过关，工作不稳定，精度差等。由中国灌排技术开发公司开发的集中或分散式微灌自动监控系统，他以INTEL公司的8098单片机为核心采取时间控制方式，根据灌溉计划自动对微灌工程进行监视、控制和事故处理。北京农业工程大学研制了以INTEL公司的8031系列单片机问核心的自动化灌溉控制系统，该系统为多通道土壤水分检测、多路控制灌溉的控制系统。吴斌生等还同时开发了微机农田节水灌溉自动监视系统。张建丰等研发的多功能网络式自动灌溉方
法及其装置，实现了定量、定时、根据土壤湿度、预先制定灌溉制度进行灌水的功能。
总体来看，到目前为止，国内相关产品的技术推广和实践还处于较低的水平，大部分项目还是引进国外的产品。但是那些引进的国外灌溉自动控制设备，是为国外的具体情况设计的，没有考虑我国的气候条件，土壤条件。作物类型等因素，并不适合我国的国情，不能充分发挥它的优势，而且引进的设备价格昂贵。因而急需要进行自动灌溉控制系统的国产化研发。
1.4设计任务与要求
本设计针对不同的植物类型，土壤状况，天气情况等，利用LabVIEW技术进行灌溉模式优化和自动控制。系统通过监视农田的当前状态，包括空气温度，土壤温度，土壤湿度，光照等的信息采集以及各个设备的开关状态等，实现对农田灌溉设备控制、环境数据的不间断采集、整理、统计。该系统由多传感器模块、单片机数据采集模块、LabVIEW 软件平台等组成，实现了农田灌溉需水量的决策控制管理系统。
可实现的功能如下：
1、实现土壤温湿度自动检测，通过特定的温度和湿度传感器实时采集土壤温湿度
2、实现空气温度的自动检测，
3、检测到的温湿度在1602液晶上显示，给人以直观的印象，保证良好的人机交互界面。
第二章硬件设计元器件的选择
2.1单片机——at89c51
2.1.1单片机简介
AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大[3]。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
图2.1为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。
外时钟源外部事件计数
图2.1 AT89C51 功能方块图
2.1.2 AT89C51管脚说明
ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。如图2.2所示
AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。
图2.2 AT89C51引脚图
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号
和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
P3口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 INT0（外部中断0）
P3.3 INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
PSEN：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件，应不接。
2.2液晶显示——lcd1602a
2.2.1液晶显示器简介
在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
1、显示质量高
2、数字式接口
3、体积小、重量轻
4、功耗低
2.2.2 1602LCD的基本参数及引脚功能
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图2.3所示：
图2.3 1602LCD尺寸图
1602LCD主要技术参数：
花园农田智能自动灌溉系统
摘要：本花园农田智能自动灌溉系统以STC90C58RD+为核心控制单元，采用抗干扰能力强，精度较高的数字温湿度传感器 DHT11测量温湿度数据控制灌溉。并且通过多孔管实现由土壤 湿度检测到空气湿度检测的转换，并且能较准确的实现湿度的测 量。系统通过1602液晶把温度、湿度等实时信息反馈给使用者。 使用者也可通过键盘实现手动给水。 关键词：智能灌溉温湿度传感器 Abstract:The Intelligentautomatic irrigation system of the garden and farmlandis based on STC90C58RD+micro control unit. Byusingthe anti-interference ability, high accuracy digital temperature humility sensor DHT11,thisirrigation system can get the data of temperature and humility, and control the irrigation.By using the porous pipe, the system can convert the measurement of soil humility to the measurement of the air humility. Users can get the information of temperature,humidity through 1602 screen. Users can also control the irrigation through keyboard manually. Keywords:Intelligent irrigation temperature humility sensor
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
农田自动灌溉系统单片机硬件系统
独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 毕业设计（论文）作者签名：指导导师签名： 签字日期：签字日期：
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目录 摘要.............................................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................................... II 第一章绪论 (1) 1.1项目背景 (1) 1.2国外研究现状 (1) 1.3国内研究现状 (2) 1.4设计任务与要求 (3) 第二章硬件设计元器件的选择 (4) 2.1单片机——at89c51 (4) 2.1.1单片机简介 (4) 2.1.2 A T89C51管脚说明 (5) 2.2液晶显示——lcd1602a (7) 2.2.1液晶显示器简介 (7) 2.2.2 1602LCD的基本参数及引脚功能 (7) 2.2.3 1602LCD的指令说明及时序 (9) 2.3 温度传感器——ds18b20 (10) 2.4 湿度传感器——HIH-4000 (12) 2.5 模数转换——adc0809 (13) 第三章单片机硬件设计 (15) 3.1 系统整体框图 (15) 3.2 硬件部分模块介绍 (15) 3.2.1 时钟电路和复位电路的设计 (15) 3.2.2 模数转换电路 (16) 3.2.3 液晶显示电路 (17) 第四章PCB结构设计 (18) 4.1 PCB设计平台 (18) 4.2原理图的设计 (18) 4.3 PCB的绘制 (21) 第五章系统调试与实现 (25) 5.1 软件仿真 (25) 5.2 硬件仿真 (26) 5.3 硬件调试 (26) 结论 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30) 附录一外文翻译—英语原文 (31) 附录二外文翻译—中文译文 (35) 附录三毕业设计任务书 (38) 附录四毕业设计开题报告 (40) 附录五proteus硬件设计图 (40) 附录六protel电路设计图 (41) 附录七程序代码 (42)
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
自动灌溉施肥系统设计
自动灌溉施肥系统设计 1.系统组成及原理 现代化灌溉系统中农作物所需养分来自肥液, 所以在灌溉过程中不但要根据作物需求灌溉水, 还要将适宜作物生长的一定浓度的肥液通过灌溉水提供给作物。而肥液与水的混合是在灌溉过程中进行, 因此, 肥料的混合、检测和控制是一个实时控制系统。自动灌溉与施肥系统的组成如图 1 所示。系统由单片机控制器、灌溉管路、肥液混合系统等几部分组成。其中肥液混合系统包括混合罐、抽吸肥液用的文丘里阀、电磁阀( 根据施加肥料种类的不同可有个),PH 值、EC 值传感器等。 图 1 托普物联网在从事农业物联网的这几年内发展迅速，同浙江大学合作，有着强有力的技术支持，同时积极拓展国内外的物联网营销计划，物联网方案遍布全国各地，对物联网的前景了解和未来发展趋势有着深入的研究和带动作用，为国家未来的农业物联网的普及推广有着重大的贡献。 系统运行时，进水管与各个肥液罐的电磁阀通过单片机控制开启，肥液由文丘里阀输送至混肥液储存罐与灌溉用水充分混合，当肥液储存罐液位达到要求时，通过肥液泵输送至混肥管道，灌溉施肥时主电磁阀开启，充分混合后的肥液
输送至灌溉系统主管道并输送至大田作物及肥水采样器，对农作物进行灌溉与施肥。当肥水混合液中离子浓度（EC 值）或 PH 值过高，肥水采样器采样得到数值高于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，此时，单片机控制相应肥液罐电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液被主管道内的灌溉用水稀释，从而避免离子浓度或酸碱度过高对作物根系造成伤害。反之，当肥水混合液中 EC 值与 PH 值过低，肥水采样器采样得到数值低于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，单片机控制进水管电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液浓度上升，从而达到作物生长合适的浓度。使用此种控制能是肥液的浓度始终保持在作物生长合适的范围内。无需人工干预，修改单片机控制程序内的预设值，可对不同作物的施肥灌溉进行控制。 系统使用流量管传感器检测输入农田的肥液总量，灌溉的水量控制和施肥控制是分别独立的, 水量控制由单片机控制电磁阀开关时间, 采用闭环控制。施肥控制包括施肥量控制及肥液浓度控制。施肥量控制同样采用时序控制, 由用户输入施肥时间及周期, 或直接手动控制施肥。按作物所需肥液浓度,自动进行肥液的混合。 2.上位机软件设计 使用 VB6.0 编写上位机软件，具有良好的人机交互界面。上位机通过用户界面输入控制指令、实时监控系统工作、查询系统信息等。根据滴灌施肥过程中对施肥参数的控制需要，编写软件程序。主要是用户实时监控程序。通过单片机实现对施肥液中的 EC/PH 值、流量、混肥罐液位等信号的采集和处理，并将信号反馈给上位PC 机，同时能够接收并输出上位机的控制指令，驱动执行机构，执行相应操作；用户实时监控程序能够将滴灌施肥过程中的状态参数，通过数据和曲线两种方式实时显示在上位 PC 机的用户界面上，并能够对所监控的数据进行保存。 上位 PC 机通过 RS-232 串口与单片机通信，下位机采用 PIC18F45J10 单片机作为现场核心控制器，负责采集传感器信号，输出控制指令，控制执行机构运行。 3.系统测试与结论 经过实际的测试, 系统完全可以满足在功能方面的需求, 在对由达林顿管
基于物联网技术的农田节水灌溉系统解决方案
基于物联网技术的农田节水灌溉系统解决方案 1.概述 目前，我国农业用水量仍占全国总用水量的70％，而在全国用水量中，农业蒸发消耗的水量约占90％[1]。所以，全国节水的重点在农业，农业节水的关键是减少农田的蒸发蒸腾耗水量。由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，就全国范围而言，水的利用率仅为45 % ，而水资源利用率高的国家已达70% 一80% ，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。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。灌溉系统自动化的水平较低，这也是制约我国高效农业发展的主要原因。以色列、日本、美国等一些国家已采用先进节水灌溉制度。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和农作物的生长，实现水管理的自动化。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、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑。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。 如今，水资源紧缺已成为制约我国乃至全球经济发展的“瓶颈”，每年农业用水更是占据了我国总用水量中的70%，农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在，因此发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节。 2.系统方案概述 托普物联网研制的节水灌溉自动化系统依据不同地区、不同作物的不同需求，选择不同的灌溉设施，并利用网络技术和信息化产品等先进技术对农田灌溉进行监控管理，保证适时适量地满足作物生长所需要的水分从而达到节水灌溉及节水灌溉自动化的目的。 适用范围：本系统在应用过程中不受地势地形影响，可用在果园、农田、温室等灌区，实现了自动化、智能化，达到节水目的。系统建设：本方案给出
设施农业农田管道灌溉系统输水技术
设施农业农田管道灌溉系统输水技术 前言 目前，我国农业用水量仍占全国总用水量的70％，而在全国用水量中，农业蒸发消耗的水量约占90％[1]。所以，全国节水的重点在农业，农业节水的关键是减少农田的蒸发蒸腾耗水量。由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，就全国范围而言，水的利用率仅为45 % ，而水资源利用率高的国家已达70% 一80% ，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。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。灌溉系统自动化的水平较低，这也是制约我国高效农业发展的主要原因。以色列、日本、美国等一些国家已采用先进节水灌溉制度。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和农作物的生长，实现水管理的自动化。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、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑。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。 如今，水资源紧缺已成为制约我国乃至全球经济发展的“瓶颈”，每年农业用水更是占据了我国总用水量中的70%，农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在，因此发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节。 1概述 管道输水灌溉系统是以管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式，水由分水设施输送到田间。直接由管道分水口分水进入田间、沟畦。管道输水有多种使用范围，大中型灌区可以采用明渠水与管道有压输水相结合，有专门为喷灌供水的压力输水管道，还有为田间沟畦灌溉的管道输水。管道灌溉的特点是出水口流量大，出口不会发生堵塞，仍属地面灌溉技术。 1.1管道输水特点 （一）节水节能
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
基于单片机的自动节水灌溉系统
基于单片机控制的节水灌溉系统 题目：基于单片机的节水灌溉系统 班级： 13级34班 姓名：程雪园 学号： B13043428 指导老师：
目录 第1节引言 (3) 1.1 节水灌溉系统概述 (3) 1.2 本设计任务和主要内容 (4) 第2节系统主要硬件电路设计 (5) 2.1 单片机控制系统原理 (5) 2.2 单片机主机系统电路 (5) 2.2.1时钟电路 (6) 2.2.2复位电路 (6) 2.2.3数据存储器的扩展电路 (6) 2.3 数据采集处理电路 (7) 2.4 LED显示系统电路 (8) 2.5 超限报警电路 (10) 第3节系统软件设计 (11) 3.1 系统主程序设计 (11) 3.2 采样子程序设计 (12) 3.3数据处理 (13) 3.3. 1数字滤波技术 (13) 3.3.2标度变换 (15) 3. 3. 3 BCD转换 (18) 3. 4 LED动态显示程序 (18) 第4节结束语 (21) 参考文献 (22)
基于单片机的自动节水灌溉系统 第1节引言 自动控制节水灌溉技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。单片机控制的滴灌节水灌溉系统，该系统可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，其核心是单片机和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。 单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成，软件选用汇编语言编程。单片机可将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量，显示于LED显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。 1.1 节水灌溉系统概述 生命之起源，水为必要条件，没有了水，地球上的生命将会枯竭。 随着21世纪的到来，能源危机将接踵而至。比能源危机更可怕的是，作为 人类生命之源的水的短缺到了前所未有的程度，这一状况还将随着时间的推移和 社会的发展继续恶化。水资源危机已成为全球性的突出问题，利用科技手段缓解这一危机，将是人类主要的出路。 农业是人类社会最古老的行业，是各行各业的基础，也是人类顿以生存的最 重要的行业。农业的发展从长远来看很重要，一是水的问题，二是科技的问题。 农业的根本出路在科技，在教育。由传统农业向现代化农业转变，由粗放经营向 集约经营转变，必须要求农业科技有一个大的发展，进行一次新的农业技术革命。农业与工业、交通等行业相比仍然比较落后，农业灌溉技术尤其落后。灌溉系统 自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。传统的灌溉模式自动化程 度极低，基本上属粗放的人工操作，即便对于给定的量，在操作中也无法进行有 效的控制，为了提高灌溉效率，缩短劳动时间和节约水资源，必须发展节水灌溉 控制技术。 现代智能型控制器是进行灌溉系统田间管理的有效手段和工具，它可提高操 作准确性，有利于灌溉过程的科学管理，降低对操作者本身素质的要求。除了能 大大减少劳动量，更重要的是它能准确、定时、定量、高效地给作物自动补充水分，以提高产量、质量，节水、节能。 现代灌溉控制器的研究使用在我国农、林、及园艺为数不多，与发达国家相比，有较大的差距，还基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程 的自动化控制系统，也是根据经验法来确定每天灌溉次数和每次灌溉量，如果灌 溉量与作物实际需水量相比太少，便不能有效的促进作物健康成长;而灌溉量太 多，肥水流失，又会造成资源浪费，同时传统的灌溉法还需要相关专家的实时观 察并经验指导生产，劳动生产率低，这也不能与现代化农业向优化、高效化方向 发展要求同步。 随着计算机技术和传感器技术的迅猛发展，计算机和传感器的价格日益降
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
自动灌溉系统
自动灌溉系统 长春大学电子信息工程学院卞忠昊蔡翔付航
目录.................................... 错误！未定义书签。 一、作品摘要......................................... - 1 - 二、作品产生的背景和意义 (3) 2.1国内研究现状 (3) 2.2国外研究现状 (3) 三、作品使用说明 (4) 四、作品工作原理 (5) 五、参考文献 (6)
一、作品摘要 我国研究现状： 课题背景及目的我国水资源短缺，利用率低，水浪费严重，供需矛盾突出。传统灌溉设备单一，灌溉难度大，费时费力，严重制约我国社会经济的发展。因此需要合理灌溉，发展自动灌溉系统。发展自动灌溉系统对于缓解水资源紧缺矛盾、节约劳动力，扩大灌溉面积、实现“两个转变”、可持续发展战略、提高农业综合生产能力具有十分重要的意义。合理的灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证，可取得良好的生理效应和生态效应，增产效果显著。国外一些喷灌系统设备结构复杂、成本较高，其安装和维护过程都很复杂，不适合在我国使用。我国制造的喷灌设备成本相对低廉，但是由于绝大多数采用的是普通继电器控制系统，调试与维护困难，灵敏度不够高，不能实现定时定量喷灌，其产品市场占有率很低。 国外研究现状： 目前世界上灌溉技术比较先进的国家主要是西欧的荷兰、法国、英国、意大利、西班牙，美国，中东的以色列，亚洲的日本等。这些国家自动灌溉的研究起步早，发展快，综合环境技术水平高。一些技术先进的国家在自动灌溉控制发展的基础上，更不断研究各种最新的灌溉控制技术及不同作物的不同营养液配方及营养液自动混合技术，并及一步发展成灌溉专家系统。同时不断的把先进的控制技术应用于灌溉系统中。
农田水利工程节水灌溉技术
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/8614238180.html, 农田水利工程节水灌溉技术 作者：刘祥诺李爱莲 来源：《装饰装修天地》2017年第18期 摘要：农田水利工程节水灌溉技术得到很大发展，主要的灌溉方式有喷灌技术、微灌技术、步行式灌溉技术、雨水集蓄利用的技术等，和传统的灌溉方式相比节水效能得到极大提高，有利于农田水利工程灌溉的可持续发展，有效保护水资源和当地环境。下面就对这些方面进行分析，希望给有关人士一些借鉴。 关键词：农田；水利工程；节水灌溉技术 1 农田水利工程节水灌溉注意的事项分析 1.1 分析在无坝取水中的注意问题 根据现实情况建设为有建闸和不建闸两种，如果建设不建闸的引水口，那么在发生洪水的情况下，就不能有效的控制水的流量，进而导致渠道和其他设施被洪水冲走，淹没大量的农田，针对这一危险的情况，一定要考虑好建设建闸飞控制方案。引水角通常是指在进水闸的中心线和河道水流方向之间产生的夹角，一般都会设计成锐角，基本是在30°～45°范围，这样可以保证水流的平稳性，而且这样的引水效果也是最好的，同时还减少了水流对引水口下唇的冲蚀。如果水位非常低，没有条件进行自流灌溉引水操作，在这种情况下可以在河道上修建堑水建筑物，或者是低坝、节制闸等，以此来提高水位，对水资源进行存储，合理的调整水位高低，可以使用引水自流灌溉的方式进行灌溉。 1.2 有效控制输水过程中造成的水量浪费 在长时间的农田水利灌溉发展中，主要使用挖土成渠的灌溉方式，直接将水输送到农田中，如果管理不到位，或者使用的管道设备存在质量问题，输送的水量会有一定的蒸发和渗漏，流失大量的灌溉用水，结合多年工作经验以及对相关数据的整理分析，一般每年植物生长时所需水量为4，000亿m3，但是在所有输送水量中利用在农田灌溉中的只有50%～60%，针对这一情况，一定要对输水环节的质量进行严格的控制，采取有效方案进行节水，例如对水泵、管道进行检查，不能出现漏水、渗流问题，有效控制农业生产的成本，提高整体灌溉的效率。 1.3 对水渠进行防渗处理 在农田灌溉过程中，可以利用挖掘的水渠进行水资源的输送，为了保证对水资源的充分利用，一定要合理选择渠道的防渗材料，现浇混凝土护面、浆砌块石、混凝土预制面、干砌块石
如何制作自动灌溉系统
我国是一个古老的农业大国，农业是我国重要的经济产业之一。随着现代社会科技的进步越来越多的人从传统的农业中解放出来，农业技术的成熟使得亩产产量较过去翻了几番呢，系统化的管理也广泛运用于生活中。目前市场常见的灌溉系统，除了用于农田还广泛用于城市绿化带和私人花园等等。那么，如何制作自动灌溉系统呢？ 一个自动灌溉系统主要由4部分构成，想要制作的朋友可以购置安装： 一、控制器 控制器是整个灌溉系统的控制中心，控制着浇水的具体时间、浇水时长、浇水间隔天数。根据功能的不同控制器一般分为三种，干电池控制器、雨量感应AV电源控制器和无线控制器。 智能微控制器是自动化灌溉核心的基础设施。布控在土壤的土壤湿度传感器和温度传感器将实时数据发送到微控制器。我们需要指定“湿度和温度范围的需求范围”，一旦实际值超出此范围，微控制器就会自动打开水泵。微控制器需要配备伺服电机，以确保管道能够均匀地浇灌，以免某些区域堵塞或者过于干燥。用户可以通过移动应用程序对整个系统进行管理，从而进行远程监控和灌溉。 二、传感器
一个是土壤湿度传感器（SMS），它用来检查土壤表面的介电常数，以估算表面的体积水含量。该湿度水平与介电常数读数成正比。SMS控制器可以是“按需”或“旁路”（具有允许灌溉会话在预先指定的阈值水平内的能力）。另一个是温度传感器，它通常使用先进的电阻温度检测器组件来准确跟踪土壤温度水平。 传感器的放置需要注意以下几个地方： 合理地布置传感器直接关系到智能灌溉网络所做“决定”的正确性。项目实施过程中我们需要确保传感器始终与土壤表面保持接触，避免“气隙”。为获得效果，应将传感器放置在接收大片阳光的区域内以及植物的根区域内。土壤湿度传感器一定用土壤覆盖，但周围的压力也不能太高。 三、输水管 输水管的铺装，主要是根据自己花园或农田的特点，结合需要灌溉的地方和植物的多少，合理的铺设输水管，尽量可以减少水管的铺设，又能够让全部地方都可以接到主管里的水。 四、喷头 喷头有很多种类，要根据灌溉的植物来具体选择不同的喷头。比如草坪用这种面积喷洒大的喷头。如果是盆栽或者是一丛一丛的植物可以用喷雾和喷洒两用的喷头，需要结合自己的实际情况来安装不同的喷头。智能洒水器的优势之一是节约了大量的水资源。通过放弃过时的喷水系统并使用可以在多个轨道中喷射旋转水流的喷嘴，可以节约20％。这些旋转头洒水喷头释放的水大部分被土壤所浸泡，从而大幅地减少了径流和其他形式的浪费。 南京淋达智能技术有限公司（LD future），是中国科技团队联合美国洛杉矶加州大学（UCLA）清洁能源研究中心共同推进技术创新，并与国内风险投资机构共同投资成立的物联网高科技企业。
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
基于单片机控制的自动灌溉系统的制作流程
图片简介: 本技术介绍了一种基于单片机控制的自动灌溉系统，包括土壤温湿度检测单元、水源检测单元、预警单元、ARM单片机和无线通信模块；土壤温湿度检测单元用于实时检测土壤的温度和湿度；水源检测单元用于实时检测灌溉水的pH值、含氯量以及灌溉水位值；该系统通过ARM单片机控制自动灌溉系统，有效的提高了水资源的利用效果，当土壤湿度不满足设定要求时，自动启动电磁阀进行喷灌，同时通过调节水泵的流量、压力以及喷水方向可以更加有效的进行灌溉；并且该系统使用太阳能蓄电池供电，节约用电，其结构简单，设计合理，使用操作便捷，智能化程度高，实现了温度和湿度集成一起控制调节的同时也节约了能源，使用效果好，便于推广使用。 技术要求
1.基于单片机控制的自动灌溉系统，其特征在于，包括土壤温湿度检测单元、水源检测单元、预警单元、ARM单片机和无线通信模块； 所述土壤温湿度检测单元用于实时检测土壤的温度和湿度，并将检测到的土壤温度和湿度数据实时发送给所述ARM单片机； 所述水源检测单元用于实时检测灌溉水的pH值、含氯量以及灌溉水位值，并将检测到的灌溉水的pH值、含氯量以及灌溉水位值实时发送给所述ARM单片机； 所述ARM单片机用于实时接收所述土壤温湿度检测单元所发送的土壤的温度和湿度数据并发送给无线通信模块，ARM单片机同时将所接收到的土壤的温度和湿度数据与设定的土壤的温度和湿度数据进行实时对比，若所接收到的土壤的温度和湿度数据两者中的一个或者两个出现异常，所述ARM单片机向所述预警单元发出土壤温湿度检测异常报警指令； 所述ARM单片机同时控制水泵开启并向土壤进行灌溉； 所述ARM单片机还用于实时接收所述水源检测单元所发送的灌溉水的pH值、含氯量以及灌溉水位值并发送给无线通信模块，ARM单片机同时将接收到的灌溉水的pH值、含氯量以及灌溉水位值与设定的灌溉水的pH值、含氯量以及灌溉水位值进行实时对比，若所接收到的灌溉水的pH值、含氯量以及灌溉水位值三者中的一个或者多个出现异常，所述ARM单片机向所述预警单元发出水源检测异常报警指令； 所述预警单元包括包括第一报警器和第二报警器；所述第一报警器用于接收所述ARM单片机发送来的土壤温湿度检测异常报警指令并发出第一报警声；所述第二报警器用于接收所述ARM单片机发送来的水源检测异常报警指令并发出第二报警声； 所述无线通信模块用于实时接收所述ARM单片机发送来的土壤的温度和湿度并发送给监控中心以及移动客户端；所述无线通信模块还用于实时接收所述ARM单片机发送来的灌溉水的pH值、含氯量以及灌溉水位值并发送给监控中心以及移动客户端。 2.如权利要求1所述的基于单片机控制的自动灌溉系统，其特征在于，所述ARM单片机还信号连接有光照强度检测传感器，所述光照强度检测传感器用于实时检测大气的光照强度。
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