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1、太 原 理 工 大 学硕 士 学 位 论 文低 功 耗 智 能 灌 溉 控 制 系 统 的 设 计姓 名 ： 李 晓 东申 请 学 位 级 别 ： 硕 士专 业 ： 电 路 与 系 统指 导 教 师 ： 张 文 爱20100401太 原 理 工 大 学 硕 士 研 究 生 学 位 论 文低功耗智能灌溉控制系统的设计摘 要中 国 是 一 个 水 资 源 严 重 短 缺 的 国 家 ， 而 农 业 用 水 又 占 去 了 总 用 水 量 的 大部 分 ， 最 近 西 南 五 省 的 百 年 不 遇 干 旱 ， 为 我 们 节 约 用 水 敲 响 了 警 钟 。 因 此高 效 的 自 动 化 控 制
2、 灌 溉 技 术 不 但 能 够 有 效 的 节 水 节 能 ， 同 时 也 是 农 业 现 代化 的 标 志 。 国 内 大 田 灌 溉 实 现 自 动 化 的 普 及 率 还 很 低 ， 而 且 自 动 化 水 平 不高 ， 部 分 有 经 济 条 件 的 采 用 了 美 国 的 雨 鸟 、 亨 特 系 列 灌 溉 控 制 系 统 ， 还 有一 部 分 完 全 靠 手 动 及 自 身 经 验 来 控 制 灌 溉 。 进 口 产 品 大 都 实 现 了 全 自 动 灌溉 控 制 ， 功 能 齐 全 ， 缺 点 在 于 外 接 230V 的 交 流 电 长 时 间 灌 溉 耗 电 量 很 大
3、；而 凭 经 验 控 制 灌 溉 不 能 根 据 土 壤 含 水 量 及 作 物 的 需 水 量 来 科 学 地 进 行 灌 溉控 制 ， 势 必 会 造 成 水 资 源 的 浪 费 。 针 对 以 上 问 题 ， 论 文 设 计 了 一 种 基 于 超低 功 耗 单 片 机 MSP430 系 列 的 低 功 耗 智 能 灌 溉 采 集 控 制 系 统 ， 设 计 的 主 要 目的 就 是 降 低 功 耗 ， 结 合 传 感 器 部 分 实 时 监 控 环 境 参 数 ， 达 到 科 学 灌 溉 的 目的 ， 实 现 全 自 动 灌 溉 。论 文 阐 述 了 该 系 统 的 功 能 特 点 及
4、 设 计 原 理 ， 该 系 统 利 用 太 阳 能 为 灌 溉 控制 提 供 所 需 电 源 ， 通 过 四 种 传 感 器 实 时 获 取 外 界 自 然 条 件 及 土 壤 含 水 量 ，科 学 实 施 灌 溉 ， 达 到 节 水 节 能 的 效 果 。论 文 主 要 工 作 包 括 ：（ 1） 查 阅 相 关 文 献 及 国 内 外 相 关 产 品 资 料 。 对 农 业 灌 溉 系 统 的 国 内 外现 状 进 行 了 分 析 讨 论 和 综 述 ， 在 此 基 础 上 对 项 目 研 究 的 背 景 进 行 了 讨 论 ，了 解 太 阳 能 充 电 原 理 、 使 用 情 况 及
5、研 究 现 状 ， 并 对 本 课 题 进 行 需 求 分 析 .（ 2） 制 定 总 体 设 计 方 案 。 系 统 主 要 包 括 三 部 分 ： 供 电 部 分 、 数 据 采 集部 分 及 控 制 输 出 部 分 。 供 电 部 分 通 过 充 电 管 理 芯 片 利 用 太 阳 能 为 锂 电 池 充电 ， 进 而 转 换 为 各 模 块 所 需 要 的 电 压 ； 采 集 四 路 传 感 器 信 息 通 过 模 数 转 换I太 原 理 工 大 学 硕 士 研 究 生 学 位 论 文与 设 置 参 数 相 比 较 ， 进 而 制 定 灌 溉 策 略 ； 控 制 输 出 部 分 包 括
6、 LCD 实 时 显 示工 作 状 态 及 电 磁 阀 控 制 部 分 。（ 3） 系 统 硬 件 电 路 设 计 。 包 括 芯 片 选 型 ， 部 分 原 理 图 设 计 ， 电 路 板 焊接 并 进 行 硬 件 测 试 。（ 4） 系 统 软 件 程 序 设 计 。 包 括 编 写 底 层 驱 动 ， 按 键 控 制 子 程 序 ， LCD显 示 子 程 序 ， 数 据 转 换 子 程 序 ， 数 据 存 储 子 程 序 ， 时 钟 子 程 序 及 电 磁 阀 控制 子 程 序 。（ 5） 总 结 全 文 ， 指 出 设 计 存 在 的 问 题 及 下 一 步 工 作 。关 键 词 ：
7、灌 溉 控 制 器 ， 太 阳 能 ， 低 功 耗 ， 门 闩 式 电 磁 阀II太 原 理 工 大 学 硕 士 研 究 生 学 位 论 文DESIGN OF INTELLECTUALIZED IRRIGATIONCONTROLLINGSYSTEM OF LOW POWER CONSUMPTIONABSTRACTIt needs water very much in China, but water is used widely inagriculture.The current biggest drought of five provinces in southwest of Chinagi
8、ves us an alarm for saving water. So efficient auto-control water-savingirrigation technology can not only save water and energy, but also is themilestone of agriculture modernization. The possessive ratio of implementingautomatization in domestic farmland irrigation and automatization level are low
9、,partly having economic condition use American irrigating control systems ofRainbird and Hunter series, others entirely rely on manual and self-experience tocontrol irrigation. Most import production has achieved complete automation inirrigation control and have profect function, their disadvantage
10、is big consumingenergy in long-playing irrigation with external alternating current of 230 V; Delyon experience to control irrigation can not consult water capacity of soil andneeding water capacity of crop to implement irrigation scientifically, it willwaste water definitely. Based on above problem
11、s, this paper designs aintellectualized irrigation and collection controller of low consumption based onsinglechip MSP430 serie of ulter-low consumption, the main intention of thissystem design are reducing power consumption, combining with sensors tomonitor environmental parameters real time, achie
12、ving scientific irrigation andentirely automatic irrigationIt expatiates the systems function characteristics and design principles.This system uses solar energy to provide needful power for irrgation control,according four kinds sensors to get environmenral condition and soil watercapacity, impleme
13、nts irrigation scientifically, in order to save water and energy.The main work of this paper includes:(1) Consult relevant literatures, internal and overseas datas of relevantIII太 原 理 工 大 学 硕 士 研 究 生 学 位 论 文product, to analyze, discuss and summarize domestic and overseas actuality ofagricultural irr
14、igation system, based on it to discuss research background of thisitem, and to understand electrification principle of solar energy, use instance andresearch actuality, and make requirement analysis or this project.(2) Formulate the overall design scheme for this system. The system isdivided into th
15、ree parts: power supply section, data collection and control outputpart. Power supply section uses solar energy to charge up for lithium batteryaccording to power managing chip, secondly transforms into needed voltage ofeach module; it can collect datas of four pathways sensors, according to ADconve
16、rsion and comparison with previous setting parameters in order to instituteirrigating strategy; control output part includes LCD displaying work state atreal time and valves control section.(3) The system hardware circuit design. Including selection of hardwarechips, part circuit schematic design, jointing circuit board and hardware test.(4) The system software program design. Including writtting bottom drive,key control subprogram, LCD displaying subprogram, datas conve
