《机电一体化毕业论文自动浇灌技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化毕业论文自动浇灌技术（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业论文 题 目 自动浇灌技术 学生姓名 学 号 26 院 系 信息技术系专 业机电一体化指导教师 200 10 年10 月20 日目录第一章绪论1.1 研究的背景和意义1.2.1现状1.2.2 发展趋势1.3本论文的主要研究内容1.3.1基础研究与设计开发1.3.2自动控制系统的研究与设计第二章系统总体设计2.1应用场合和工作环境2.2 系统的预期功能和技术指标2.2.1课题研究预期功能2.2.2系统技术指标2.3系统设计总体方案2.3.1系统测控原理2 .3.2系统总体设计2.4系统的工作原理第三章系统的硬件设计3.1单片机控制系统设计 3.1.1单片机的选择3.1.2 AT89S52简介
2、3.1.3存储器的配置3.1.4时钟电路与复位电路的设计3.2太阳能电池板充电电路3.2.1 充电芯片的选择3.2.2稳压电路的选择3.2.3 过充保护电路3.3数据采集电路的设计3.3.1传感器的选择3.3.2输出控制电路的设计第四章软件系统的设计4.1总体设计思想4.2传感器控制模块设计第五章结论5.1总结5.2展望附表一附表二第一章绪论1.1研究的背景和意义 水是生命之源，也是经济发展的命脉，人类生存的命脉，水的重要性已成为国际共识，水资源的开发、利用和保护己为世界各国所重视。而就如何合理高效利用有限的淡水资源，充分发挥资源效益己成为一个全球性急需解决的重要课题。 在诸多缺水国家之中，我
3、国是水资源严重短缺的国家之一。水资源的利用率和利用效率低下使水资源在节流方面呈现巨大的挖掘潜力，因此节水成为历史发展的必然。伴随着人们快节奏的生活、工作、学习，人们已没有很多时间去精心照顾自己种的花卉植物等，因此市场上急需一种可以代替人类劳动的产品。 由于现在市场上很多的喷灌设备主要是是针对温室、露天农作物、森林等大面积植物喷灌，而对于家庭小面积喷灌系统设备几乎没有，也没有达到自动化的水平。 现代生活中，随着人们生活水平的提高，人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种植越来越多，然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现，由于现代生活节奏的加快，人们往往忙于工作而忘记定期、及时地为花卉补充
4、水分及养料，或者由于放假回家而将花放在办公室没有人管理导致花木枯死。已有的浇水器需要有人控制或者定时的浇灌，不能根据植物正常生长所需要的光照、水分、温度来实时调节植物生长环境的参数，不利于花木的成长，而且现在的名贵花如果因为以上原因而死亡得不偿失，鉴于以上情况，市场上急需提供一种能够根据光照、温度、湿度及光照的变化自动将水分和及光补充给花木，达到定期、及时浇灌花木的花木自动浇灌器。1.2.1现状微灌技术研究在我国的起步并不算太晚，我国微灌技术的试验研究是从1974年引进墨西哥滴灌设备开始的。先后经历了(19741980年)引进消化吸收，设备研制和应用试验与试点阶段；(19811986年)设备产
5、品改进和应用试验研究与扩大试点推广阶段；(1987年至今)直接引进国外的先进工艺技术，高起点开发研制微灌设备产品阶段。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，结合我国的国情，本着经济实用，易于安装和便于推广的精神，在全国水利、农业、轻工、农机等主要部门和科研院所、高等院校、微灌企业及个地有关部门的密切合作和共同努力之下，微灌技术的开发、设备研制生产和科学试验等方面都取得了丰硕成果，微灌技术逐渐走向成熟。目前，我国生产温室微灌设备的主要企业已有30多家。微灌技术的总体水平己从80年代的初级阶段发展和提高到中级阶段。其中采用引进技术和生产线制造出的微灌设备产品性能己达到90年代初期与中期的国际水平
6、，大大缩短了与国外微灌设备产品的差距，初步形成了具有中国特色的微灌技术和设备产品。在微灌自动化控制方面，我国也己进行了初步的研究，己研制和开发的以计算机为核心的自动监控系统装置己在温室微灌试验工程中得到应用，且初见自动化管理之成效。 但是由于我国的微灌技术研究处于初级阶段，近些年来自行研制、开发和生产的微灌设备产品无论在质量、性能等各方面与先进国家相比，差距较大；在微灌工程首部设备组装配套和自动控制方面同发达国家相比存在更大差距。如微灌设备系统的成套性差，配套水平低；主要部件品种规格少，质量不稳定，没有系列化；关键设备的可靠性、稳定性、耐久性差；自动化及综合功能程度不高，基本还是手动操作，以至
7、于综合效益不高。国内外大多的盆景自动浇灌控制系统采用定时自动浇灌，不能根据植物土壤的湿度及所需的水分及时适量地加水，不仅导致水资源的浪费，还有可能导致植物因为水多或者水量不足而死。1.2.2 发展趋势 随着现代高科技的发展，各种智能家电、数码产品走进人们的生活，网络已经成为人们现代生活中人际交往和获取知识的一个不可或缺的平台。鉴于现在高科技的发展，未来自动浇灌控制系统的发展也有望朝这些方面发展。1、智能化 随着传感技术、计算机技术和自动控制技术的不断发展，温室计算机环境控制系统的应用将由简单的以数据采集处理和监测，逐步转向以知识处理和应用为主。因此软件系统的研制开发将不断深入完善，其中以专家系
8、统为主的智能管理系统已取得了不少研究成果，而且应用前景非常广阔。2、网络化 目前，网络技术己成为最有活力，发展最快的高科技领域。网络通信技术的发展促进了信息传播。设施的产业化程度的提高成为可能。3、综合环境调控 所谓综合环境调节，就是以实现花卉的正常生长为目标，把影响花卉生长的多种环境参数(如光照、温度、湿度等)都保持在适宜花卉生长的状态，并尽可能使用最少量的环境调节装置(采光、遮光、通风、保温、加温、施用C02等)。 智能及无人操作将是未来的各种行业的发展趋势，不仅能大量节省人们的宝贵时间还能更好的控制各种成分的细微比例做到人们自己动手所不能做到的效果。4、 高移植性 稍微修改一些系统的参数
9、及设备即可应用于别的环境下，省时省力，节省大量资金及研发成本。 在不久的将来，不仅能实现对办公室花卉的控制而且可以实现路边及所有公共场所花草树木的自动灌溉，而且可以加入远程控制，可视频控制，更大限度的节省人力物力，这将是世界浇灌系统的一个发展趋势。1.3本论文的主要研究内容1.3.1基础研究与设计开发 通过研究盆景花卉正常生长的各种参数，根据是否需要水和光照而自动浇灌，很好地控制花卉生长的温度及湿度。考虑干扰的消除措施，有效地避免干扰的产生，如何采用太阳能给电池充电使之环保又节省了资本，系统的器件需要采用高性能低价原件，降低开发成本低，而且能够满足大多数用户的需求。1.3.2自动控制系统的研究
10、与设计1、本系统将对温室环境中土壤湿度、光照强度、温度因子的调控进行自动化控制，以期达到最佳的控制效果。2、系统硬件设计，完成硬件原理图。硬件将通过调研对比分析，选用高性价比元件，采用一些成熟电路设计，达到提高系统的稳定性、可靠性与精度，降低成本，提高市场竟争力的目标。3、程序设计流程与程序清单。软件设计将采用C语言设计，提高系统的修改、调试与升级（增加控制因子)的能力。4、通过系统仿真，检验系统硬件与软件设计的合理性，能否达到预期的功能。 第二章系统总体设计2.1应用场合和工作环境 该单片片机应用系统主要应用于办公室、家庭内，价格低，操作方便，主要面向喜爱花卉但没有时间管理者经营者。其工作环
11、境温度为040C。2.2 系统的预期功能和技术指标2.2.1课题研究预期功能 现实生活中很多花卉温度、湿度和光照需要保持在一个既定的值上，超出或者低于这个预定值将对花卉的生长产生影响。该系统要求用单片机测控来实现花卉生长环境因子信息数据的实时采集、处理，而后输出控制执行机构，以实现环境湿度、温度和光照强度的测控，达到节水节能，省时省工的效果。具体功能如下:1、实现按需灌溉功能。按照花卉的需求开启和关闭灌溉系统，实现一般的控制。具有结构简单，成本低，操作方便。2、通过传感器检测花卉生长的环境温度、土壤湿度和光照强度，依据设定的植物要求的温度、湿度和光照强度的上下限值，由单片机来控制开关窗户、电磁
12、阀和窗帘，从而调节温度、湿度和光照。当空气温度高于上限值时，自动打开窗户进行自然降温，达到要求值时则自动关闭。3、室内环境中土壤湿度是重要因子，要求当土壤含水量过低己不能满足花卉最低需求时，就打开电磁阀进行灌溉，当湿度满足要求是关闭电磁阀。4、光照强度控制因子考虑到生产成本问题，但是本系统不足之处是未考虑人工增光设备，如果光照强度高于上限值时，关闭窗帘降低光照，如果光照强度低，打开窗帘网。2.2.2系统技术指标 系统技术指标（夏天）要求具体见表3-1所示，其控制范围亦可据具体作物的需要来设定，%RH(Relative Humidity)为相对百分数 ，其中硬件成本由于单个制作跟批量生产有一定的
13、差值。 表2-1系统技术指标控制参数土壤湿度%RH温度C光照强度LX太阳能电池板硬件总成本控制范围6080203035万尺寸112mm*65mm*4mm，开路6V，短路电流150MA50702.3系统设计总体方案2.3.1系统测控原理 在控制技术方面，有诸如开环、闭环反馈控制，模糊控制，自适应控制，神经网络控制等现代控制技术。模糊控制技术当前应用最广泛，一般用于有上、下位机的单片机控制系统。本系统采用传统的闭环控制技术，系统控制原理逻辑框图见图2-2所示：电磁阀、电动机、步进电机 温度湿度光照花卉的各种参数AT89S52 给定值温度湿度光照传感器图2-2闭环控制逻辑原理框图2.3.2系统总体设
14、计 （1）本文针对实际需要，设计了一套温度、湿度和光照检测与控制系统，保证花卉在生长的各个时期有适宜的生长环境，整个测控系统由传感器、控制器和执行机构三部分构成。整个系统的硬件结构如图2-3所示稳压滤波太阳能电池板电池充电集成电路放大电路湿度传感器继电器电磁阀温度传感器 单片机 AT89S52光照传感器 （2）硬件电路以AT89S52单片机为核心，系统输入由采集土壤水分传感器、光照传感器和温度传感器及传感器信号处理电路组成，输出控制由继电器、执行器构成。（3）软件用C语言作为编程语言，采用模块式结构设计。2.4系统的工作原理 系统的工作中，有太阳能电池给电池充电，电池的输出经过稳压模块，避免电压的较大变化，电池为整个系统提供电能。经过温度、湿度及光照检测的传感器把被测对象的温度、湿度光照转换成电压信号，转换为0-1数字信号后送入单片机中，与给定的所要控制的温度、湿度值进行比较，根据单片机 AT89S52中设置的参数，输出相应温度、湿度值对应的被控对象电机和电磁阀的值，带动动力系统作相应的运动，不断减少与单片机中设置值的差值，温度过高时，单片机控制直流电机驱动器打开窗户，进行自然散热，温度适合时关
