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1、陕西理工学院毕业设计 毕业设计论文题目 滴灌与土壤水分监测自动控制系统 学生姓名 田挺 学 号 1110064039 所在院系 物理与电信工程学院 专 业 电子信息科学与技术 班 级 电信1102 指导教师 周平和 2015年6月滴灌与土壤水分监测自动控制系统田挺（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息科学与技术专业1102班，陕西 汉中 723000）指导教师：周平和摘要 节水灌溉自动控制的研究方案是将传感技术与单片机控制相结合，设计一个简单、低成本、易推广的控制系统，能够实时检测土壤及作物的一些灌溉控制参数，根据检测结果按需、精确灌溉，达到高效节水、优质高产的目的。本设计是通过传感器接受输
2、入信号即湿度，然后对所采集数据进行比较分析后，单片机控制系统发出是否灌水的指令。系统根据指令来启动电机，实现节水灌溉的自动运行。关键词 AT89C52 ; LCD1602 ; YL-69 ; ADC0832 ; 继电器The automatic control system of drip irrigation and soil moisture monitoringTian Ting（Grade11,Class2,Major Electronic Information Science and Technology, Physical and telecommunication engine
3、ering institute,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723001,Shaanxi）Tutor:Zhou PingHeAbstract：Automatic control of water saving irrigation research program will sensing technology and single-chip microcomputer control are combined to design a simple, low cost and easy to popularize the control
4、system to real-time detection of soil and crop irrigation control parameters according to the test results according to need, precision irrigation, water saving and high efficiency, good quality and high yield.This design is through the sensor accept input signal and the temperature and humidity, an
5、d the collected data were compared and analyzed, single-chip microcomputer control system issued instructions for irrigation.The system to start the motor according to the instruction,realize the automatic operation of water saving irrigation.Key words: AT89C52 ; LCD1602 ; YL-69 ; ADC0832 ; Relay目录引
6、言11 概述11.1 课题的研究背景11.2 课题相关领域的研究现状以及发展趋势11.3 本课题设计的主要内容12 系统的总体方案设计22.1 总体方案设计22.2 系统结构23系统硬件设计33.1 AT89C51的性能参数33.2 时钟电路43.3 AT89C51的复位电路53.4 YL-69湿度传感器53.5 ADC0832的功能63.6 ADC0832的控制原理63.7 继电器73.8 报警电路73.9 显示电路84 系统软件设计84.1系统流程图84.2 LCD1602显示程序94.3键盘程序95 仿真与调试105.1仿真设计105.2调试结果106 总结10致谢11参考文献11附录A
7、12附录B23引言随着生活水平的提高，人们已不再满足只追求温饱的生活，而是希望自己的居住生活的环境变的更加好，有清洁的空气，所以很多人在休闲的时候在自家的阳台上种植一些植物。植物是离不开水的，花盆存储水分容量是有限的，需要经常浇水，很多大城市工作者因工作可能会忘记去浇水，这样会导致植物由于缺乏水分枯萎而死。因为不同的农作物花草需要的水分不同，所以合理地滴灌会使植物生长更加良好，也能达到节约用水的目的，因此，高效的灌溉系统是能够依据人们的想法进行适量的方向发展。所以，本设计主要包括两个方面，一是监测，获取土壤的水分信息，并根据土壤水分、湿度和植物需水特性的多少来确定滴灌的水量。这样将摆脱过去，按
8、照浇水的经验给植物浇水，而提高在科学基础上的决策。二是控制，根据对土壤研究及植物需水特性进行合理的浇水决策，即传统的滴灌方式变化为自动的。现在进行适量的、适时的、按需的灌溉控制。系统依据由测量来的土壤湿度和植物合理的生活环境，通过抽水装置控制给水量的多少，从而使得水资源得到了高效的使用，同时也节省了很多人力，从而能达到智能灌溉的目的。1 概述1.1 课题的研究背景在农业生产和日常生活中都离不开水，而我国又是人口众多的国家，所以水资源显得异常珍贵，能合理地利用水资源对我国实现可持续发展尤为重要。本次课题正是利用自动滴灌系统对水资源可以得到合理利用达到工农业的需求为目的的一项设计。滴灌技术的成熟代
9、表着我国农业发展的状况，现在滴灌技术在农业园林方面使用的并不是很普遍，我国与一些发达国家还有一定的距离，基本上还有很多地方都是进行人工滴灌，真正的扩大规模进行自动滴灌可以加快我国农业现代化进程。而且自动控制系统有利于滴灌的科学管理，大大的减少劳动力，能准确地对土壤的湿度得到监测。更重要的是特能准确、定量、合理的进行滴灌可以提高产量和达到节水。1.2 课题相关领域的研究现状以及发展趋势自动化控制系统自20世纪80年代开始在美国、以色列等国家得以研究以应用，由于技术复杂、应用难度大、价格昂贵，控制灌溉设备最早要应用于园林绿化。20世纪90年代，计算机和通讯技术的飞速发展，使得其难度和成本大幅度降低
10、，从而使控制系统在农田里得到应用。在国外，节水灌溉发展时间长，电子技术水平高，所以比较先进。我国灌溉自动化正处于初步阶段，目前主要依靠人工来测量和控制，不利于水的精细管理和合理灌溉。随着滴灌技术的发展,滴灌与施肥之间相结合,实现精准化、自动化,势必会成为现代农业的一个发展方向。在研究国内外滴灌与施肥技术发展现状的基础上,对适合我国现代农业现状的滴灌施肥自动控制系统进行了多次研究。研究认为,依靠固有的滴灌资源,在采集农作物生长土壤信息的基础上,依据农作物在不同的生长区域、阶段对于肥料养分的需求、水肥结合效应及目标产量,由变量施肥生成处方,精确地确定施肥量,是一种可行的而且科学的生产方法。本设计是
11、用单片机技术设计制作一款土壤水分监测和自动滴灌系统，以实现农业及种植业节水生产，有良好的现实意义。本装置的工作过程是：设定土壤湿度要求，装置自动检测土壤湿度，当湿度土壤湿度低于设定值时，电路自动驱动电磁水阀进行滴灌，当土壤湿度达到预设湿度后，关闭电磁阀，停止滴灌。周而复始，实现自动滴灌。1.3 本课题设计的主要内容本课题解决的主要问题是通过对土壤水分进行检测，来进行对农作物进行浇灌，从而使得水资源得到充分利用，而避免土壤的恶化和水资源的浪费。主要的设计思路线是：设定土壤湿度要求，装置自动检测土壤湿度，当湿度土壤湿度低于设定值时，电路自动驱动电磁水阀进行滴灌，当土壤湿度达到预设湿度后，关闭电磁阀
12、，停止滴灌。周而复始，实现自动滴灌。采用YL-69湿度传感器。其传感器的电容量随着所测空气湿度的增大而逐渐增大。不需校准的完全互换性，可靠和稳定，快速响应时间。采用液晶显示屏，滴灌电磁阀控制驱动可用继电器驱动或无触点模块驱动。设计方案：节水灌溉自动控制的研究方案是将传感器技术与单片机控制技术相结合，设计一个简单、低成本、易推广的控制系统，能够实时性来检测土壤湿度及作物的一些灌溉控制参数，根据检测结果按需求去精确灌溉，从而达到高效节水、优质高产的目的。整个控制系统主要应该有四个模块：检测模块、数据处理模块、显示模块及控制模块。技术路线：本系统通过传感器接受输入信号即湿度，然后对所采集数据进行比较
13、分析后，单片机控制系统发出报警然后发出是否滴灌的指令。系统根据发出的指令来启动电机，实现节水灌溉的准确自动运行。2 系统的总体方案设计2.1 总体方案设计在国内外都是用自动灌溉装置，其中大部分都是使用虹吸原理进行灌溉的，即是使用渗透的方法灌溉，这种灌溉的方法是连续地、不间断的。采用这种浇灌系统仅仅只能保证作物不应缺水而干枯死，但是对于植物来讲并不是其生长的良好环境，并且浪费水资源。本设计提出了一种智能的浇灌系统，这个控制系统可以在完全没有人的环境下在对植物进行智能浇灌，在浇水的过程中,根据植物需要水分的不同，对植物进行浇水控制。这个系统是根据单片机原理，运用土壤湿度传感器进行数据的收集，然后通
14、过按键调整上下限，在通过单片机对采集来的数据的分析和处理，进而判断外界土壤的湿度值，假如土壤湿度低于设置的下限，单片机控制水泵浇水同时蜂鸣器发出通知，即当土壤的湿度达到上限就停止浇水，达到自动滴灌的目的。本实验重要完成以下的几个功能：1.用YL-69检测土壤湿度；2.使用LCD1602显示所采集的数据3.通过不同植物生存的最佳湿度环境设置浇灌的上下限；4.使用单片机对采集到的数据进行分析和处理，在控制水泵是否需要进行浇灌。这个系统是由硬件部分及软件部分组成的，硬件划分为单片机主控、范围显示、土壤湿度的检测、按键控制、水泵浇灌、蜂鸣器发出报警六大模块。主控模块位AT89C51单片机是负责对数据的
15、分析及处理；YL-69作为湿度采集模块；湿度的上下限是由按键模块来设定；显示模块是呈现土壤湿度传感器检测出来的湿度数值及其上限数值；水泵和蜂鸣器是用来执行系统命令的。硬件的配置与软件结构之间相适应，同样使用模块化，它主要包括主程序、湿度采集程序、按键子程序、显示子程序、执行子程序及系统定时中断服务程序等组成。这个系统很灵活，有较强的交互性，可以随时设置湿度的上下限；在本系统的开发及设计中，应当将软件与硬件相互结合起来，并且个个部件都使用模块化的设计思路。实验检验说明，该系统采集数据误差较小、运行比较稳定，有着很可行的使用效果，所以可以被广泛的推广使用。芯片的选择：AT89C51是由Atmel生产的低电压、高性能8位单片机，同时AT89C51有着便宜的价格，而且它和MCS-51系列有这很好的兼容性。因此在这个系统中采用AT89C51作
