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1、 毕业设计说明书基于GTM900C的节水灌溉终端系统设计毕 业 设 计 题 目 系 专业班级 学 生 姓 名 性别 指 导 教 师 职称 2012 年 5 月 9 日文用摘 要 利用GTM900C的无线数据传输功能，将灌溉现场单片机与上位控制管理计算机连接，实现灌溉参数的实时数据传输与控制管理。用户可以有参数设置的灌溉情况和统计。他们也能找到测量和控制终端的状态，然后将其存储和显示电脑中的数据和图形。系统以单片机AT89C51和单片机为核心部件，下位机单片机系统完成对土壤湿度信号的采集、处理、显示以及对执行机构的控制并向上位机发送数据等功能;利用MCS51汇编语言编制下位机运行程序，上位机单片
2、机通过串行通信方式接收下位机的检测信息并向其传输控制信息。论文深入介绍了GTM900C模块的使用，以及与文中所列举的单片机，显示器，无线传感器，报警器等连接与使用，实现通过GPRS流量数据传输得到土壤湿度情况并将信息传送给系统，打开电磁阀，实现节水灌溉。关键词：GTM900C；无线传感器；GPRS；节水灌溉 AbstractGTM900C using the wireless data transmission function, will be the single chip irrigation and upper management control computer connectio
3、ns, realize the real-time data transmission irrigation parameters and control management. The user can have parameters Settings and irrigation statistics. They can also find measurement and control terminal of the state, and then the store and display the data in computer and graphics.On the single
4、chip computer AT89C51 single chip microcomputer system and for the core parts of a machine under SCM system on soil humidity complete signal collection, processing, display and to implement the program control and up a machine to send data function; Use of MCS51 assembly language under a machine to
5、run the program, PC microcontroller through serial communication way under the testing a machine receive information to the transmission and control information.Paper in-depth introduction on the use of GTM900C module, and the listing the microcontroller, display, wireless sensor, alarm and etc conn
6、ection and use, realize through the GPRS flow data transmission soil humidity and get the information transmitted to the system, open the electromagnetic valve, realizing water-saving irrigation.Keywords: GTM900C; Wireless sensors; GPRS; Water-saving irrigation目 录第一章绪论11.1课题研究背景11.2研究目的和意义11.3任务和要求1
7、第二章智能灌溉系统方案设计32.1灌溉系统的组成32.2主要器件的选择32.3.1单片机选型42.3.2无线通信模块选型方案52.3.3键盘模块设计方案72.3.4显示模块设计方案72.3.5数据模块设计方案82.3.6计时模块设计方案82.3.7A/D模块设计方案102.3.8传感器模块选型方案10第三章硬件电路设计123.1单片机AT89C51硬件设计123.2无线通信模块选型与硬件接口电路153.3键盘模块硬件设计243.4显示单元硬件设计263.5存储单元硬件设计273.6 A/D转换单元硬件设计29第四章系统软件设计324.1 主程序设计324.2 键盘扫描子程序设计334.3 实时
8、时钟中断与控制功能的完成344.4 时间灌溉控制功能的实现354.5 其它控制功能的实现354.5.1 定时设定功能的实现354.5.2 湿度范围设定功能的实现364.6 GTM900C软件设计364.6.1 GPRS系统简介364.6.2 AT命令简介374.6.3 AT命令类型374.6.4 AT 命令语法384.6.5 AT命令说明384.6.6 灌溉信息发送软件设计45第五章技术经济分析48第六章结论50参考文献51谢 辞52附录一附录二基于GTM900C的节水灌溉终端系统设计第一章 绪论1.1 课题研究背景中国是一个领衔的农业国，它地域辽阔，水资源的供给极为重要，而农业灌溉的用水需求
9、量也在不断提高，为了降低用水量，实现节水节能，节省更多的人力物力，论文研究基于GTM900C的节水灌溉终端系统。系统采用AT89S51的单片机计算机，传感器节点作为主机控制器。它连接的温度和湿度传感器循环通过台单片机系列和GPRS模块GTM900C数字传感器收集的数据2。通过使用AT命令，我们可以设置模块的UDP数据服务器，并利用GPRS模块，无线通信和互联网访问功能来传输数据1。在这些中心的计算机交易，在每个节点收集的数据，然后灌溉控制命令发送到每一个节点。1.2 研究目的和意义灌溉管理自动化是世界先进国家发展高效农业的重要手段，而我国目前仍局限于灌溉单项技术的推广和应用，技术的集成和自动化
10、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、英、美等国家己采用先进的节水灌溉制度，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，实行动态管理，采用遥感技术，监土壤墒情和作物生长，开发和制造了一系列用途广泛、功能强大的数字式灌溉控制器，得到广泛应用2。1.3 任务和要求本课题采用AT89C51单片机为灌溉控制器的核心，通过传感器自动检测土壤水分，按照设置的程序根据土壤含水量要求的上、下限确定供水时间、供水量，采用预编定时程序的时间控制和根据水分信息决定灌溉指标的闭环控制两种工作方式，并能实现故障报警功能。使单片机灌溉向适时、适量、按需灌溉发展，达到节约用水、省工省时、
11、增产增收的目的。本自动灌溉控制器的总体研制方案如下：自动控制器采用ATMEL公司的AT89C51系列单片机；土壤水分测量时采用先进的TW-02型水分传感器，可同时接八路传感器；系统控制多路输出；系统可完成:传感器自动闭环控制，时间控制等多种灌溉控制方式；具有灌溉水分超出设定范围通过GTM900C无线模块的自动报警功能；根据以上性能要求本控制器采用4位LED显示和4个按键来完成多种功能操作。总体功能确定后，开始着手整个系统的硬件设计和软件编制工作3。第二章 智能灌溉系统方案设计2.1 灌溉系统的组成自动化单片机灌溉系统是指利用微机技术对单片机灌溉工程的主要设备进行监视、控制以及各种信息处理，及时
12、地对设备运行情况进行全面地分析和准确的判断，确保灌溉工程安全、合理和经济地运行。它包括传感器系统，控制器系统和水源控制系统三大部分组成。报警器单片机电磁阀及显示器传感器信号GTM900-C用户手机或用户个人PC图2-1 灌溉系统结构框图2.2 主要器件的选择影响灌溉的环境因素主要有降雨量、风力风速、植物蒸腾量及土壤湿度等。降雨量与土壤含水量成正比，一旦降雨量超过一定范围，则根据情况停止灌溉流程直至土壤含水量低于下限；风速对作物需水量的影响是通过加快水汽扩散、减少水汽扩散阻力来实现的。水汽扩散与风速成反比，风速越大，水汽扩散阻力越小，从而促进蒸腾3；太阳辐射是作物蒸发蒸腾所需能量的唯一来源，太阳
13、辐射能越高，作物蒸腾速率越快，作物需水量与太阳辐射量的大小成一定的比例关系；土壤湿度直接反映了土壤的含水量，通过传感器采集的数据得知含水量的多少，然后确定灌溉与否。2.3.1 单片机选型AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，也叫单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容4。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌
14、入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图2-2所示图2-2 AT89C2051单片机主要特性： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 1288位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路2.3.2 无线通信模块选型方案GSM模块，是一个类似于手机的通讯模块，集成了手机的若干功能于一块小电路板上，它可以发送短消息，通话等等，模块虽小，但它具备了很多手机的功能，它在很多应用领域中都有着广泛的应用，GSM模块通过使用AT指令控制，模块可以与电脑RS232串口相连，也可以用单片机来进行控制。常见的GSM模块有：西门子的TC35i，BENQ的M22，华为的GTM900-A/B/C，Wavecom 的GSM（Mo3、Mo2）,爱立信的DM10/DM20, GM22/GM25,GM47/48，中兴的ZXGM18,ZXGM28，Motorola 的D10、D15等等。工业及车载的高可靠性应用西门子是第一选择，一般工业及车载应用的话，可以用Wavecom的。普通环境，建议用BenQ的。综合考虑
