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1、北京林业大学本科毕业论文（设计）基于单片机的园林智能灌溉系统全套设计加扣3012250582 摘要水是地球上所有生命的必备资源，但是随着淡水资源的污染和浪费，可用的部分已经越来越少。在我国，农业和园林灌溉用水存在的巨大的浪费现象，如果能对灌溉进行智能化管理，将极大的提高淡水资源的利用率，从而节约水资源。本设计是一款基于STC89C52RC单片机的园林智能灌溉系统，能够做到对浇灌植物根部土壤湿度的实时检测，并在单片机内对检测到的湿度信息进行处理，并根据以上的处理结果控制水泵浇水，从而进行智能浇灌。本系统包含按键模块，湿度传感器，AD数模转换模块，STC89C52RC单片机，显示模块，报警器电路，
2、继电器驱动模块等部分。本系统在工作时，可以先通过按键对土壤湿度的标准值进行设置，设置完成后，土壤湿度传感器对土壤的湿度进行实时监控，当湿度数据通过模数转换器的转换，并传送给单片机后，单片机就会对检测到的湿度信息和预设的标准值进行比较处理。当湿度低于设定的标准值时，单片机就发出指令，控制驱动模块进行自动浇灌。关键词：灌溉，单片机，传感器，A/D转换，LED 显示Garden intelligent irrigation system based on single chip microcomputerAbstractWater is essential for all life on earth
3、, but with the pollution and waste of fresh water resources, the available parts have become less and less. In China, agricultural and landscape irrigation water has a enormous waste phenomenon, if we can manage the irrigation intelligently,we will greatly improve the utilization of freshwater resou
4、rces rate, thereby saving water resources. This design is a intelligent irrigation system based on STC89C52RC MCU, which is to achieve the real-time detection for the plant root soil moisture, and humidity information processing in the single chip computer, according to the results of process contro
5、l watering pump, thus the intelligent irrigation. This system contains the key module, humidity sensor, AD digital analog conversion module, STC89C52RC microcontroller, display module, alarm circuit, relay driver module and other parts. The system at work can first through the standard button on the
6、 soil moisture values to be set, after setup is complete, the soil humidity of the soil moisture sensor for real-time monitoring, when humidity data through the conversion of analog to digital converter and sent to the microcontroller, SCM will the detected humidity information and a preset standard
7、 value for comparing and processing. When the humidity is lower than the set of standard value, the microcontroller sends out the instruction, the control module carries on the automatic watering.Keywords:agriculturalirrigation,singlechip,detector,A/Dconverter,LEDmonitorI目录1 绪论11.1农业灌溉11.2国内国外研究现状和发
8、展11.3课题的研究方法内容22 园林智能灌溉系统设计42.1系统总体设计42.2硬件系统设计42.2.1土壤湿度传感器42.2.2 单片机52.2.3 A/D转换器92.2.4 数码管显示电路设计102.2.5报警电路设计122.2.6晶振电路132.2.7复位电路132.2.8按键电路142.2.9电磁阀电路142.3软件设计152.3.1系统主程序设计152.3.2 ADC0809读取信息程序172.3.3显示程序183 结论19致谢20参考文献21附录22 III1 绪论1.1农业灌溉水是所有生命过程中最重要的元素，动植物生长，人类生存都和水有着密切的关系，水资源是国民经济和社会发展的
9、重要基础资源。中国是一个人口大国，人均水资源占有量仅有2300m2/年，仅仅相当于世界人均水资源占有量的四分之一，是世界上人均占有水资源最贫乏的13个国家之一。中国同时也是一个农业大国，而且淡水资源的利用和有效性很差。我们怎么才能解决我国农业中水资源浪费、同时需求大和水资源贫乏的矛盾是关系国计民生的重要大事。可是目前中国年灌水用量大约3900亿立方米，而且有效利用率只有30%到50%，而先进国家有效利用率已达70%到80%。同时，我国每立方厘米水的粮食生产力也不到1.5千克，但是有些发达地区已经有2.4千克。因此节约用水，同时提高水资源利用率对我国就显得非常重要1。最近几年，随着我国人口的增加
10、、经济水平的发展和城镇化水平的不断提高，水资源的供应和需求问题也日益尖锐，农田干旱缺水和水资源严重不足已经成为制约我国经济和社会发展的重要因素，同时也加剧了生态环境的恶化2。实现水资源的合理利用是保证农业生产的重要条件，而实行精确灌溉能有效提升水资源的利用效率。目前，我国现有的节水灌溉系统多采用对微喷灌用具的改进，如改装雾化喷头，安装配套的防滴器等，而缺少对植物需水信号和土壤水分状况的实时监测，不能实现按植物生长发育的需求进行定时定量精准灌溉，出现或者不能在植物需水时及时补水，或者一次灌溉水过多的现象影响植物生长3。在水资源极度短缺的现状下，导致水资源的严重浪费，同时由于土壤水分超出正常范围，
11、化肥会随水渗到地下，导致地下水的污染4。精确灌溉是根据植物的生理需要，从而进行适当的灌溉或者停止灌溉，如果想用最少的灌溉量获得最大的效果，从而在灌溉中收到的最大的节水效益，就需要深层系的了解所灌溉植物的需水情况，在植物根部缺水的时候进行一定水量的灌溉5。从生命活动的本质上检测植物响应干旱的生理过程，是对抗旱理论的发展和创新，具有重要的理论和实践意义。自动灌溉技术在发达国家，特别是大面积种植或缺水地区极其适用。按灌溉方式分为喷灌、地面灌、微灌等。微灌又分为滴灌、微喷灌、涌泉灌、地下渗灌。自动灌溉将充分发挥现有的节水设备的作用，优化调度，提高效益；通过自动控制节水技术的应用，更加节水节能，降低灌溉
12、成本，提高灌溉质量；使灌溉更加科学、方便，提高管理水平；研制和推广节水灌溉控制新技术是实现农业现代化的需要6。1.2国内国外研究现状和发展我国的节水灌溉工程包括渠道防渗技术，低压管道输水，技术喷灌技术，滴灌技术，改进地面灌溉技术及水稻节水灌溉技术等。随着我国的水资源供需问题的越来越严重，我国从20世纪50年代引进了喷灌技术，并在城市的郊区对经济作物和蔬果作物进行试点试验。我国从20世纪70年代初还引进了微灌技术，吸取引进国外技术的经验，不断提高高端微灌设备的质量，加强微灌工程设计的标准等，已经积累了较为丰富的经验。到目前为止，微灌技术主要用于我国北部地区果园的微喷灌和滴灌，南部地区果园和茶园的
13、微喷灌，大中城市外郊地区蔬菜，花品微灌以及少量苗圃，绿地草坪的微灌。当前我国微灌工程需要解决的问题主要有产品的规格品种不齐全，产品的相关配置设施差，微灌产品的质量不够好。在工业设计和管理上仍旧有设备选型不当，工程专业研究，设计人员严重不足，管理人员缺乏专业知识和经验，管理制度不健全，运行管理水平较低，致使微灌的许多功能未能发挥，使微灌的效益远没达到应有的水平。从20世纪50年代初到80年代初，美国新增灌溉面积2亿亩，其中喷灌面积占50%。目前国内外喷灌，微灌技术正朝着低压，节能，多目标利用，产品标准化，系列化以及运行管理自动化方向发展。由于农业干旱缺水和水资源短缺问题日益严重，我国北方一些地区
14、已经推广了非充分灌溉技术，一些科研单位和灌溉试验站也进行了一些非充分灌溉的试验研究。非充分灌溉理论源于传统的充分灌溉理论，但不是简单的延伸，它将与生物技术信息技术以及“四水”转化理论的高新节水技术和理论相结合，创建新的灌溉理论及技术体系，它将对现有的灌溉工程的规划设计及灌溉管理模式等产生巨大的冲击和影响。现代化农业技术是以高科技的应用为象征的，在其他比较发达的地区和国家，通过遥感,地理信息系统，全球定位系统及计算机网络获取，处理，传递各种农业相关信息的应用已经到了应用的阶段，欧共体将信息及信息技术在农业上的应用列为重点课题，美国农业部建立了全国农作物，耕地，草地等信息网络系统7，可以说信息技术
15、已经成为了现代农业不可缺少的一部分，而我们国家在现代化农业技术的工作也已经慢慢展开,比如通过3S技术建立土壤信息监测网系统，对全国农作物的情况进行大范围的监控从而为农业灌溉需水和抗旱工作提供必要的帮助等。1.3课题的研究方法内容本次设计的目的是，完成一个基于单片机的园林智能灌溉系统。该系统的优势是结构简单，省电，安全性高，易于控制，而且灵敏度非常高，同时系统的运行状态和土壤的湿度信息能够实时显示或者通过报警器告诉用户，从而实现智能的控制。本设计的园林智能灌溉系统可以对任何植物的根部土壤湿度进行检测，然后根据监控信息进行适当的灌溉，从而省去了人力资源，降低了成本。同时，系统的集成度较高，所以也安装和后期的维护都比较方便，设备的整体抗干扰性比较好，数据的测量准确性也很很高，更重要的是设备的性价比很高。2 园林智能灌溉系统设计2.1系统总体设计本系统包含按键模块，湿度传感器，数模转换模块，单片机，显示模块，报警器，继电器驱动模块等部分，原理示意图如图2.1所示：数码管显示模块STC89C52EC单片机ADC0809转换模块土壤湿度传感器 报警模块按键模块继电
