基于单片机的节水灌溉控制系统.doc

基于单片机的节水灌溉控制系统 学号： XXX 姓名： CCC 日期：2014-12-18 基于单片机的节水灌溉控制系统 摘 要 节水灌溉智能控制技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统智能化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统对土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，其核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设各系统的硬件、软件编程各个部分进行了深入的研究。 单片机控制部分采用选用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，AD转换器，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成；软件选用汇编语言编程。系统主要具有以下功能：单片机可根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，，自动启动灌溉系统。 本文就土壤湿度与灌水量之间的关系进行了实验研究，对单片机控制系统做了大量的调试实验，并检测通过，系统运行良好。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。 关键词： 节水灌溉，智能控制器，湿度传感器，串行通信，单片机 目 录 第1章 绪论 1 1.1研究的背景和意义 1 1.1.1节水灌溉系统的研究背景 1 第2章 系统总体设计 2 2.1系统硬件介绍 2 2.1.1土壤湿度传感器 2 2.1.2 AT89C51单片机 3 2.2 系统总体设计 5 第3章 系统硬件电路设计 6 3.1单片机控制原理 6 3.2单片机主机控制电路 6 3.2.1时钟电路 6 3.2.2复位电路 6 3.2.3数据存储器的扩展电路 7 3.3数据采集处理电路 7 3.4 LED显示电路 8 第4章 系统软件设计 11 4.1系统主程序设计 11 4.2采样子程序设计 12 4.3数据处理 13 4.3.1数字滤波技术 13 4.3.2尺度变换 14 4.3.3 BCD转换 16 第5章 结论 19 参考文献 20 第1章 绪论 1.1研究的背景和意义 1.1.1节水灌溉系统的研究背景 水资源是人类赖以生存的基础性资源，我国一方面水资源十分紧缺。虽然水资源的总量居世界第6位，但人均占有量只有2500m3，约为世界人均水量的1/4，属于全球贫水国家之一。另外一方面农业用水浪费又十分严重，就全国范围而言，水资源的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%~80%，由于农业灌溉用水的利用率低下，因此，提高节水灌溉的利用率，对于解决我国农业灌溉用水，缓解水资源的紧缺非常重要。 我国的节水灌溉技术，在经过近几十年的快速发展，在总结相关成果的基础上，初步形成了其技术体系，在某些方面已经达到或接近国际先进水平。但由于受我国经济发展水平及科研体制的限制，我国的节水灌溉技术与发达国家还有很大的差距。随着我国水资源供需矛盾日益尖锐，农业用水分配额减少的问题势必日益突出，同时为了缓解我国水资源短缺对我国农业发展的压力，如何快速发展我国的节水灌溉技术及其配套设备，从而缓解我国农业用水压力已经成为一个不容忽视的严峻问题。 在灌溉系统中，合理地推广智能化控制，不仅可以提高水资源的利用率，缓解水资源日趋紧张矛盾，还可以提高农作物的产量，降低农产品的生产成本，为我国农业的发展提供技术保障是十分必要的。 1.1.2节水灌溉系统的研究意义 当前我国包括灌溉水和降水在内的农田利用效率也很低，单方水生产粮食的能力约为0.84kg。而以色列已达2.32kg，一些发达国家大体都在2kg以上，差距很大。为了提高灌溉水的利用率，使单方水生产粮食的能力得到提高，为保证21世纪中国16亿人口的粮食安全，靠传统的灌水方式是难以达到期望的，必须从高新技术入手，在管理上下功夫，从过去那种“浇地”转变为“浇植物”的思想观念。做到作物需要多少水，灌溉系统就能及时而准确地提供多少水。要实现这一目标，只有发展先进的灌溉系统，是灌溉过程达到自动控制才有可能。因此实现灌溉系统的智能控制，对节水、提高灌溉水的利用率以及对我国的粮食安全将起到极为重要的作用，具有重要的实现意义。  第2章 系统总体设计 2.1系统硬件介绍 2.1.1土壤湿度传感器 又名：土壤水分传感器、主要用来测量土壤容积含水量，做土壤墒情监测及农业灌溉和林业防护 目前常用到的土壤湿度传感器有FDR型和TDR型 FDR(Frequency Domain Reflectometry)频域反射仪是一种用于测量土壤水分的仪器，它利用电磁脉冲原理、根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介